汽油介绍信（共8篇）
加油介绍信
兹有本公司员工: , 年 月 日去你加站办理加油业务，请予以办理。
我单位付款采用 方式，请开具。
单位签章： 经办人签字： 年 月 油 日 篇二：单位购买汽油介绍信
加油介绍信
宽城镇派出所：
兹有本公司员工: , 年 月 日去加油站办理加油业务用于工地吹风机加油，本次欲购买10l，请予以办理。
单位签章： 经办人签字： 年 月 日 篇三：打汽油介绍信
单位介绍信
我单位承担****工作，****等设备需消耗汽油，我单位会加强安全管理，避免事故的发生，特派***同志到贵站购买汽油，希望加油站给予便利。
*********（公章）
年 月 日 篇四：加油介绍信
介 绍 信
我单位在唐乐公路进行路面挖补施工中，使用吹风进行清扫作业，需用桶购买汽油给吹风机加油。
在此背景下,晋城煤业集团于2006年开工上马了天溪公司10万吨/年煤基合成油示范项目,该项目是世界第一座煤基甲醇合成油示范工厂,是山西省“十一五”规划的重点工程之一,也是晋城煤业集团在巩固煤炭主业的同时,不断延伸产业链条,通过“基础化工、精细化工、煤制油品”三箭齐发,打造全国最大的煤化工企业集团发展战略中的关键一环。
1 MTG工艺技术简介
1.1 技术开发过程
甲醇制汽油(MTG)技术于20世纪70年代由Mobil公司发明。1985年,新西兰政府引进MTG技术,建设了57万吨/年的以天燃气为源头的甲醇制汽油工业化装置,并成功运转。2006年晋城煤业集团引进MTG技术,建成世界第一套煤基甲醇合成油装置。
1.2 MTG工艺技术特点
天溪煤制油分公司MTG装置利用美国美孚公司专利技术,由德国伍德公司完成基础设计,由化学工业第二设计院完成详细设计。MTG工艺选择了具有择型功能的ZSM-5沸石分子筛催化剂,可以直接用粗甲醇(96%)为原料,工艺设计合理,易于操作,紧急停车(ESD)系统安全稳定,MTG工艺生产的汽油几乎同石油生产的汽油相同,特别是该工艺生产的汽油不含硫和氮,烯烃含量低,辛烷值(研究法)不低于93。甲醇转化制汽油(MTG)技术过程属于费托(FT)过程以外的合成油技术,突出的特点是能量效率高,流程简单,技术风险小,还能生产轻质烯烃和芳烃。
1.3 MTG工艺技术原理
MTG过程的基本原理是甲醇在酸性催化剂作用下转化为烃类混合物[1]。甲醇首先在质子酸催化作用下脱水生成二甲醚(DME),DME进一步转化生成C2-C5烯烃,C2-C5烯烃在ZSM-5催化剂总酸性作用下进一步实现择型转化反应,包含烯烃生成、烷基化(烃化,是指一个烯烃与一个烷烃结合成一个高支链化烷烃的反应)、齐聚(聚合度介于单体与最终聚合物之间的一种分子量较低(1500以下)的聚合物,也称为低聚物)、芳构化(主要制环烷烃或烷烃转变为芳香烃的过程)、裂解(是指烃类在高温下分子链断链成小分子量的不饱和烃的过程)和歧化(也称自身氧化还原反应,是指通过一个或多个氢原子从一个分子转移到另一个分子,使一个分子氧化,一个分子还原)等多部反应,最终得到烷烃、烯烃和芳烃的混合物,即典型的汽油组分。
甲醇转化为汽油从化学计量上讲,组分的收率为烃44%和水56%。在44%的烃类产物中,还有一部分不能进入汽油的组分中,这部分产物类似于液化石油气(LPG)。过程如下见方程式(1):
MTG过程是一个中等强度的放热反应,每转化1 kg甲醇所放出的热量大约为1.74 MJ,MTG工艺上采用两段反应,一段采用改性氧化铝为催化剂,实现甲醇脱水到二甲醚的目的,甲醇的转化通常达到平衡的转化率,放热约占总放热量的20%。一段反应过程见图1。
化学反应式见(2):
二段采用改性ZSM-5分子筛催化剂,完成甲醇、二甲醚和水的混合物到汽油组分的转化,放热约占总放热量的80%。二段反应过程见图2。
化学反应式见(3):
CH3OH+CH3OCH3→(CH2)烯→烃(粗汽油) (3)
二段甲醇和二甲醚的转化率保持100%。当转化率低于100%时,催化剂需要烧炭再生。由于一段和二段采用的催化剂的本质不同,其寿命也存在很大的差距,通常情况下一段的催化剂寿命在1年以上,而二段催化剂的单程寿命在20天左右,Mobil公司固定床工艺中二段催化剂的单程寿命约为20天,总寿命约为1年。
1.4 MTG工艺流程示意图
2 MTG装置运行情况
天溪煤制油分公司MTG装置自2009年6月28日投入运行,工艺运行稳定,装置运行负荷达到设计要求,装置连续运行时间达到100天以上。
2.1 项目自主攻关
以煤为源头的MTG装置,天溪公司是世界第一套,而且装置面临着国产化、开车试车的磨合过程,美孚公司也没有具有运行经验的工程人员。因此,MTG装置的开车过程是一个自主攻关的过程。在MTG装置试车前的一次性整改中,天溪公司进行了脱乙烷塔再沸器、稳定塔再沸器等190余项整改;在MTG开车过程中,天溪公司成功控制了催化剂超温问题;并较好地解决了轻重油合理分离问题,对油品质量进行严格控制,实现了装置连续稳定运行的目标。
2.2 汽油品质
虽然催化剂的性能存在周期性变化,MTG装置合成的油品中辛烷值基本稳定在93左右,烯烃含量仍然保持在较低水平10%左右,并且随着催化剂的不断失活、再生,活性逐渐稳定,油品中的烯烃含量呈下降趋势,见表1。
从2010年7月1日起开始执行的、新的国Ⅲ汽油标准主要是对汽油中烯烃含量、苯含量和硫含量做了更加严格的限制。我国目前生产的汽油大部分来自重油催化裂化过程(FCC)。FCC过程生产的汽油的特点之一是烯烃含量高,一般达到40%～60%,降低汽油烯烃含量的技术难度较大。而甲醇转化制得的汽油中烯烃含量总体水平在10%左右,诱导期在1 000 min左右,安定性较好,是十分理想的优质汽油调和组分,也可单独作为汽油使用。作为优质汽油调和组成的意义在于,在新的国Ⅲ汽油标准实行后,石油炼制行业将面临炼油成本大幅度上升的问题,而采用MTG技术合成的汽油又可能成为低成本解决汽油品质问题的有效措施之一,见图6～7。
(MTG技术生产的汽油中只含微量硫和铅,基本不含铅和硫)
2.3 产品特点
MTG技术生产的煤基合成油品经山西省产品质量监督检验所检测各项指标合格,品质优良,具有低烯烃、无铅、无硫、无残留物、诱导期长,且动力性好、节油性好的特点,达到国Ⅲ标准,同时也可以达到京Ⅲ标准,既可以作为优质汽油调和剂,也可以作为一种高清洁的车用燃料,见图8、表1。
3 结 语
经过一年多的生产运行,MTG技术的可行性已经得到了验证。从资源丰富的劣质煤出发,通过MTG技术生产无硫、无铅、低烯烃的高清洁汽油,既可以缓解我国石油资源紧张局面,也有利于产煤大省煤炭资源优势转化,具有较好的工业应用前景和经济效益。
摘要：介绍了晋煤集团引进美国美孚公司MTG技术的背景,MTG技术开发过程,MTG技术特点及原理,并介绍了天溪煤制油分公司在项目自主攻关的应用实践情况,论证了MTG技术生产无硫、无铅、低烯烃的高清洁汽油的可行性。
关键词：甲醇制汽油,应用实践,介绍
参考文献
1.关于汽油
（1）汽油的定义：外观为透明液体，主要成分为C4～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。（2）汽油的用途：根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料。广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业。汽油还可以溶解油污等水无法溶解的物质。可以起到清洁油污的作用。汽油作为有机溶液，还可以做为萃取剂使用。2.汽油的生产工艺
原油经过常压或减压蒸馏可得到10 40的轻质油品，只经过一次加工的直馏汽油不能满足市场的需求，需要二次加工以提高其质量。二次加工工艺很多，如催化裂化、催化重整、催化加氢、焦化、减粘裂化烷基化等。下面简单介绍一下催化裂化工艺。
（1）催化裂化及其反应器（工业型式）
催化裂化，是指在裂解反应时采用了催化剂的裂化工艺。催化裂化一般使用重质燃料油（如减压馏分油、焦化馏分油等）为原料，生产航空汽油时多以柴油馏分为原料。
催化裂化时，原料油是在500℃左右及0.2～0.4Mpa进行。在催化裂化条件下，烃类进行的反应不只是裂化一种反应，不但有大分子裂化成为小分子，而且也有小分子缩合成大分子的反应。同时，还进行异构化、芳烃化、氢转移等反应。在这些反应中，裂化是最主要的反应。
催化裂化是原料油在催化剂上进行的，一一方面通过裂解等反应生成汽油；另一方面缩合成焦炭。焦炭会使催化剂活性降低，必须除去。用空气烧去催化剂表面上积累的焦炭的过程为催化剂的再生。在一个催化裂化装置中，催化剂不断地进行反应和再生是催化裂化的一个特点。
催化反应是吸热反应，再生反应是放热反应。为了维持一定温度条件，必须解决周期性地进行反应和再生，供热和取热的问题，即在反应是向装置供热，再生时从装置中取走热量。工业催化裂化装置分为固定床、流化床、移动床和提升管四种型式。
固定床和移动床由于设备结构复杂，消耗钢材多等问题，目前已淘汰或很少应用。流化床结构简单，生产能力强，适合连续生产，目前广泛采用。20世纪60年代，出现了一种分子筛催化剂，促进了流化床的改进，发展出了提升管反应器。用提升管大大减小了二次反应，提高了轻质油的收率。（2）催化裂化工艺流程
图为高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程。由三部分组成：反应——再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。
a.反应——再生系统
新鲜原料油经换热后与回炼油进行混合，经加热炉加热到200～400℃后至提升管反应器下部的喷嘴。原料油用蒸汽雾化并喷入提升管内，与来自再生器的高温催化剂（约600～750℃）接触，油雾迅速汽化并进行反应，反应产物携带者催化剂上升，在反应器内呈流化状态。油气在反应器内停留时间很短（1～4s），减少了二次反应。反应产物油气夹带的催化剂经沉降器后，由于沉降器直径增大，使油气流速下降，其夹带的催化剂散落下来，油气再经旋风分离器分离出夹带的催化剂，离开反应器去分馏塔。
带有积炭的催化剂由沉降器落入汽提段。汽提段内装有几层人字形挡板，在其底部能通入过热水蒸气，将待生催化剂上的油气置换而返回上部，催化剂经汽提后再由待生斜管进入再生器。
再生器的主要作用是用空气烧去催化剂上的积炭，即恢复其活性。空气由主风机供给。再生过程也是在流化状态下进行，再生催化剂落入溢流管，再经再生斜管送回反应器循环使用。
再生产生的烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排向大气，因为再生烟气中含有5%～10%的CO，有时设有CO锅炉，利用再生烟气来产生水蒸气以回收能量。
催化剂在生产过程中会有损失或减少，需定期向反应器内补充或置换一定量的催化剂。为此，装置内至少应设2个催化剂储罐，供装卸催化剂使用。b.分馏系统
由反应器来的反应油气进入分馏塔的底部，在分馏塔分馏为几个产品：塔顶为富气（裂解气）及粗汽油，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆。轻柴油与重柴油分别经汽提后，再经换热冷却后出装置。回炼油进入回炼油罐后进入反应器中，再次裂化。塔底的油浆中含有催化剂粉末（>2g/L油），为了减少催化剂损失和提高轻质油收率，将部分油浆送回反应器再次裂化，部分冷却后用于分馏塔下部进行循环，将进入分馏塔过热油气（460℃以上）冷却到饱和状态以避免催化剂粉末堵塞塔盘和便于分馏。裂化富气及粗汽油送往吸收——稳定系统。典型的催化裂化分馏塔有4个循环回流取走塔内剩余热量。一个顶循环回流，两个中段循环回流，一个油浆循环回流。c.吸收——稳定系统
从分馏塔顶油气分离器分离出的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有气态烃。吸收——稳定系统的作用就是将富气分离为干气（C2以下组分）和液化气（C3、C4）以及将粗汽油中混入的少量气体分出，生产蒸汽压合格的稳定汽油。
3.催化剂以及其制备、使用（1）催化剂
在用提升管催化裂化装置生产汽油时，使用的催化剂为分子筛，又称沸石。它是具网状结构的天然或人工合成的化学物质。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用。分子筛种类很多，有3A分子筛，4A分子筛，10X分子筛等。(2)分子筛的制备
分子筛的制备方法有多种，如水热合成法，水热转化法，离子交换法等等。下面简单介绍一种制备分子筛的过程，包括两个步骤。a.沸石矿物的合成
沸石矿物是通过水热化学反应在一定的温度和压力下合成的．产品的性能取决于合成条件，下列因素将起主要作用：原料性能、组成及预处理；各组分配料比、混料方式、混合的均匀程度；溶液碱浓度；胶体低温老化时间；导向荆／晶种；晶化温度、压力和时间。NaA102溶液和Na2Si03溶液是合成沸石的主要原料，两者以不同比例混合．可得到化学成分和结构相差很大的沸石矿物。大多数沸石台成工艺都引入晶种，晶种是控制沸石结晶过程最有效的手段。通过在溶液中引入11％ ～l5％左右的晶种．能够使结晶度较高x型沸石的晶化时间缩短90％ 以上。NaAlO2和Na2SiO3溶液快速混合，在高速搅拌条件下得到温度较低、成分均匀的混合料浆．将有利于提高沸石相的结晶度。b.分子筛成型
为了便于工业应用．合成沸石需要与一定比例的粘土矿物(10％ ～25％)混合，通过挤压或成球作业制成条形或球形，再经干燥和活化焙烧过程得到分子筛产品。常用的粘土矿物有蒙脱石、高岭石、累托石、凹凸棒石和海泡石。它们均属于层状硅铝(镁)酸盐矿物，但化学成分和加热脱水过程相差很大。在实际操作中．为了使分子筛的各种性能都比较理想，常选用两种或更多粘土混合使用．以便发挥被此的优势。（3）分子筛的使用
分子筛的质量评价应包括两大方面：静态／动态吸附性能和在使用过程中的再生能力。静态性能包括机械性能(强度、磨耗)．颗粒形态、尺寸，平衡吸附容量．选择催化／吸附性能；动态性能包括组分在分子筛内部和外部的扩散速度。再生能力包括再生条件和再生次数。大多数炼油工艺都采用Y型分子筛作催化荆，因催化荆的再生过程在高温060℃)和高蒸汽压条件下进行，对分子筛的热稳定性和化学稳定性提出了苛刻的要求。在制备催化剂时，常通过离子交换操作将NaY型沸石转化成各种型号的稀土Y分子筛。
4.催化剂存在的问题及开发方向(1)存在的问题
催化剂在使用时也存在许多问题，容易失活或中毒。在反应—再生过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断下降，此现象称为催化剂的失活。失活的原因主要有三种，分别为：
a.水热失活 ：在高温，特别是有水蒸气存在的条件下，裂化催化剂的表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减小，分子筛的晶体结构破坏，导致催化剂的活性和选择性下降。
b．结焦失活：催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆盖催化剂上的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降。
c．毒物引起的失活 ：裂化催化剂的毒物主要是某些金属（铁、镍、铜、钒等重金属及钠）和碱性氮化合物。
催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结构变化及金属污染引起的失活。催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭。
（2）开发方向
a.分子筛晶粒不应提倡越小越好
分子筛粒度大小至少受下面条件的制约，首先结构稳定性要与特定反应再生环境相匹配，其次需考虑晶内还是外表面反应更利于改善产品选择性。一味追求小晶粒可能要走向反面。在配制催化剂时，更应重视分子筛晶粒的分散。良好的分散技术，不仅可降低分子筛用量（降低制造成本），更重要的可以在指定反应中获得优异的反应性能。
b.重视制造过程的绿色技术开发
在分子筛制造过程中排出大量的含硅、含有机氮化物和含盐的母液，对周围环境造成污染，应该非常重视减少排放技术的开发。一种方法可以以天然矿物直接作为高效合成分子筛的原材料，调整配方减少母液中的盐含量。这种盐含量低的母液 回收可以作为有机胺、碱和硅源重复回用；另一种方法可以综合利用其它生产过程的副产物作为原材料，例如利用非晶雷尼镍活化处理排出的废液作为碱和铝源，在实验室已成功合成出高结晶度NaY分子筛。
这类绿色技术的开发既可以减少环境污染，也因为原材料便宜，晶化效率提高将会明显降低分子筛制造成本，提高分子筛催化材料市场竞争能力。
缸外喷射系统
由于成本和技术问题，以前所使用的廉价电控发动机多为单点喷射式发动机（SPI）。这类发动机多把喷油嘴布置在化油器后方，所有气缸共用一个喷油嘴，可以显著降低制造和研发成本，但由于单点喷射式先天存在喷油精度不高，每个气缸的喷油量不均等问题，并直接降低了车辆在燃油经济性和排放等方面的性能表现，因此，这项技术随着日益严格的环保法规而很快被替代。在单点喷射式技术之后，另一种缸外喷射技术多点喷射（MPI）很快出现了。MPI的最大特点就是每个气缸都有一个独自享用的喷油嘴，由ECU电脑芯片单独对每一个气缸的供油量进行控制，从而可以对每个喷油嘴的喷油量都进行精确控制。
那么，多点式顺序喷射技术具体是怎样工作的呢？这里以四缸发动机为例简单说明。目前发动机每个气缸的工作是按照次序依次进行的，工作顺序多为1-3-4-2，喷油也按照气缸工作顺序进行喷油，喷油器多位于进气门附近，燃油从喷油嘴喷出后利用进气气流，使得燃油首次与空气混合形成混合气，同时把燃油带入到气缸内燃烧。由于每次喷油量控制精确，因此，采用这类技术的发动机排放物更清洁、更容易受到控制，燃油效率也更高。
缸内喷射系统
看过缸外直喷的工作原理之后，相信很多人会说，为什么不把燃油直接喷入气缸里呢，那不是最直接，也最省事的方法吗？由于现代的汽车通常都用上四个或者五个气门，把喷油器安装在气缸顶部容易使得气门与喷油嘴之间的间隙过小而造成材料的强度难以抵抗燃烧所带来的冲击力，而且喷油嘴喷射的角度问题和喷油嘴在高压缩比的气缸内难以喷射等多项技术问题，因此，在新材料和新技术出现之前，缸内喷射难以实现。
很显然，即便是再艰难的问题，对于追求进步的人们来说都只是前进的动力，随着技术的进步和新材料的不断出现，汽油发动机缸内直喷技术逐渐浮出水面，最早的如三菱汽车的GDI技术，让人们看到了“汽油直喷”美梦能够成真，尽管由于油品和技术成熟度等原因迫使三菱汽车终止了GDI技术的发展，但随后陆续出现的大众FSI、凯迪拉克SIDI、保时捷DFI等直喷技术，真正将这一技术推向了成熟，而随后的数据也证明这种类似柴油机的喷油方式具有魔术般的神奇效果，能够是发动机的动力性、燃油经济性和排放等都得到长足进步。
目前来看，这类技术的发动机主要采用两种不同的喷射模式，即分层喷油和均匀喷油。油门半开的情况下，在压缩行程末期，按照从稀到浓的混合气进行喷射，最稀的混合气达到40：1，由于空燃比超稀薄，因此进排气的泵气损失少，因而吸温的冷却效果好，冷却损失少，从而发动机能稳定、节油地运转。而油门全开的情况，进气行程开始喷射燃料，整个燃烧室为均匀混合，形成理论空燃比，因此吸温冷却效果和空气密度增加，提高容积效率，发动机输出较高。
虽然缸内直喷已经变得很成熟且优势明显，但碍于制造成本，以及国内的油品质量问题，我们有理由相信，在今后相当长的一段时间里，缸内和缸外喷射技术将并行发展，谁都无法完全替代对方
对于一台汽油发动机来说，将汽油送入汽缸，并与空气混合，再使油气混合物充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术也是发动机的关键之一。在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后，油气混合技术终于进入了直喷时代，越来越多的车型开始采用直喷发动机，那么直喷发动机的技术关键点都有哪些呢？下面就为大家逐一解析。
高压喷油系统可以说是直喷发动机最关键的系统，与以前油气在进气歧管内混合，然后被负压吸入发动机不同，直喷发动机是用高压喷油嘴将燃油喷入汽缸，由于汽缸内压力已经很大，因此需要喷油系统具备更大的压力。
『组成高压喷油系统的四个主要部分』
高压喷油系统主要可以分为发动机控制模块（ECM）、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分，其中ECM主要采集发动机数据，按照预定程序控制喷油时机和喷油量，从而实现最高燃烧效率；而高压油泵则主要负责燃油的加压，高压油轨主要起均衡各喷油嘴喷射压力的作用，而最终的喷油任务则由喷油嘴来执行。此外，还有多个传感器提供燃油压力等信息，确保整个系统的高效率。
『一汽展示的动力总成上的ECM（右侧）』
ECM（或称ECU）不仅是直喷发动机的关键部分，也是所有技术较新的内燃机的重要组成部分，这个部分涉及到芯片、执行器、软件等多个环节，其中任何一个环节缺失都无法实现量产装车。目前ECM技术还是为国外企业所把持，在技术上已经比较成熟。部分自主品牌虽然也初步具备了ECM的制造能力，但是在软件的匹配、执行器的可靠性等环节还有不少问题尚待解决，不过就跟变速器技术一样，这样的关键技术一旦取得突破，自主品牌厂商将受益匪浅。
『通用Ecotec系列2.0直喷发动机上所用的高压油泵，制造商为博世』
高压油泵则是燃油加压的关键环节，在低压油泵将燃油送到高压油泵之后，高压油泵可以将汽油加压到十余兆帕的压力（这是普通汽油泵压力的三四十倍），并将其送入油轨。高压油泵通常是由凸轮轴带动，内部则有双头或者三头凸轮加压（如福特ECOBOOST系列发动机的“9号凸轮”）。在高压油泵上还集成了电子油轨压力调节器（FRP），它是一个由ECM控制的电磁阀，ECM以脉冲宽度调制的方式控制油压调节器，油压调节器控制着高压燃油泵的进口阀，从而控制燃油压力，当驱动线路失效时，高压油泵进入低压模式，发动机仍可应急运行。
『瑞麒G5采用的2.0TGDI发动机同样使用博世的高压油泵』
高压油泵和油轨这样的部件对工作环境和制造精度要求很高，一些传统的柴油高压设备制造商如博世在这方面具有丰富的经验，因此即便是通用的直喷发动机，其高压油泵也是由博世提供，而作为自主品牌推向市场的第一款直喷汽油机，瑞麒G5上的2.0TGDI发动机同样使用了博世的高压油泵。
『高压油轨基本结构图』
『通用Ecotec系列2.0直喷发动机上所用的高压油轨和喷嘴』
以往的研究表明,发动机燃用甲醇汽油(例如,其中甲醇的体积分数为10%,汽油的体积分数为90%,则简称M10燃料)与燃用纯汽油相比,随着掺入甲醇比例的增加,发动机的动力性逐渐下降,实际燃油消耗逐渐增加,而CO, NOx,THC等常规排放逐渐降低,醛类等其他污染物却有所提高。特别是在冷启动、怠速和低负荷的工况下,这种恶化更为严重[1,3,8]。
近年来,市面上出现了多种甲醇汽油添加剂,用来改善甲醇汽油的性能,而关于添加剂效果的研究尚不多见。我们针对添加了甲醇汽油添加剂的不同比例甲醇汽油,分别进行发动机台架试验,主要分析其低负荷特性和怠速排放,并与93#汽油进行比较。
1 试验概况
1.1 发动机台架、仪器设备和燃油
发动机台架主要由燃油供给系统、进排气系统、尾气测量系统和数据采集处理系统等组成。试验在一台BJ491汽油机上进行,其主要参数见表1。
在排气管上安装了普通车用三效催化转化器用于消除汽油机在燃用掺醇汽油时产生的HC,CO和NOx,以及可能的非常规排放物。
试验仪器为Y120型水力测功机、HZB2000油耗仪和FGA-4100汽车排气分析仪等。试验中对发动机转速、扭矩、冷却水温度、机油温度和压力等参数进行实时监测和控制,以确保试验工况的稳定。发动机冷却水温度控制在80~90℃,润滑油温度控制在90~100℃。
试验用油采用93#汽油(M0)及某公司提供的添加了体积分数为5% 添加剂的不同比例甲醇汽油 ( 包括M10,M15,M20,M25,M30,M35,M40,M45,M50),试验中依次编号为1~9号。
1.2 试验方法
先用93#汽油在发动机台架上对BJ491Q汽油机进行低负荷特性试验。试验时,保持恒定转速3 000 r/min,功率分别设置为2,4,6,8,10,12,14 k W共7个工况点,待发动机稳定工作后,读取各项参数,每个工况点采集3~5组数据。
然后,分别换上1~9号试验油,并冲洗油耗仪油杯、管路和滤清器中的汽油;再以小负荷运行汽油机30 min后,在不改变发动机任何参数的条件下进行上述相同的试验和测量。
2 试验结果及分析
2.1 低负荷特性
保持发动机转速不变(试验中固定转速3 000r/min),逐渐改变节气门(或油门)开度,同时改变测功机的负荷(试验中为低负荷状态),获得每小时的油耗量和油耗率随转矩或功率变化的关系,此即为发动机负荷特性 [5]。根据试验数据可得到汽油机燃用加入添加剂的甲醇汽油与燃用93#汽油时的低负荷特性曲线,见图1、图2。
与93#汽油相比,汽油机燃用低比例甲醇的1~4号油时,见图1,在2 k W负荷与93#汽油油耗量和油耗率基本持平,而随着负荷的增加,两个参数值都有所减小。随着甲醇比例的增加,下降的幅度也有所增大,当负荷达到14 kW (约为1/4额定功率)时,油耗量分别减少4.99%,6.25%,7.10%,10.99%,油耗率分别降低4.62%,5.87%,5.90%,11.10%。
燃用5号油(即加入添加剂的M30)时,见图1, 在6 kW负荷油耗量和油耗率与93#汽油相当,低于6 k W负荷时两个参数值增大(在2 k W负荷时油耗量和油耗率分别增大7.89%和2.75%),高于6 kW负荷时两个参数值减小(在14 kW负荷时油耗量和油耗率分别减小16.58%和15.25%)。
燃用中等 比例甲醇 的6~9号油时 , 见图2,在2 k W负荷油耗量和油耗率高于93#汽油的 , 油耗量分 别增加6.10%,15.27 %,6.95%,12.58%,油耗率分别升 高6.09%,15.25%,6.92%,12.63%。当负荷达到14 k W时,与93#汽油趋于一致,并有逐渐降低的趋势。
2.2 排放特性
在低负荷工况下测得的汽油机燃用1~9号油时的CO,HC,NO的排放与燃用93#汽油相比,只有小幅度下降,基本处于同一排放水平。甲醇、甲醛等非常规排放经三效催化转化器转化后接近零排放。
在怠速工况下,1~9号油的CO排放见图3,都低于93#汽油。4号油最低,比汽油低60%左右, 6号油最高,也比汽油低10%左右。
汽油机燃用1,2,3号油时的HC排放见图4,比汽油略低,4~8号油的略高,9号油的HC排放较高,约为汽油的两倍。造成这种现象的主要原因是由于燃烧温度较低,致使燃烧不完全现象增加,且排温较低 [5]。
汽油机燃用甲醇汽油时,最高燃烧温度有所降低,抑制了NOx的生成。但又因甲醇自身含氧,燃烧速度加快,又促进NOx的生成 [6,7]。加入添加剂后并没有改变这种影响,因此汽油机燃用1~9号油时,排气中的NOx排放与纯汽油的基本相当。由图5中可以看出,1,2,6,9号油比汽油略低,其它比汽油略高,相差幅度都不大。
3 结论
甲醇本身的发热量较低,发动机要得到同样的功率、转矩输出,则必须消耗更多的燃油 [3,5]。而试验中所用燃料的油耗量和油耗率并没有升高,且稍有下降。可见甲醇汽油添加剂对于在低负荷时提高燃用甲醇汽油的经济性是有一定效果的。
另外,由于甲醇汽油与汽油的理化性质存在差别,在没有对试验用汽油机进行调整和改进的情况下,使用甲醇汽油,应该不能保证燃油高效、理想地燃烧[6],然而从试验中发现,汽油机燃用加入了添加剂的甲醇汽油,燃烧情况较为良好。
汽油添加剂是燃油添加剂的一种简称，一般还包含柴油添加剂，是为了弥补燃油自身存在的质量问题和机动车机械制造极限存在的不足，从而达到对汽油发动机能够克服激冷效应、缝隙效应，清除进气阀、电喷嘴的积碳，对柴油发动机能够克服喷油嘴难以更加细雾化以及产生残油后滴的问题，对汽油和柴油发动机车辆都能够达到保护发动机工况、实现燃油的更完善和更完全的燃烧，从而达到清除积碳、节省燃油、降低排放、增强动力等功效。
汽油添加剂含有辛烷值助长剂、催化剂、助燃剂、清净剂以及抗氧化、防腐蚀、抗乳化等主要成份。助长剂使汽油烃类结构发生变化，减少碳链，改善辛烷值，缩短滞燃期；燃烧时有效减轻发动机爆震；催化剂、助燃剂作用在速燃期，当空气和汽油达到一定的压缩混合比例时，催化剂可有效的降低活化能，使燃烧速度反应加快；助燃剂能够提供充足的活氧元素使燃油充分燃烧，有效加强发动机热能于动能转换，缩短后燃期，降低了发动机排放温度，增加发动机输出功率；溶解剂能够抑制、清洁积炭的堆积，减少HC、CO、NOx的排放。因此达到高效节油、提升动力和减少排放综合功效。
汽油添加剂的功能特点
一、清除积碳，清洁燃油系统；汽油添加剂中清净剂能抑制、清洁积炭的堆积，减少HC、CO、NOx的排放。在使用一定量汽油添加剂后，发动机喷油嘴、进排气阀、火花塞、燃烧室、排气管上的积碳明显减少，发动机燃烧系统变得十分清洁。
二、增强动力性能；汽油添加剂中催化剂、助燃剂作用在速燃期，当空气和汽油达到一定的压缩混合比例时，催化剂可有效的降低活化能，使燃烧速度反应加快；助燃剂能够提供充足的活氧元素使燃油充分燃烧，从而缩短燃烧过程，有效加强发动机热能于动能转换，增加发动机输出功率；提升发动机动力，增加行驶里程。
三、防腐、防锈、抗乳化、润滑，保护引擎；汽油添加剂中清净活化因子。针对于油品中硫、胶质物以及发动机积碳等有害成份研制，新一代汽油添加剂中洁力神燃油添加剂还具有抗氧、清洗、分散、破乳、防腐、润滑等功效。
四、降低噪音，减少磨损，延长发动机寿命；发动机噪音过大，除了由于汽车密封性不佳，还因为发动机内部积碳、油泥之类的杂质加速了发动机的磨损。汽油
添加剂中清洗、抗氧、润滑等功效能大大改善这一现象，积碳、胶质的清除能明显减少发动机磨损，从而降低发动机的噪音，延长发动机使用寿命。
目前能源和环境是全世界关注的热点问题。研究表明[1,2,3,4,5,6]:使用替代燃料能有效降低汽车的尾气污染物排放。大力发展替代能源,既是维护我国石油安全的重要组成部分,又是支撑我国未来能源可持续发展战略的选择。
丁醇作为一种含氧燃料,近年来得到广泛关注[7,8,9,10]。研究表明:掺混低比例的丁醇时,发动机的动力性基本保持不变[11],一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等污染物排放降低[12,13,14]。
汽油机的循环变动限制了其运转范围,严重影响着其动力性、经济性和排放性。研究[15]表明:如果消除循环变动,在相同油耗下,发动机的输出功率可增加10%。目前,国内外对丁醇作为汽油机替代燃料的循环变动研究鲜有报道。本文中以车用电控进气道多点喷射汽油机为试验样机,研究该机燃用不同丁醇-汽油混合燃料的循环变动特性。相关研究[16]表明:平均指示压力与最大压力升高率计算结果都有一定误差,在进行不同工况比较时,这些误差可能会掩盖由工况不同引起的循环变动差异。峰值压力对循环变动很敏感,需直接测量,精度较高,更适于评价不同工况间的循环变动。本文中主要考察缸内压力峰值及其曲轴转角的循环变动率、最大压力升高率的循环变动率、放热率峰值及其曲轴转角的循环变动率几个方面。
1 试验装置及方案
1.1 试验样机及设备
试验样机为一台水冷、直列四缸四冲程、电控燃油进气道喷射、自然吸气式车用汽油机。汽油机的总排量为1.5L,缸径和行程分别为75mm和84.8mm,压缩比为10.5,标定功率为78kW(5000r/min),最大转矩为165N·m(3000r/min),试验中未对发动机进行任何调整。
试验设备主要为AVL-PUMA全自动内燃机高动态测试台架系统、DEWE-5000燃烧分析仪和KISTLER曲轴转角信号发生器。
1.2 试验燃料
试验燃料为市售93#汽油(简称G100)、正丁醇(简称Bu100)及汽油与正丁醇的混合燃料,混合燃料中正丁醇所占体积比分别为10%、15%、20%、50%、85%,分别简称为Bu10、Bu15、Bu20、Bu50和Bu85。试验燃料的理化指标见表1。
表1 试验燃料的理化指标
由表1可见,与G100相比,随着丁醇-汽油燃料中丁醇比例的升高,丁醇-汽油混合燃料的密度、黏度和辛烷值增大,碳含量减小,氢含量和氧含量增大,10%和50%馏出温度升高。低比例丁醇-汽油混合燃料的理化指标与汽油的基本相近。
由文献[11]计算可知,汽油的化学计量比Lg=14.796,纯丁醇燃料的化学计量比Lb=11.158,随着丁醇掺混比例的增加,丁醇-汽油混合燃料的化学计量比减小。
1.3 试验方案
本文中对试验样机分别燃用纯汽油、纯丁醇及不同掺混比例的丁醇-汽油混合燃料进行外特性试验和最大转矩转速及标定转速下的负荷特性试验,考察该机燃用丁醇-汽油混合燃料的循环变动特性。
为保证试验条件的一致性,减少试验误差:每次试验前都会进行相关仪器的标定;现场配制丁醇-汽油混合燃料;进行新组燃料试验前,保证整个油路中的上组残余丁醇-汽油混合燃料被充分耗尽,同时对发动机进行充分热机;每次在确保试验汽油机状态已稳定的条件下进行试验,并采集试验数据。
2 试验结果及分析
以缸内压力峰值为例,列出其对应循环变动率的计算公式如下。
缸内压力峰值pmax的算术平均值为
缸内压力峰值的标准方差为
缸内压力峰值的循环变动率为
式中,n为采样的循环数。同样可求出压力峰值对应曲轴转角的循环变动率、最大压力升高率的循环变动率、放热率峰值的循环变动率及其对应曲轴转角的循环变动率
2.1 缸内压力峰值及其曲轴转角的循环变动
图1(a)和图2(a)分别为该机燃用G100、Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85、Bu100燃料分别在1000、2000、2500、3000、3500、4000和5000r/min负荷为100%时的缸内压力峰值及对应曲轴转角的循环变动率。图1(b)和图2(b)分别为该机燃用G100、Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85、Bu100燃料在3000r/min负荷百分比分别为10%、25%、50%、75%和100%时的缸内压力峰值及对应曲轴转角的循环变动率。
引起循环变动的因素有很多,一般认为燃烧压力的循环变动主要发生在最初10%的混合气燃烧的燃烧初始阶段,即着火延迟期,可以认为着火延迟期的长短直接影响着循环变动的大小,即着火延迟期短,循环变动小[17,18]。
图1 缸内压力峰值循环变动率
图2 缸内压力峰值对应曲轴转角的循环变动率
由图1和图2可见,该机燃用丁醇-汽油混合燃料燃烧的缸内压力峰值循环变动率和压力峰值对应曲轴转角的循环变动率随着负荷和转速的变化趋势与纯汽油基本相同。与纯汽油相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的缸内压力峰值循环变动率和缸内压力峰值对应曲轴转角的循环变动率增大。
外特性下,随着转速增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的压力峰值循环变动率增大。综合外特性下各转速的循环变动率,与G100相比,Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85和Bu100的压力峰值循环变动率和压力峰值对应曲轴转角的循环变动率分别增加2.5%、5.4%、11.7%、17.3%、24.0%和49.9%;压力峰值对应曲轴转角的循环变动率分别增加9.8%、11.1%、18.6%、23.6%、31.0%和49.6%。
这是因为,随着转速的升高,燃烧室内的气流运动增强,虽然较强的气流运动有助于混合气形成和火焰传播,但同时使混合气的浓度变稀,空燃比相比理论空燃比过大,燃烧持续期延长,火花塞间隙附近的气流速度升高,这必然会导致发动机循环变动的增加。转速增加也会使气流吹走火花的倾向增加,所以高速时循环变动大。此外,随着转速的增加,缸内涡流和湍流增强,导致火花塞间隙附近混合气浓度的燃烧循环变动增大[19,20]。
负荷特性下,随着负荷的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料压力峰值循环变动率和压力峰值对应曲轴转角的循环变动率减小。中、低负荷时,燃用丁醇-汽油混合燃料时的循环变动系数比燃用纯汽油时的高,高负荷时基本相同。综合负荷特性下各负荷的循环变动率,与G100相比,Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85和Bu100的压力峰值循环变动率分别增加2.6%、12.8%、20.2%、30.0%、44.8%和58.4%;压力峰值对应曲轴转角的循环变动率分别增加9.4%、20.4%、31.3%、37.6%、50.1%和62.4%。
这是因为,低负荷时燃烧室内的混合气浓度和温度都较低,燃料的着火延迟期延长,使循环变动率增大[21]。且低负荷时,残余废气系数的增加也将导致循环变动系数增加。由于丁醇的氢含量比汽油高,热值比汽油低,所表现出汽化潜热增加,使混合气在燃料蒸发时温降变大,进入气缸的混合气温度低,局部失火的可能性增加,滞燃期也会变长,循环变动率增大。
理论上而言,随着负荷的增大,进入气缸的混合气量增加,混合气燃烧放出的热量增多,气缸内的温度随之升高,最终使气缸内的压力上升,压力峰值上升。而随着负荷的加大,进入气缸的混合气流量加大,同时残余废气量相对减少,使得每循环的火核发展期缩短,使压力峰值的循环变动减小。随着负荷的增加,缸内混合气较浓,温度升高,火焰传播速度加快,燃烧速率加快,燃烧循环变动减小[22]。此外,加入丁醇后,混合燃料10%和50%馏出温度高的特点突出,使得混合燃料不易与空气混合形成合适的可燃混合气,在进气行程有一部分混合燃料来不及蒸发,而在压缩行程中陆续蒸发,这样将造成混合燃料与空气与残余废气混合的不均匀因素增加,导致局部过浓或过稀,使火花点火后形成的火焰不稳定,造成燃烧循环变动增加。
在负荷相同、供油量一定时,由于丁醇的汽化潜热大,丁醇含量越多,缸内温度越低,滞燃期越长,造成充气效率降低,使缸内平均压力降低。低负荷时,混合燃料的压力峰值平均值低,求循环变动率时作为分母,造成循环变动率偏高。中、高负荷时,由于丁醇汽化潜热大,混合燃料在滞燃期内形成的可燃混合气的能量小,燃烧柔和,循环变动率低。且丁醇比例越高,燃烧速度越快,热量释放越快,循环变动率越大[23]。因此,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,压力峰值及其对应曲轴转角的循环变动率增大。
2.2 压力升高率峰值的循环变动
图3为该机燃用G100、Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85、Bu100燃料在外特性时的压力升高率峰值循环变动率及在3000r/min负荷率分别为25%、50%、75%和100%时的压力升高率峰值循环变动率。
由图3可见,外特性下,随着转速的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的压力升高率峰值循环变动率呈增大趋势。综合外特性下各转速的循环变动率,与G100相比,Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85和Bu100的压力升高率峰值循环变动率分别增加62.3%、65.9%、81.4%、97.1%、92.4%和189.1%。负荷特性下,随着负荷的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的压力升高率峰值循环变动率减小。综合负荷特性下各负荷的循环变动率,与G100相比,Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85和Bu100的压力升高率峰值循环变动率分别增加12.9%、29.8%、52.4%、67.9%、81.5%和100.1%。与G100相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的缸内压力升高率峰值循环变动率增大。
这是因为:一方面,丁醇的氢含量比汽油高,热值比汽油低,所表现出汽化潜热增加,使混合气在燃料蒸发时温降变大,进入气缸的混合气温度低,滞燃期也会延长;另一方面,加入丁醇后,混合燃料的10%馏出温度和50%馏出温度升高,使得混合燃料不易与空气混合形成合适的可燃混合气,汽油机运行的稳定性变差。此外,由于汽油的化学计量比丁醇的大,在当量比相对较大的情况下混合气相对较浓,火花塞附近混合气易于被点燃,混合气火焰传播速率较快,燃烧循环变动小。而随着混合燃料中丁醇含量的增加,混合燃料当量比的减小,混合气浓度变稀,某些循环火花塞附近混合气不易点燃,而出现失火现象。此外,在当量比较小时,混合气火焰传播速率慢,容易在缸内产生混合气外缘大面积淬熄现象和部分燃烧现象,循环变动率增大[24]。因此,随着混合燃料中丁醇含量的增加,混合燃料燃烧的压力升高率峰值循环变动率增大。
图3 缸内压力升高率峰值循环变动率
由图1~图3可见,缸内压力升高率峰值循环变动率比缸内压力峰值及其对应曲轴转角的循环变动率大很多。这主要是由于压力升高率是由缸内压力曲线微分而来,压力曲线微小的波动都可能会造成压力升高率的抖动[25]。
2.3 放热率峰值及其曲轴转角的循环变动
图4(a)和图5(a)分别为该机燃用G100、Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85、Bu100燃料在1000、2000、2500、3000、3500、4000、5000r/min负荷为100%时的放热率峰值及其曲轴转角的循环变动率。图4(b)和图5(b)分别为该机燃用G100、Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85、Bu100燃料在3000r/min负荷率分别为25%、50%、75%和100%时的放热率峰值及其对应曲轴转角的循环变动率。
图4 放热率峰值循环变动率
图5 放热率峰值对应曲轴转角的循环变动率
由图4和图5可见,外特性下,随着转速的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的放热率峰值及其曲轴转角的循环变动率呈增大趋势。综合外特性下各转速的循环变动率,与G100相比,Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85和Bu100的放热率峰值分别增加了4.7%、8.1%、11.6%、14.7%、20.8%和25.8%;放热率峰值对应曲轴转角的循环变动率分别增加了6.3%、6.8%、18.3%、19.2%、16.7%和28.7%。外特性下,随着转速的增加,气缸内气体流动加强,在火花塞附近形成强烈的小尺度无规则的紊流运动。这种无规则的气流运动形式会造成充气速度在数量和方向上的波动,循环变动率增大。
负荷特性下,除75%负荷外,随着负荷的增大,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的放热率峰值及其曲轴转角的循环变动率减小。综合负荷特性下各负荷的循环变动率,与G100相比,Bu10、Bu15、Bu20、Bu50、Bu85和Bu100的放热率峰值分别增加了3.3%、6.0%、7.6%、11.5%、23.0%、38.7%;放热率峰值对应曲轴转角的循环变动率分别增加了10.7%、22.4%、30.1%、39.6%、46.2%、59.2%。与纯汽油相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的放热率峰值循环变动率及其对应曲轴转角的循环变动率增大。
这是因为,负荷特性下,低负荷时气缸内的残余废气量相对较大,进入气缸内的新鲜充气量减少,燃烧速度变慢,加上在低负荷时循环供油量小,过量空气系数大,混合气浓度较低,燃烧不稳定,燃烧循环波动较大;同时,随着负荷的增大,残余废气量相对减小,进气量增多,混合气空燃比也在理论值附近,因此循环变动率明显减小[26]。由于丁醇的汽化潜热比汽油大,使混合气在燃料蒸发时温降变大,进入气缸的混合气温度降低,滞燃期延长,每循环放热量减少,燃烧状态改变,循环变动率增加。此外,由于丁醇的黏度比汽油的大,馏程比汽油的高,雾化混合速度比汽油慢,因此其燃烧速度比汽油慢。加入丁醇后,混合燃料的10%馏出温度和50%馏出温度升高,使得混合燃料不易与空气混合形成合适的可燃混合气,汽油机运行的稳定性变差,循环变动增大。
3 结论
(1)与纯汽油相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的缸内压力峰值循环变动率及其对应曲轴转角的循环变动率增大。
(2)与纯汽油相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的缸内压力升高率峰值循环变动率增大。
(3)与纯汽油相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的增加,该机燃用丁醇-汽油混合燃料的放热率峰值循环变动率及其对应曲轴转角的循环变动率增大。
摘要：对某电控进气道多点喷射汽油机分别燃用国Ⅳ汽油、纯丁醇,以及丁醇体积比分别为10%、15%、20%、50%、85%的汽油-丁醇混合燃料的循环变动特性进行了试验研究,试验中未对发动机进行任何改动。研究结果表明:与汽油的燃料特性相比,随着丁醇-汽油混合燃料中丁醇含量的升高,汽油机燃用丁醇-汽油混合燃料的缸内压力峰值及其对应曲轴转角的循环变动率、压力升高率峰值循环变动率及放热率峰值及其对应曲轴转角的循环变动率增大。
我国是少油富煤的国家，如何充分利用丰富的煤炭资源来生产液体燃料以补充石油供给，是21世纪我国能源安全战略的重大议题。
在众多的汽车燃料的开发研究中，醇类燃料是替代石油燃料中的新希望，其中甲醇燃料成为首选。
醇类燃料属于可再生、清洁型能源，但由于技术问题，目前使用的是E20乙醇汽油「汽油中含20％乙醇」和M10「汽油中含10％甲醇」、M15「汽油中含15％甲醇」甲醇汽油。甲醇汽油在欧美发达国家已全面推广使用。我国也已经开始引进和推广甲醇汽油，并已被纳入“十一五”规划。
1、亚甲醇的产量、市场与价格
2006年，我国甲醇生产874.7万t，进口甲醇112.7万t，出口19万t，表观消费量968.4万t，共有甲醇生产企业167家，产能合计为1344.4万t／a。
据统计，“十一五”期间我国新建、拟建甲醇项目共42个「不包括二甲醚、甲醇制烯烃生产企业自身配套的甲醇生产装置」。其中，“十一五”期间可以投产的项目为35个，产能合计1198万t／a。
预计到“十一五”末期，我国甲醇生产企业将为200家左右，产能将达到2500万t／a至4850万t／a。
近15年来，我国甲醇消费结构并没有发生根本性的改变，主要消费领域依然是传统的化工行业，而其他行业消费比例也没有明显的变化，只有燃料甲醇汽油未来的发展对甲醇消费有所促进。在化工领域，甲醇仍主要用于甲醛、醋酸、MTBE、甲胺、二甲醚等的生产。其中对甲醇消费增长推动最大的仍是甲醛和醋酸。预计到“十一五”末，甲醇总年需求量约为1900万—2500万t。而同期的市场年需求量，包括甲醇汽油市场在内，约为1800万—2100万t，与目前已建、新建的甲醇产能基本平衡。但如果甲醇汽油、二甲醚相关标准颁布较晚，市场准入政策不能出台，甲醇汽油不能按预期上市，约1000万t／a的甲醇潜在市场将会落空，则甲醇产能就会过剩。
1998—2000年，我国甲醇最低价格曾到过800-1000元t。2003—2006年，甲醇最高价格一度超过3800元t。随着化工行业景气高峰期的离去「预计在2008年前后」以及甲醇产能的迅速增长，预计甲醇价格将会逐渐回落。预计2008—2010年，甲醇价格将下降到2000-2500元／t
近年，国际上尤其是美国，对MTBE的使用争论，使MTBE发展受阻，虽然目前尚无定论，也未被大范围禁用，但对MTBE需求的增长是很大的不确定因素。甲醇在该领域的前景不容乐观。
甲醛产品的出口已受到制约，近年来我国政府对甲醛用量限制的规定也逐步出台，如淘汰了部分甲醛含量高的油漆；限制了胶合板中甲醛型胶粘剂的用量等，绿色建材标准的实施对甲醛行业有一定的冲击。
醋酸消费约占全球甲醇需求的7％，可生产醋酸乙烯，醋酸纤维和醋酸酯等，其需求与涂料、胶粘剂和纺织等方面的需求密切相关。虽然我国目前醋酸生产多采用粮食发酵法或乙烯法，但以甲醇为原料合成是醋酸工业发展的方向，近年新建的10万t／a以上规模的几套醋酸生产装置都是采用以甲醇为原料的工艺。
山西省正在实施发展甲醇汽车计划，争取用5-10年时间，把山西省建成“国家燃料甲醇生产基地”和“清洁燃料「甲醇」汽车示范地区”。因此，甲醇作为燃料的应用普及对甲醇行业来说是一个利好的消息。
多年来，我国经济一直保持持续、高速的增长势头。国家采取积极的财政政策，扩大内需、刺激消费。这必然会导致房地产、建材、室内装修等行业的快速发展和增长，而甲醇的下游产品有很大一部分都是应用在上述领域。
今后几年，碳一化工的一些热点产品，如碳酸二甲酯、甲酸甲酯；二甲醚等对甲醇的需求量将有较快的增长。总之，国内甲醇市场仍将保持增长势头，作为重要的有机原料，甲醇衍生物生产仍将占有最大的市场份额。
2、甲醇生产情况
我国甲醇的合成装置基本上使用煤、油、天然气三种原料；现代甲醇生产技术几乎均为低压法。英国ICI公司和LURGI公司的低压甲醇生产技术占全世界甲醇总量的70％以上。我国自行设计、制造和运行大型甲醇装置已积累了足够的技术基础：水煤浆为原料的大型气化炉已运行多年，可实现长周期运转；新型水煤浆气化炉与干煤加压气化炉正在积极开发中；各种低能耗的天然气蒸汽转化技术均已掌握；低成本以空气为气化剂的天然气转化制合成气技术已经开发；多种的脱碳、脱硫工艺已成熟用于工业生产；变换、精脱硫、甲醇合成催化剂均已国产化；新型甲醇合成反应器已形成专利技术；精馏装备已达到节能和优化水平。目前国内已掌握了建设10万-30万t／a单系列甲醇装置的设计技术。
国内甲醇装置规模仍然较小，且多采用煤头路线，单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，财务费用和折旧费用提高，影响成本竞争力。而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置普遍规模大，公用设施分摊投资少，且采用天然气路线，单位产能投资大幅下降，成本竞争力大为增强。
目前，国内最大的甲醇单套装置的规模为40万t／a，主要的生产企业有榆林天然气化工公司、四川维尼纶厂、上海焦化有限公司、蓝天集团光山化工公司、大庆油田化工公司和内蒙古苏里格化工公司等，生产规模一般在18万-40万t／a。中海油海南60万t／a装置和日本三菱瓦斯在重庆建设的85万t／a装置是我国目前在建的最大甲醇装置。
低压合成甲醇催化剂装置能耗低，许多厂家都采用低压合成甲醇技术，使用的低压合成甲醇催化剂为：美国C79-
2、G106；西德LGl04、日本M-
5、丹麦LMK、LMK-2R和MK101以及国产NC307型。
甲醇合成催化剂应向低温、低压、高活性、高选择性、高热稳定性和高机械强度方向发展。
国内甲醇装置技术、设计单位：西南化工研究院、山西煤化研究院、山西大同第二设计院、中国成达化学工程公司、杭州林达化工技术工程公司，中国寰球化学工程公司；华东理工大学等。
3、甲醇是21世纪最有希望的清洁燃料
从微观上看，利用煤或天然气生产甲醇，原料来源丰富，生产技术成熟，甲醇价格合理；从宏观上看，随着国民经济发展，我国石油后备资源不足的问题已充分显现。
我国已成为汽车大国，汽车保有量增长也刺激了国内车用柴油、汽油需求的快速增长，2000年我国柴油消费量为6924万t，2005年我国达到10968万t，2000—2005年的年均增长率为9.6％。2006年，我国柴油消费量达到11646万t，其中75％左右的柴油用于交通运输。解决石油资源短缺问题已迫在眉睫。
能源危机以来，世界各国都在寻求替代石油的新能源。美国能源研究与发展署研究认为，甲醇是最有希望的内燃机替代燃料。甲醇汽油是一种高辛烷值燃料。在常温下，甲醇是液体，其储存、输送、使用都和汽油、柴油一样方便。添加甲醇可显著降低有害物的排放量，是一种清洁的车用燃料。甲醇汽油经发动机燃烧比燃烧90号汽油的排气中有害物少，对环境污染的影响也轻，美国「DOC」研究中心对10种汽车使用含甲醇5％-10％的汽油行驶实验结果表明，在一般汽油发动机上用甲醇汽油时，燃烧排气中的一氧化碳比汽油减少了30％左右，氮氧化物比用汽油时减少30％-50％，未燃烧碳氢化物减少30％-60％。甲醇汽油的开发有利于城市的环境保护。甲醇是21世纪最有希望的清洁燃料。
4、甲醇作为燃料的利用形式
4.1 汽油掺烧甲醇
汽油掺烧甲醇在国际上已有应用技术，我国四川部分地区有较长期的甲醇和汽油掺烧应用，掺烧比约为3％-5％的甲醇。“七五”期间，原国家科委在山西省曾组织较大规模的甲醇汽油掺烧试验示范，掺烧比为15％-25％的甲醇。试验和应用实践表明，低比例掺烧甲醇「3％-5％」和纯汽油燃料相比，发动机未做任何变动而工况和性能不受任何影响；15％-25％甲醇和汽油掺烧后，应对发动机系统适当予以调整；甲醇燃料「M85以上」，通过国家甲醇汽车示范工程50部甲醇把客车的试验示范，在甲醇汽车制造、发动机技术、燃料贮存和运输、燃料配制、加注、车辆特殊技术与维修、监测及数据分析、营运管理等多方面取得了初步的经验和成果，可资推广借鉴。如果甲醇燃料汽车能在近期实现灵活燃料化，即可使用汽油与甲醇任何比例混合的燃料，由燃料传感器识别成分，通过电脑提供发动机最佳运行参数，便可加快普及推广甲醇汽车的进程。
4.2 甲醇裂解
目前，甲醇裂解在汽车上的应用有两种形式，一种是利用催化剂裂解，另一种是等离子体裂解。甲醇裂解后成为H2+CO气体直接进入气缸燃烧，其燃烧特征是燃烧温度低和在贫氧下能够充分燃烧，因此，可达到较好的环保效果，油耗有不同程度的降低。目前，以催化剂裂解形式的甲醇汽车已在云南和北京的两个科技企业研制出来并有实际应用；中科院山西煤化所也开发出等离子体甲醇裂解技术；中科院山西煤化所和山西佳新能源化工实业有限公司联合改装昌河牌微型车和492型化油器甲醇车将于2007年底投入运行。
4.3 甲醇燃料的间接应用
二甲醚燃料和MTBE的应用。二甲醚被认为是最有应用前景的柴油机替代燃料，可以首先在城市公交车辆、城市内使用的轻型车及载重车或城市出租车上使用。此外，二甲醚还可替代液化石油气作为炊事燃料使用。MTBE是甲醇和异丁烯的合成产品，主要是代替四乙基铅作抗爆剂。随着环保对汽油无铅化要求的提高，以甲醇为原料，制造汽油添加剂MTBE的需求量将会有所增加。同时，MTBE还可作为中比例甲醇和汽油混合掺烧防止燃料分层助溶剂来使用。
4.4 燃料电池
燃料电池FC是燃料通过电化学作用，直接变成电能的电化学连续反应装置，可用于驱动电动汽车和发电。德国戴姆勒奔驰汽车公司和美国福特汽车公司已生产出甲醇燃料电池汽车样车，并在2004年实现了商品化。在2007年6月举办的北京国际汽车展览会上，日本丰田公司和本田公司也展出了甲醇燃料电池汽车样车。预计，燃料电池汽车有望成为未来汽车的发展模式，甲醇燃料有望成为燃料电池汽车的主要燃料之一。
5、甲醇汽油的现状
5.1 使用情况
目前市场上有M5、M15、M19、M45、M60、M85、M100甲醇汽油。
M5、M15甲醇汽油都不需改变发动机的结构，可直接使用。
使用M5甲醇汽车燃料，经实验，结果表明不影响汽车的动力性能，其消耗量与汽油相同。德国和欧盟都允许使用，许多加油站都使用过M5甲醇汽油，国外一些炼油厂曾生产过M5甲醇汽油，使用中未发现不良影响。尾气中NO、CH的含量明显降低。但经济性不明显。M15甲醇汽油是由90号汽油、甲醇及一系列助溶剂组成，从1999年3月2日起，采用上海焦化有限公司配制的M15甲醇汽油，在桑塔纳、桑塔纳2000、红旗及东风牌卡车上试用，共消耗3000LMi5甲醇汽油，运行距离约30000km。据资料介绍：使用M15甲醇汽油与汽油相比，百公里可节约1.9元。
“六五”期间，国家科委组织交通部负责将M15甲醇汽油研究列入国家重点攻关项目，在山西省组织由480辆汽车，并建有4个加油站的营运规模：“七五”期间国家科委，中科院负责将492发动机改装烧M85甲醇汽油技术列入攻关项目，“八五”期间进行了中德M100甲醇燃料科技合作项目，有8辆全甲醇桑塔纳轿车在北京行驶，并建有一个加油站，同期国家把低比例M3、M15甲醇汽油列入攻关计划，在江苏、四川、河南、重庆等地有数百辆汽车投入运营试验。1996年由国家科委、美国福特汽车公司、中科院、清华大学、化工部、山西省等单位，参加并完成把煤转化为汽车燃料的课题研究，有50辆示范甲醇中巴车投入商业使用。
低比例甲醇燃料的应用技术已有较大突破，局部地区短期运行结果表明，可直接代替汽油，不必添加助溶剂和腐蚀抑制剂，已初步具备推广的条件；使用中比例甲醇燃料，不需对发动机进行改造，但由于发动机以及电喷系统等均需进行必要的改造，还需做大量的试验研究工作。
高比例掺烧甲醇有两条途径：一是改变汽车发动机的结构；二是添加甲醇改性剂。M50甲醇汽油就是不改变发动机的结构，添加一定量的改性剂调配制成的甲醇汽油，其燃烧传播速度、汽化热值、互溶性、爆发性、加速性能等方面接近、超过国际清洁汽油，实际辛烷值超过100
目前市场上有漯河石化集团有限公司生产的M50甲醇汽油。该公司选用丰田型、桑塔纳2000、普通桑塔纳、松花江面包型四辆车，分别使用90号汽油和M60甲醇汽油，在漯河市至许昌市城区道路、高速公路及107国道上进行实际行车试验。四辆车使用90号汽油百公里耗油平均13.54L，使用清洁甲醇汽油百公里耗油平均12.36L。使用清洁甲醇汽油百公里油耗平均降低1.18L，可节约5.46元，节油率为8.7％。
M100全甲醇燃烧装置是对传统汽油发动机的供燃料系统、供热系统、变速箱等进行重大改进，改进后的发动机可100％燃烧甲醇，不用汽油；可提高甲醇燃烧的雾化程度；燃烧充分，杜绝了放炮现象，运行成本比汽油机降低了25％；动力性与普通汽油发动机相当。甲醇汽油消耗汽油少，有利于节约能源又由于燃烧充分，尾气排放中一氧化碳和碳氢化合物减少55％-90％，环保效果突出。甲醇汽油的成本较低，车辆使用甲醇汽油比传统汽油油耗可降低7％—25％。由于甲醇可以由煤、植物纤维转化制得，可持续再生，能节约大量石油资源，解决21世纪全球能源严重短缺问题，甲醇汽油作为车用燃料市场空间很大。
5.2 甲醇毒性和安全性
受假酒事件影响，甲醇毒性问题很受人们关注。实际上甲醇和汽油一样，在化学上都属于中等毒性物质。甲醇是不可饮用和溅入眼中的。北京医科大学的三院职业病科和眼科共同进行了为期三年详细的连续跟踪检查，并和不接触甲醇的人群进行了对比。结论是，只要遵守操作规程，没有发现人体健康有异常。我国从事甲醇汽车试验研究了20年的人员，以及现在仍在驾驶甲醇汽车的司机，也未发现健康有异常。根据美国能源部阿贡国家实验室报告认为，醇毒性对水生物影响比汽油小。用百分制打分「100为最高毒性」评定LD50「半数致死量」毒性评价如下：汽油为100，乙醇为50，而甲醇为30。
我国生产甲醇已有数十年历史，也从未发现甲醇工厂工人有甲醇职业病。实践证明：只要遵守操作规程，甲醇作为燃料是安全的。
6、市场展望
目前，石油化工行业进入景气高峰期，甲醇价格一直处于较高位置，生产企业盈利水平大为提高，各地甲醇新建项目陆续开工。由于甲醇燃料发展前景广阔，引发了国内对甲醇装置的投资热。
甲醇能登上我国历史舞台，是因为我国能源遭遇了短缺危机。这个与国家能源安全联系在一起的化工产品，也因此被赋予了一种特殊身份，变成了一种“准战略物资”。站在国家安全的角度上看，“甲醇”不仅是一个经济词汇，更是一个政治词汇。甲醇过剩不过剩、甲醇产
业有没有未来，并不取决于市场，而是取决于国家能源政策。
7、发展甲醇汽油的几点建议
「1」汽车工业需要稳定的新能源。我国正探索各种新能源和新汽车，如甲醇汽车、乙醇汽车、燃气汽车和电动汽车。这种频繁的燃料变动，使汽车的研究、开发、使用造成很大困难。难于长远规划和研究开发出高水平的汽车，并难于组织大量生产。我国亟需选择和尽快发展像石油那样长期稳定的百年汽车新能源，为新世纪汽车持续稳定的大发展提供保障。「2」要全国统一的能源。因为汽车的运营半径几百公里以至上千公里，要跨省区行驶。如果各地采用不同的能源，如在山西用甲醇，河南用乙醇，北京用天然气等，汽车将难于跨省区行驶。
「3」放弃天然气、乙醇、蓄电池汽车能源。天然气难于运输，只能在有气的地区使用，不能普及全国城乡，天然气要低温高压缩成液体，供输系统投资大，投资是醇类供应站的10倍以上。只为少数城市车用，难能组织汽车的大量生产和降低成本。
用粮食制取乙醇作为车用燃料是一种消化陈粮的短期做法，乙醇价格太高，普及使用乙醇汽油需国家大量的财政补贴，同时乙醇汽油损伤油箱和化油器，影响汽车使用寿命。近期召开的国务院179次常务会议决定，今后将不再新上粮食乙醇项目，现有的粮食乙醇定点项目也要逐步转为非粮路线；由于耗资巨大，煤制油今后不再建新的项目。国务院的这一决策，给各地一哄而起的粮食乙醇、煤制油投资冲动踩了刹车，避免了我国在探索石油替代能源的发展之路上再走弯路，同时给国内煤制甲醇燃料产业带来了新的发展机遇。蓄电池汽车续驶里程只有100km，只能在城市中使用。
「4」甲醇汽油的推广需要政府制订相关政策，给予大力支持。目前推广煤基甲醇燃料发展迅速，但推广进展并不顺利，这已成为制约醇醚燃料发展的瓶颈。为此，山西、陕西、四川和黑龙江等地分别制订和颁布了M5、MIO、M15车用甲醇汽油6个省级地方标准。2006年以来，为论证甲醇燃料的可行性，国家发改委会同国家能源办、科技部、农业部、卫生部、环保总局、林业局、国家标准委、清华大学等部门和单位，组织近百名专家分5个专业组赴河南、山东、辽宁等地进行专题调研，结论是“煤基液体燃料具有较好的资源基础和技术基础，是今后三五十年主要过渡性替代燃料，是可能将我国石油对外依存度维持在50％左右的现实选择”。而甲醇汽油的国标也在加快制定中，其中高比例甲醇汽油拟于2007年完成，低比例甲醇汽油标准拟于2008年完成。况且，这次国务院对发展过热的粮食乙醇、煤制油踩了刹车。可以预期，作为一种经济可行、节能环保、利国利民的替代能源，甲醇燃料投入使用指日可待。
「5」改造甲醇汽车与甲醇燃料输配系统的建立必须同时进行。
