M15甲醇汽油不同溫度下?lián)]發(fā)組分研究

（中北大學(xué)，山西 太原 030051）

M15甲醇汽油不同溫度下?lián)]發(fā)組分研究

何俊輝，賈廣信，薛曉軍

（中北大學(xué)，山西 太原 030051）

采用氣相色譜、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對M15甲醇汽油在不同溫度點的揮發(fā)組分的分子組成進(jìn)行分析。結(jié)果表明：隨溫度的升高M(jìn)15甲醇汽油與原料汽油飽和蒸汽壓差值迅速增大，在實驗溫度范圍內(nèi)，差值在1～60 kPa之間；揮發(fā)組分主要由甲醇等30余種主要組分組成，占總揮發(fā)組分的90%以上。

M15甲醇汽油；揮發(fā)組分；分子組成

自2002年山西省475輛汽車摻燒15%甲醇的汽油進(jìn)行示范運營后，甲醇汽油，特別是M15推廣發(fā)展迅速。目前，山西、陜西、黑龍江、福建、浙江省等地已出臺地方標(biāo)準(zhǔn)，逐漸從“試驗示范階段”進(jìn)入到“產(chǎn)業(yè)化推廣階段”[1]。然而，低比例甲醇汽油氣阻問題一直是困擾甲醇汽油發(fā)展的影響因素之一。從根本上解決低比例甲醇汽油氣阻的危害，對推進(jìn)甲醇汽油的應(yīng)用具有重要意義[2]。

本研究以M15甲醇汽油為研究對象，結(jié)合氣相色譜和氣相色譜質(zhì)譜技術(shù)，對不同溫度下M15甲醇汽油揮發(fā)組分進(jìn)行研究，從分子組成方面更深層次的揭示影響甲醇汽油飽和蒸汽壓的化合物分子組成。

1 實驗部分

1.1 原材料及試劑

北京市售92#汽油；汽油按15%比例配成的M15甲醇汽油；分析純甲醇，北京化工廠生產(chǎn)。

1.2 儀器設(shè)備

Agilent7890A氣相色譜；Agilent7890A-5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；Agilent公司10 mL氣體進(jìn)樣針；壓力傳感器，0～500 kPa，精度2‰，北京港北中天科技有限公司；飽和蒸汽壓測定裝置；冰箱。

1.3 分析方法

將92#汽油按比例配成含甲醇15%的M15甲醇汽油。在低溫狀態(tài)下，取100 mL汽油加入低溫的飽和蒸汽壓測定裝置罐中（罐經(jīng)特殊處理，可取氣樣），將測定罐放置在冰水浴中，水面淹沒罐體。逐漸升溫，用氣體進(jìn)樣針從2.5 ℃開始，每隔約7 ℃左右取樣。

氣相色譜儀采用AB公司的AB-PONA色譜柱：50 m×200μm×0.5μm；載氣: N2，純度99.999%；恒流1 mL/min；氫火焰離子化檢測器( FID)。氣化室溫度：250 ℃，柱箱升溫程序：35 ℃保持15 min，以2 ℃/min升至200 ℃，保持5 min；檢測器溫度：250 ℃。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀色譜部分條件參照氣相色譜儀參數(shù)，質(zhì)譜條件：EI源；轟擊電壓70 eV；全掃描模式，掃描質(zhì)量范圍10～420 amu。

在保證進(jìn)樣靈敏度和重復(fù)性的基礎(chǔ)上，對各溫度點組分進(jìn)行氣相色譜分析，各組分定性采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 M15甲醇汽油飽和蒸汽壓隨溫度變化趨勢

圖1 M15甲醇汽油及92#汽油飽和蒸汽壓及M15甲醇汽油中甲醇含量變化曲線Fig.1 The vapor pressure curves of M15 and 92#gasoline, change of methanol content in M15 gasoline

采用新型雷德飽和蒸汽壓測定裝置[3]，分別測定不同溫度下M15甲醇汽油和原料92#汽油的飽和蒸汽壓，如圖1所示。

從圖1可以看出，與原料汽油相比，在每個溫度點，甲醇汽油的飽和蒸汽壓都要增大，隨取樣溫度的升高，飽和蒸汽壓差值增大明顯，實驗溫度范圍內(nèi)差值在1～60 kPa之間。

甲醇含量的變化隨溫度的增加而增加，在5 ℃到40 ℃之間，甲醇的含量變化不明顯，基本占總氣體質(zhì)量含量的20%左右。甲醇沸點64.5 ℃，在接近其沸點時，組分中甲醇含量增加量變化明顯，在48.8℃達(dá)到32.84%，此時飽和蒸汽壓也迅速增大至100 kPa以上，說明此時的氣體組分有了很大差異。

2.2 不同溫度下M15甲醇汽油氣體分分子組成

參照SH/T 0714-2002石腦油中單體烴組成測定法（毛細(xì)管氣相色譜法）[4]分析不同溫度點蒸汽壓穩(wěn)定時的氣體組分，并結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀定性定量各組分甲醇汽油的分子組成[5,6,7,8,9,10]。2.5、37.8和48.8 ℃三個溫度點的氣相部分主要化合物分析結(jié)果如表1所示。

表1 各汽油在不同溫度下氣體組分化合物組成Table 1 The gas composition compounds of gasoline at different temperatures

表1可以看出，原料汽油和甲醇汽油氣相部分主要化合物組成類似，主要有：丁烷，1-丁烯+異丁烯，正丁烷，反-2-丁烯，順-2-丁烯，3-甲基-1-丁烯，異戊烷，1-戊烯，2-甲基-1-丁烯，正戊烷，反-2-戊烯，順-2-戊烯，2-甲基-2-丁烯，2,2-二甲基丁烷，環(huán)戊烯，4-甲基-1-戊烯，甲基叔丁基醚+2,3-二甲基丁烷，2-甲基戊烷，3-甲基戊烷，2-甲基-1-戊烯，正己烷，反-3-己烯，反-2-己烯，2-甲基-2-戊烯，3-甲基-2-戊烯，3-甲基環(huán)戊烷，2-己烯，反-3-甲基-2-戊烯，2,2-二甲基戊烷，甲基環(huán)戊烷等30余種。氣相組分含量較大的有異戊烷、甲醇和正丁烷等，在各個溫度點，含量基本在5%以上，原料汽油各組成百分含量變化不大，甲醇汽油中除甲醇含量逐漸升高外，其它烴類組分逐漸減少，但芳烴含量逐漸升高。表明，造成溫度升高，飽和蒸汽壓差值增大，與各組分揮發(fā)量增大和甲醇含量增加有關(guān)。

實驗條件下37.8 ℃時飽和蒸汽壓是油品的雷德飽和蒸汽壓，反映油品的揮發(fā)性，氣阻和存儲損失[11,12]。表1可以看出，在37.8 ℃時，無論甲醇汽油還是原料汽油主要組分大致類似，如果除去甲醇的影響，甲醇汽油中各主要烴類組分的含量在此溫度下要高于原料汽油，推測，由于甲醇的存在，不但甲醇分子的氫鍵遭到破壞，其它烴類組分的揮發(fā)性也增大。

3 結(jié) 論

M15甲醇汽油與原料汽油揮發(fā)性組分存在以下特點：

（1）M15甲醇汽油與原料汽油中存在：丁烷等30余種易揮發(fā)組分，占總揮發(fā)組分的90%以上。M15甲醇汽油甲醇含量隨溫度升高而增大，且是氣體中的主要化合物組分之一；

（2）在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，M15甲醇汽油與原料汽油飽和蒸汽壓差值增大明顯。

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Research on Volatile Components in M15 Methanol Gasoline Blend Under Different Temperatures

HE Jun-hui，JIA Guang-xin，XUE Xiao-jun
（North University of China, Shanxi Taiyuan 030051，China）

Volatile components of M15 methanol gasoline at different temperatures were analyzed by using gas chromatography, gas chromatography mass spectrometry technology. The results show that，with rise of the temperature，saturation vapour pressure difference of M15 methanol gasoline and raw material gas increases rapidly, within the scope of the experimental temperature, difference is in the range of 1 to 60 kPa. Volatile components are mainly composed of methanol and other more than 30 kinds of main components, accounting for over 90% of the total volatile components.

M15 methanol gasoline blend; Volatile components; Molecules composition

TE 624

： A

： 1671-0460（2014）04-0503-03

2014-03-07

何俊輝（1980-），男，河南汝州人，碩士研究生，2014年畢業(yè)于中北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)，醇醚燃料。E-mail：hjh_geo@163.com。

賈廣信（1971-），男，副教授，博士。研究方向：醇醚燃料。E-mail：jiaguangxin@nuc.edu.cn。