甲醇作為汽車燃料的研究與探討

山東濰坊工程職業(yè)學(xué)院 王文強(qiáng)

1 前言

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，我國汽車的產(chǎn)量出現(xiàn)井噴式發(fā)展，2013年，我國汽車年產(chǎn)量達(dá)到了2211.7萬輛，年銷量達(dá)2198.7萬輛，連續(xù)五年居世界第一。在汽車產(chǎn)量增長的同時，汽車保有量也快速增長，2013年汽車保有量已達(dá)1.37億輛。2014年汽車保有量達(dá)到1.54億，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國汽車保有量將突破2億輛。

在我國汽車年產(chǎn)量和保有量保持直線增長的同時，對汽車能源的需求量越來越大。2014年我國進(jìn)口原油3.1億噸，全國石油產(chǎn)量2.1億噸，我國原油對外依存度為59.6%。汽車能源的短缺，嚴(yán)重制約了我國交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。汽車本身消耗燃料所產(chǎn)生的廢氣也嚴(yán)重污染地區(qū)環(huán)境。因此，大力發(fā)展汽車新能源刻不容緩。

依照我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而言，我國屬于少油多煤的國家。把煤炭深加工轉(zhuǎn)化為甲醇使之成為石油替代產(chǎn)品，可以有效緩解汽車燃料的缺失。

2 甲醇作為汽車燃料所具備的條件

2.1 甲醇作為汽車燃料的優(yōu)勢

甲醇可以作為汽車傳統(tǒng)燃料的替代品，是由甲醇本身的化學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)決定的，并且相比于汽車傳統(tǒng)燃料有一定的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）互融性效果好

通過添加助溶劑，可以使甲醇和汽油的互溶性效果增強(qiáng)，甲醇可以按任意比例與牌號為93、97汽油進(jìn)行互融，甲醇與汽油的混合燃料中，甲醇所占比例大小可以配制低比例甲醇汽油如M3／M5、中比例甲醇汽油如M15和高比例甲醇汽油如M85／M90和100%甲醇。甲醇汽油化學(xué)穩(wěn)定性好，可以在常溫下存放兩年之久。

（2）抗爆震性能好

評價燃料的抗爆震性能的標(biāo)準(zhǔn)，主要是辛烷值。甲醇的研究法辛烷值為112，馬達(dá)法辛烷值為91，甲醇辛烷值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通汽油。甲醇與汽油互融后，甲醇汽油的辛烷值比相同牌號的汽油高5個單位左右，這樣的話可以適當(dāng)提高汽車發(fā)動機(jī)的壓縮比，進(jìn)而增加汽車發(fā)動機(jī)的動力性，改善汽車發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省汽車燃料的使用。

（3）理論混合氣熱效率高

甲醇的熱值為19.9MJ/kg，而汽油的熱值為46MJ/kg，汽油的熱值明顯高于甲醇的熱值，但是甲醇理論混合氣所產(chǎn)生的熱效率卻與汽油相當(dāng)，甚至略高于汽車。

（4）著火極限寬

甲醇的著火極限分別是1.4%～6.7%，汽油的著火極限為6.7%～36.0%，甲醇的著火極限比汽油寬，甲醇燃料可以在空燃比為12～15的范圍內(nèi)工作，保證發(fā)動機(jī)在較稀的混合氣濃度下能穩(wěn)定工作，并且使混合氣燃燒更充分。此外甲醇汽化潛熱為汽油的3.7倍，有利于提高汽車發(fā)動機(jī)的充氣量，保證汽車的動力性。

（5）可以減少污染物的排放

甲醇是國際普遍認(rèn)可的新型清潔能源，甲醇主要成分是CH3OH，屬于含氧化合物，燃燒溫度低，燃燒更充分。相對于傳統(tǒng)燃料，甲醇燃燒所排出的污染物明顯少于汽油燃燒所產(chǎn)生的污染物，可以降低汽車尾氣的排放污染。甲醇燃料的清潔環(huán)保性能主要體現(xiàn)在：甲醇燃燒時溫度低，排放的廢氣中NOx生成量很少；甲醇本身就是含氧化合物，燃燒效果充分，此外甲醇的化學(xué)成分C/H值較汽油低，燃燒生成尾氣中的烴類及CO的含量也相應(yīng)較少。

2.2 甲醇作為汽車燃料的經(jīng)濟(jì)性顯著

甲醇作為汽車燃料進(jìn)行推廣，主要因素是甲醇燃料的價格。汽車燃料的價格直接影響著人們對汽車燃料的選擇。甲醇相比于汽油來說，價格低得多。國內(nèi)每噸甲醇市場價格基本上維持在2500～3500元之間，每噸汽油目前的市場價格是9000元以上，每噸柴油目前的市場價格是8500元以上。從燃料熱值和使用情況方面核算，甲醇和汽油的當(dāng)量為1.5～1.7：1，消耗1噸汽油的費(fèi)用折合甲醇僅為3780～5250元。往90號汽油中摻人15%甲醇，即得M15甲醇汽油，用助溶劑復(fù)配后可提升為相當(dāng)于95號汽油，則每噸M15甲醇汽油比90號汽油成本可降低1000元左右。假如按我國每年消耗汽油1億噸來核算，使用M15甲醇汽油就可以節(jié)省500億元，可以減少進(jìn)口原油5000萬噸?？梢娛褂眉状既剂显谝欢ǔ潭壬峡梢跃徑鈱ν馐偷囊蕾嚩?。

2.3 國家政策的引導(dǎo)

在汽車能源嚴(yán)峻時刻，我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、國家中長期節(jié)能專項規(guī)劃提出今后要加快醇類燃料推廣力度并鼓勵醇醚燃料汽車的發(fā)展。

2009年5月，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會公布《車用燃料甲醇》國家標(biāo)準(zhǔn)，將于2009年11月開始實(shí)施。2009年7月國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會公布《車用甲醇汽油（M85）》國家標(biāo)準(zhǔn)，將于2009年12月起實(shí)施。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定有利于甲醇燃料順利進(jìn)入市場。2013年國務(wù)院關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃指出，加快甲醇等醇類汽車代替能源的發(fā)展并推廣。2014年國家推出甲醇汽車新試點(diǎn)政策，推動了甲醇汽車新能源發(fā)展。

3 前景展望

在現(xiàn)在傳統(tǒng)能源危機(jī)的時代背景下，大力發(fā)展甲醇燃料、甲醇汽車等新能源政策不僅有利于解決我國能源短缺的問題，而且這也符合我國能源油少煤多的特點(diǎn)，有利于走可持續(xù)發(fā)展的汽車能源道路。

總的來說，甲醇燃料是一種經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的汽車新燃料。隨著汽車新技術(shù)的發(fā)展以及甲醇與汽油配制技術(shù)的新突破，它將會越來越受到人們的青睞。