醇醚燃料(申峻123)

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1、甲醇燃料及二甲醚的生产和应用申峻博士，副教授E-mail:shenjun1971@sina.com7/31/2021太原理工大学化学化工学院1、序言中国煤炭消费将长时间保持在65％左右的绝对地位。交通运输业是石油产品消费的最大部门。随着石油资源的日益减少，需要寻找内燃发动机的替代燃料，以解决过分依赖石油的状况。另一方面，随着交通运输业的蓬勃发展，特别是汽车燃料汽油的大量使用，排放的尾气给大气环境造成了严重污染，要求寻找环境友好汽车燃料，以减少尾气中有害物质的排放，甚至为零排放。新型的环保型汽车也成为当今世界各国竞相开发研究的目标。由上表

2、可以看出：充电电池车和氢燃料电池车是零污染机动车，但充电电池车的比能量小、充电时间长和一次行驶里程短等缺点限制了其应用。氢燃料电池车是目前正研究开发的零污染机动车。但氢是难以液化的气体，其贮存、运输和添加不如现在使用汽油方便。使用甲醇、乙醇、压缩天然气等替代燃料车，不仅解决了燃料依靠石油的问题，而且排放的尾气中污染物的含量大大降低。这些燃料一般称为洁净燃料。有人认为替代燃料内燃机车是汽车行业由内燃发动机逐渐向燃料电池车过渡的过渡型环保车，最终目标是零污染的燃料电池车。从价格上讲，甲醇价格基本稳定，而且甲醇可由多种原料合成，不会像汽油一样

3、，完全依赖于石油。随着甲醇燃料的大规模使用，合成工艺的日趋完善，甲醇合成成本还可降低，甲醇价格可能更低，因而甲醇将比汽油更具有价格优势，以煤为原料生产液体燃料大体上可分为两类：一类是以煤为原料生产燃料油，包括煤直接液化制油和间接液化制油；另一类是以煤为原料生产液体替代燃料，现阶段的主要形式是煤制甲醇、二甲醚，即所谓的煤基醇醚燃料。甲醇、二甲醚可分别替代汽油、柴油和液化气。以煤为原料生产燃料油，其明显的优势在于可直接使用。包括发动机、油品的储存、运输、输送、加油等设施，都不需要进行改造。但是我们仍然认为，发展煤基替代燃料，比发展煤制油更适

4、合现阶段我国国情。可以从以下几个方面做直观的比较：1） 投资根据有关机构的研究结果，甲醇对汽油的替代比在1.5：1左右。即作为汽车燃料，消耗1.5吨甲醇与消耗1吨汽油，相同型号、相同载重的汽车行使的里程相等。因此我们以100万吨/年的煤制油装置与150万吨/年的煤制甲醇装置的投资作比较。100万吨/年的煤制油装置的投资超过120亿元，而150万吨/年的煤制甲醇装置的投资只有70亿元左右，显然煤制油的投资高得多。2） 煤炭消耗煤直接液化制油和间接液化制油，其每吨油品的煤炭消耗均在4.5吨以上；而煤制甲醇每吨甲醇的原料煤消耗不到2吨，1.5

5、吨甲醇的煤炭消耗不到3吨。即当量燃料的煤炭消耗，煤制油比煤制甲醇高出50%以上。3） 环境影响从生产过程看，不管是煤制油还是煤制醇醚，所需要的氢均来源于水。煤制醇醚既用了水中的氢原子又用上水中的氧原子；而煤制油只用了水中的氢原子，没有用上水中的氧原子，这样氧原子最终是以二氧化碳的形式排放的。又由于煤制油的煤炭消耗量大，除了变成产品油的煤炭，其余煤炭为燃料煤，燃料煤中的碳也都是以二氧化碳的形式排放的。所以煤制油过程的二氧化碳排放量相对较大。每吨产品混合油的二氧化碳排放量8.5吨左右，而生产1.5吨甲醇的二氧化碳排放量只有5.0吨左右。因此

6、在生产过程中当量燃料的二氧化碳排放量，煤制油比煤制甲醇高得多。甲醇和二甲醚是含氧化合物，这是一个很重要的特性。因为含氧，燃烧需要的空气量就少，空气与燃料的混合要求就低，局部过热和燃烧不完全的可能性就低。又由于甲醇和二甲醚产品杂质成分简单，这样燃烧时不但热效率高，而且燃烧尾气有害成分含量低，比如NOx（局部过热引起）、CO（燃烧不完全引起）等有害成分的含量就比油品燃烧尾气低得多，冒黑烟（析碳，局部过热供氧不足引起）的现象也很少。甲醇和二甲醚由其生产过程决定了产品中不会有硫和硫的化合物存在，故其燃烧尾气中自然不会有硫的化合物了。甲醇和二甲醚

7、作为汽油和柴油的替代燃料，将降低污染物的排放，对环境产生积极影响。从以上比较可以看出，不论是从资源的合理利用方面，还是环境影响方面，与煤制油比较，煤制醇醚燃料具有明显的优势。发展煤制醇醚燃料既有较好的经济性，又符合可持续发展的战略思想。2、甲醇燃料的物化特性优点：甲醇的化学组成单一，辛烷值高。从理论上说，可以提高汽油机的压缩比。甲醇分子中含有50wt%的氧，使甲醇的燃烧热值降低，但同时也使甲醇完全燃烧时所需的空气量减少，甲醇和空气的理论混合气的热值与汽油相当。因此相对减少了尾气的排放量，热量损失也相应地减少，提高了甲醇发动机的总热效率。

8、甲醇的引火温度和自燃温度比汽油高，从而比汽油更安全。缺点：甲醇的潜热比汽油大2-4倍，虽然可降低进气温度，提高充气效率，但给冷起动带来了困难，引起气化器结冰，燃料消耗增加等问题。甲醇的饱和蒸气压和沸点都较低