车用醇基燃料及其应用性能评价

张树华，刘 岩，唐诗洋，李 健

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江 哈尔滨 150027）

世界各国为节约石油资源，都已开始减少对进口石油的依赖[1]。为了缓解环境的压力，自上世纪30年代以来，各国就纷纷开始研究车用醇基燃料，我国也从“六五”期间开始对甲醇汽、柴油进行研究。甲醇作为汽车燃料，不仅燃烧清洁[2]，而且来源丰富，是理想的石油替代品，已成为新燃料的代表。

推广使用清洁的醇基燃料，不仅可以达到节约石油能源、减少尾气排放的目的，更重要的是通过建立完整的醇基燃料生产系统，带动上、下游产业发展。甲醇生产的主要原料是煤炭和秸秆，我国煤资源丰富，能够长期提供生产甲醇的主要原料。此外，我国作为农业大国，有大量的农副产品——秸秆。通过煤炭和秸秆加工提醇，从而大幅度提高原始资源的附加值，充分发挥地方资源优势，推动煤炭、农业和化工产业升级，增加相关就业机会和地方收入。

在我国推广使用清洁的醇基燃料不仅能达到节约能源、促进环保的目的，同时还能带动相关产业发展，充分发挥地方资源优势，符合我国实际情况，意义十分重大而深远。但是由于自身的理化性质，使得车用醇基燃料难以发挥出优良的性能。因此，我们研究车用醇基燃料复合添加剂，解决其在实际应用中存在的热值、动力性、互溶性、尾气排放等问题[3]，从而提高醇基燃料的质量等级，改善醇基燃料的使用性能。

1 车用醇基燃料复合添加剂

由于甲醇理化特性的限制，醇基燃料自身的调和还存在着一定的困难，所以需要加入添加剂来调和符合国家标准的车用醇基燃料[4]。

1.1 车用醇基燃料复合添加剂配方

复合添加剂是车用醇基燃料的关键技术，也是项目的重点研究内容。因为醇基燃料普遍存在汽化潜热较大，热值偏低的缺点，而且醇类对发动机有腐蚀作用，还会产生橡胶溶胀的现象。为解决以上问题，我们通过辛烷值加和性试验、互配性试验、溶解性试验以及调和正效应试验等，克服添加剂复合所具有较大互扰以及经济性等问题，得到含有辛烷值增强剂（MW）、动力增强剂（ML）、金属腐蚀抑制剂（MJ）、橡胶溶胀剂（MX）、助燃剂（MR）、助溶剂（MZ）复合添加剂配方，并通过再优化得到复合添加剂配方的最佳配比（m/m,%）：MW∶ML∶MJ∶MX∶MR∶MZ=12∶57∶1.1∶13∶3.9∶13。

1.2 车用醇基燃料复合添加剂技术指标检测

根据国家标准的检测项目及检测方法，对车用醇基燃料复合添加剂的各项指标进行检测。检测结果见表1。

表1 车用醇基燃料添加剂检测指标及检测方法Tab.1 The testing index andmethod of the additive of vehicle lcohol-based fuels

2 车用醇基燃料

2.1 车用醇基燃料的调和工艺

车用醇基燃料是一种以甲醇（80%～85%）为主要原料，添加助剂（9.8%～14.8%）、添加剂（5.2%）配制而成的新型汽油机车用醇基燃料。采用独特的二步法处理甲醇工艺，利用不完全脱水方法，添加科学有效的助剂，与甲醇配制蒸馏。经催化剂催化，让分子结构重新组合。由于燃料甲醇自身理化性质的特点，需要加入适量的复合添加剂混合得到最终的车用醇基燃料。因此，我们采用自溶技术，将5.2%的复合添加剂直接添加到醇基燃料中。从而达到提高热值[5]与馏程，降低蒸汽压，同步解决低温启动的问题。车用醇基燃料在整个工艺过程中，采用全自动低压导热油加热系统，温度控制在70～120℃，常温常压状态下，对工业甲醇进行脱水除杂质处理的导热油炉能自动控温、恒温，导热油泵循环连锁，燃烧为无烟排放。其工艺流程图见图1。

图1 车用醇基燃料研制的工艺流程图Fig.1 The process flow diagram of the preparation for vehicle lcohol-based fuels

2.2 车用醇基燃料技术指标检测

根据《车用甲醇汽油（M85）》国家标准GB/T 23799-2009，检测所调和的车用醇基燃料，检测结果见表2。

表2 车用醇基燃料检测指标及检测方法Tab.2 Testing index and method of the vehicle lcohol-based fuels

目前，现有的醇基燃料添加剂技术，只能解决醇基燃料存在的某个单一问题，进而提高醇基燃料的某项使用性能。由表2的检测结果可以看出，我们研制的车用醇基燃料复合添加剂，可以提高醇基燃料的馏程与热值，降低醇基燃料的蒸汽压，使动力性能显著增强，大量降低有害气体排放，解决了醇基燃料低温启动、高温气阻的问题。同时使用该复合添加剂调和的醇基燃料，无须改造发动机结构即可正常使用。而且该有机无灰类的复合添加剂，可以使发动机内不产生磨粒与积炭，延长车辆的寿命。从而使醇基燃料大量滞销的问题得已解决，为醇基燃料的销售奠定了坚实基础。

3 车用醇基燃料应用性能评价

试验车辆的基本参数见表3。

表3 试验车辆基本参数Tab.3 The basic Parameters of the test vehicle

3.1 环保性

汽车排放污染物主要包括NOx、CO、烃类（HC）3种。我们采用GB/T 3845《汽油车排气污染物的测定》的检测方法对分别燃用醇基燃料与E93#汽油的汽车进行尾气污染物的测试。见表4。

表4 汽车分别燃用醇基燃料与E93#汽油的排放情况Tab.4 The exhaust emission of fueled the vehicle lcoholbased fuels or E93#gasoline for vehicle

由检测结果可以看出，全顺汽车使用醇基燃料排放尾气比使用E93#汽油各项指标均有下降，分别为CO浓度下降79.2%，HC浓度降低了67.7%，NOx浓度降低了36.2%。以上数据表明，醇基燃料的排放较普通的E93#汽油有明显降低，是一种清洁燃料。

3.2 经济性

根据全顺汽车的道路试验情况，计算汽车分别燃用醇基燃料与E93#汽油的百公里油耗，并根据市场价格，衡量它们的燃油经济性。见表5。

表5 汽车燃油经济性统计表Tab.5 The statistical table of the fuel economy in automobile

按照甲醇、E93#汽油现在的实际价格计算，汽车燃用醇基燃料百公里节约燃料费用6.37元，具备和汽油的经济竞争优势。

3.3 动力性

我们对全顺汽车分别燃用醇基燃料与E93#汽油，进行动力性行车试验。试验结果见表6。

表6 燃料动力性比较情况Tab.6 The compared situations of the power performancewith two fuels

表6中的数据说明，汽车燃用醇基燃料时的发动机动力性能较E93#汽油有所提高。燃用醇基燃料汽车的加速性较燃用E93#汽油稍好，不存在大家普遍担心的动力性不足、提速较慢等问题。这是由于甲醇的辛烷值较高（106～115），发动机可以使用较高压缩比，容许较大的点火提前角，从而获得更大的功率。

4 结论

（1）车用醇基燃料复合添加剂可以提高醇基燃料的馏程与热值，降低醇基燃料的蒸汽压。

（2）采用对甲醇二次脱水的处理工艺，再利用自溶技术，添加复合添加剂，调和出性能稳定的车用醇基燃料。

（3）通过行车试验，证明了车用醇基燃料在实际应用中具有优良的环保性、经济性、动力性。

[1] 冯向法.醇基燃料及其发展趋势[J].农业工程学报，2006，10（22）：175-180.

[2] 张全，刘洋，刘蒙，等.醇基燃料、柴油燃烧特性实验研究[J].铜业工程，2010，（1）：70-77.

[3] 谢钢礼.醇基燃料与甲醇汽油应用之探讨[J].广西轻工业，2002，（3）：13-17.

[4] 任刚毅，任可明.醇基燃料技术及其市场研究[J].中国能源，1999，（4）：14-16.

[5] 徐连蕴.醇基燃料的发展与未来[J].化工之友，2006，（6）：57-58.