2009年第5期(总第56期) ;夏与 j}l SHANXl ENERGY AND CONSERVATION 2009年10月 瑚 搿 : * *; :; ; ; 囊 蓦 鳓 娑 ; ; ; i i 甲醇汽油添加剂与调配技术 吴家友 (南京巨澜科技公司,江苏 南京 210002) 摘 要: 介绍了中国甲醇车用燃料研发的历程及巨澜牌甲醇汽油的使用范围。指出,不需要采用甲醇专用发动 机,也不必改装汽车就能使用大比例甲醇汽油,指出,甲醇汽油煤基醇醚燃料在车用能源领域实现大比例替代石油 的新途径。 关键词: 甲醇;甲醇汽油;添加剂;催化燃烧;大比例 中图分类号: TK41l 文献标识码: A 文章编号: 1674—3997一(2009)05—0034—03 M ethanol Gasoline Additive and Technology of Deployment W U Jia.you (Nanjing Julan Technology Companies,Jiangsu Nanjing 210002,China) Abstract:The paper introduces the process of development of China’S Methanol vehicle fuel and use scope of Julan brand methanol gasoline.It points out that methanol vehicle can use a large proportion of methanol gasoline without using special engine and refitting vehicle .In the future coal—based alcohol fuel methanol gasoline will instead of oil Key words:methanol;methanol gasoline;additive;catalytic fuel;large scale 0 引言 从2009年5月20日起,不到一个半月,国家标 准化管理委员会先后公告了GB/T 23510—2009车 用燃料甲醇、GB/T 23799—2009车用甲醇汽油 (M85)2个国家标准获得批准,并分别于2009年11 月1日、12月1日起实施。 GB/T 23799—2009车用甲醇汽油(M85)是中 国近30 a甲醇汽油发展史中诞生的首个车用甲醇汽 油国家标准。该标准将为中国石油替代和节能减 排,全面推进和规范中国大比例甲醇燃料的使用,拉 动中西部煤基甲醇大省经济的发展,产生积极而深 远的影响。同时,该标准也将成为甲醇从单一化工 产品向大比例车用甲醇燃料领域转变的合法依据。 以甲醇为基础调配大比例M85甲醇汽油进而大比 例替代石油的时机已经成熟。 收稿日期:2009—08—21 作者简介:吴家友,1942年生,男,江苏阜宁人,1966年毕业 于西北工业大学航空发动机专业,中国发明协会会员,中国 有突出贡献专家,山西省醇醚清洁燃料行业技术中心专家委 员会委员,全国醇醚燃料标准化技术委员会委员,南京巨澜 科技公司法人代表。 · 34 · 1 甲醇汽油研发历程和使用现状 早在20世纪70年代石油危机后不久,国内就 已经开始了甲醇替代燃料的探索性研究。当时是在 汽油中直接掺入低比例(3% ~5%)的甲醇。从“六 五”起就在煤炭大省山西开始了M5~M15(不改变 发动机使用)、M85~MIO0(甲醇发动机使用)第一 代甲醇汽油的试验研究,基本上处于简单掺混使用 的阶段。 20世纪90年代,开始使用添加剂,试图达到增 加甲醇用量、改善品质和延长稳定期等目的。市场 上陆续推出了“助溶剂”“增标剂”“变性剂”等产品, 直到现在某些品种仍在推销中,第二代甲醇汽油由 此诞生,但仍没有实现质和量的根本跨越。 《中国化K~E)2001年9月24日第二版头条题 为“甲醇车:给中国汽车业1个机会”的署名文章,对 此前甲醇汽油的发展历程作出了历史性的总结。“福 特公司拨款20×10 美元,调集精英研究了20 a,也只 研制出用85%甲醇、15%汽油的混合汽车燃料(指当 时专用甲醇发动机使用的甲醇燃料)。” 人们囿于甲醇热值只有汽油50%低热值的思 维,放弃了从15%~85%区间的甲醇燃料的开发利 用,基本形成“共识”,即M15以下的甲醇汽油不改 车即可使用,M85甲醇汽油则必须改装发动机或使 2009年第5期 吴家友:甲醇汽油添加剂与调配技术 2009年l0月 用专用甲醇发动机。 1998年,“一种无铅车用混合燃料及其生产方 法”的发明专利申请(已于2002年授权),拉开了采 用催化燃烧理论开发第三代甲醇汽油的大幕,它实 现了较第二代掺混使用甲醇汽油的三大突破。 a)大比例。实现了甲醇比例从15% ~85% 间 的任意比例使用。 b)不改车。实现了使用车辆无需作任何改动 即可直接使用大比例甲醇汽油,也可与普通汽油、乙 醇汽油交叉使用或再掺混使用。 C)照样用。实现了M15~M60甲醇汽油的燃 油消耗与汽油基本持平,而M70~M85甲醇汽油也 取得了较低的替代比(1.4~1.5)。 国家发展改革委工业司在《中国醇醚燃料及醇 醚清洁汽车发展专题报告(征求意见稿)》中明确指 出,“根据中国能源结构特点和醇醚替代燃料研究示 范成果,将煤基甲醇和二甲醚作为今后20 a~30 a 过渡性车用替代燃料,是基本可行的,对中国实施能 源多元化和能源替代战略具有积极意义。” 随着政策的逐步到位,GB/T 23510—2009车用 燃料甲醇、GB/T 23799—2009车用甲醇汽油(M85) 国家标准发布实施,为长期“争议不断”的甲醇汽油 技术、产业的发展指明了方向。 2 甲醇汽油添加剂技术 2.1 甲醇汽油添加剂的发展 第一代甲醇汽油属于直接掺混使用型,其甲醇 使用量一般在3% ~5%(<10%),当时添加剂尚未 提上日程,使用车辆也不需要作任何改动。 到了20世纪90年代,石油资源越来越难满足 消费的增长,寻求廉价补充能源逐渐提上议事日程。 第二代甲醇汽油由此诞生,M15甲醇汽油正式应用 于部分汽车。 近20 a来,业界一直没有摆脱甲醇热值低的困 扰。专家们普遍担心由于甲醇热值低,影响汽车的 动力。 工程热力学告诉我们,燃料的热值(能量)仅表 示它作功w 的能力,它与热值和功率成正相关,功率 P是做功的效率,即单位时间T做功的能力。P=W/ 丁。P,丁呈负相关。通俗地说,专家关心的是P= /丁这个等式中“分子”的负面作用,忽略了通过催 化“分母”可能发挥的积极作用。 用M60甲醇汽油设计1个简单的数学模型,通 过计算发现,只要使M60甲醇汽油整个燃烧过程缩 短0.001 S,即可等效替代汽油使用,保持原发动机 动力与油耗不变。 第三代催化燃烧甲醇汽油的理念由此形成。当 然,业内普遍关注的冷启动、热气阻、动力不足、遇水 分层、低温相分离、腐蚀溶胀、高温润滑等诸多技术 难题,远不是“催化”2个字就能解决的。复杂的问题 决定了整个添加剂配方的机理、成分的复杂。截至 2009年7月,国内市场销售的甲醇汽油添加剂与巨 澜牌的比较见表1。 表1 市场公开销售的主要甲醇汽油添加剂比较 项别 M15添加剂 M30添加剂 M45~ M60添加剂 M70~M85添加剂 种类 巨澜牌 其他产品 巨澜牌 其他产品 巨澜牌 巨澜牌 吨价元 25 600 15 000 32 250 15 000 37 250 27 600 用量t}6 0.5 l O 2 O 3.O 0 8 4.0 5.0 0.8 O.5 占吨成本% l28 150 300 450 258 600 750 298 138 另外,还有1个易被忽略的重要问题,即添加剂 的质量和配制成的甲醇汽油的替代比的关系。 2.2 巨澜牌大比例甲醇催化燃烧添加剂 巨澜牌大比例催化燃烧甲醇汽油添加剂是大比 例甲醇汽油的核心技术,属于高效复合型产品,机理 复杂,使用简单,其主要特点:a)大比例甲醇催化燃 烧添加剂的添加量仅在1%以下。b)大比例甲醇催 化燃烧添加剂不含铁、锰、锌等任何金属型化合物, 尤适合当代高精密度的汽车发动机使用。c)使用大 比例甲醇催化燃烧添加剂生产甲醇汽油,常温常压, 无须搅拌、反应、静置、沉淀分离等复杂工艺,即配即 用。d)使用大比例甲醇催化燃烧添加剂生产甲醇 燃料,不再需要添加其他任何辅料。目前几种常见 的甲醇汽油使用的添加剂原料与巨澜牌的比较见表 2,巨澜牌系列型号添加剂适用范围见表3。 表2 几种常见油品使用的添加剂主要原料 油品名称 添加剂主要原料 副作用 无铅汽油 羰基锰(MMT)、 金属型添加剂 MTBE等 燃烧后会增加 第二代甲醇汽油 二茂铁、多碳醇等 发动机的磨损 巨澜牌 非金属催化剂 、第三代甲醇汽油 多碳醇 南京巨澜科技公司从2007年起,采用“吉利 1.3 L”轿车不作任何改动直接使用M85甲醇汽油, 截至2008年底完成了10 x 10 km 的考核试验,系 统无一部件出现故障需进行更换。 实践是检验真理的唯一标准。巨澜牌添加剂投 放国内市场已达10多个省,免费发送样品200多 份,3 a来无一例产品质量问题。公司2007年整车 道路试验仍在继续,总结鉴定工作正在进行,添加剂 · 35 · 2009年第5期 矽aI’ }jl与 钍 2009年10月 的产品质量国内保险将在2010年正式推出。 表3 巨澜牌系列型号添加剂适用范围推荐(供参考) 添加剂 适 用 添加剂 型 号 甲醇汽油 用 量 替代比 适用车型 推荐车型 A型 M15~M25 0.5% 1.0 各种型号 大型车辆 B型 ⅣB0~M40 0.8% 1. 0~ 小型客车 中巴车 面包车 1.1 C型 M45~M60 0.8% 各型轿车 各型轿车 D型 M70 1 4~ 各型轿车 各型轿车 ~ M85 0 5% 1 . 5 甲醇车 甲醇车 3 甲醇汽油的调配技术 生产甲醇汽油的工艺流程较简单(见图1)。通 常是常温常压封闭进行,无三废产生,不会对环境造 成污染,设备规模可大可小,尤适合在各省会城市及 地级市建调配厂生产供应。 图1 甲醇汽油生产工艺流程图 3.1 传统的甲醇汽油调配技术 传统甲醇汽油调配站(见图2),一般适合规模较 大的企业,有固定的石油销售渠道,便于正常经营管理。 图2 传统甲醇汽油调配站 3.2 分步式甲醇汽油的制备 分步式甲醇汽油的制备是变性甲醇和甲醇汽油 分别独立调配完成。山西省推广甲醇汽油基本上以 此模式为主,由企业将变性甲醇调配好,再易地交另 一调配站最终调配出甲醇汽油进行销售,或直接由 消费者自助配制使用。 分步式甲醇汽油的制备方法比较灵活,规模可大 可小,既可通过石油渠道销售,也可以通过专卖店进 行推广,突破销售瓶颈,快速扩大消费群体(见图3)。 图3 分步或自助甲醇汽油生产流程示意图 3.3 南京巨澜即配即用甲醇汽油调配工艺简介 使用即配即用甲醇汽油调配技术必须具备的3 个条件:a)要求使用的原料甲醇和基础油都必须达 · 36 · 到规定的标准;b)需要使用的添加剂有很强的化学 亲和力,能在生产流程中迅速使燃料甲醇与原料油 瞬间溶合不再分开;C)使用特殊的高效混合装置,保 证比例悬殊的物料在瞬间能实现均匀分布并进行充 分混合。 即配即用甲醇汽油调配工艺流程见图4。 图4 即配即用甲醇汽油调配工艺流程图 4 M85甲醇汽油的应用前景 纵观相关媒体,几乎无不提及中国甲醇产能严 重过剩的报道。其实,真正“甲醇产能严重过剩”的 问题主要出现在中国从西南、西北到华北及河南、陕 西等一些煤基甲醇大省,他们的总产能(含在建)远 超过千万吨。甲醇是有毒危化物品,大部分产区地 处高原,山高路远,运力严重不足,运输成本居高不 下,很难与进口的廉价甲醇相竞争,沿海发达地区也 只能是望“醇”兴叹。 更富有挑战性的是,边远地区的煤基甲醇大省 恰恰又是缺油大省,成品油消费完全靠省外“调进”。 这看似简单的一“进”一“出”,却共同制约了中西部 地区经济的可持续发展,直接关系到中国经济运行 的安全和社会稳定。 现在GB/T 23799—2009车用甲醇汽油(M85) 的发布实施,无疑将使中国中西部等煤基甲醇大省 顺利走出“甲醇困局”,给这些煤基甲醇大省带来一 个全面可持续发展的机遇。同时,也使中国的能源 布局和能源安全更趋合理。 随着GB/T 23510~2009车用燃料甲醇、GB/T 23799—2009车用甲醇汽油(M85)的实施和大比例甲 醇汽油的逐步推广,对车用燃料实施大比例的甲醇替 代,将现代煤化工技术和传统石油产品和谐互补,实 现资源可持续合理利用,经济格局更趋合理,才能真 正拉动内需实现能源安全环境友好。中国众多甲醇 大省必将迎来前所未有和谐共赢的发展机遇。 目前,奇瑞和吉利集团旗下的上海华普都相继 生产出了甲醇汽车。吉利汽车董事长李书福认为, 甲醇汽车无论是在技术方面,还是配套设施方面,是 短期内易于解决的方案。与传统汽油和柴油车相 比,甲醇汽车碳排放要少很多。李书福称,吉利汽车 的甲醇技术已经取得了突破。 巨澜M85甲醇汽油可以迅速实现中国甲醇对 汽油的大量替代,促进中国能源安全和环境改善。 |
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