工業(yè)甲醇燃料化應(yīng)用問題的探討

鐘慶有　周思安

摘要：對甲醇液體燃料進(jìn)行了探討，討論了其可行性以及優(yōu)勢，分析了水分在甲醇液體燃料起到的效果，并且針對存在的問題研究了摻水的可行性，調(diào)查了廈門地區(qū)甲醇液體燃料摻水情況，對甲醇液體燃料應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：甲醇液體燃料；水；應(yīng)用；閃點；熱值

中圖分類號：TQ223.121文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674—9944（2014）09—0238—02

1甲醇液體燃料應(yīng)用背景

隨著石油資源的日益枯竭及其帶來的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，國內(nèi)外將目光轉(zhuǎn)向了更加節(jié)能環(huán)保的新能源的開發(fā)和利用。而在近年來，由于城市內(nèi)禁止燃煤、液化氣漲價和石油價格劇烈波動等因素的影響，在考慮環(huán)保和價格方面的問題下，甲醇液體燃料作為替代能源在生產(chǎn)生活中的作用慢慢的凸顯出來。

2甲醇液體燃料理論依據(jù)

甲醇液體燃料指的是一種以甲醇為主，部分混合有乙醇、丙醇等多元醇類和極少量的烷烴，并且適當(dāng)?shù)奶砑右欢康奶砑觿┑囊后w燃料。此外也被Vulcan-Cincinnati 組織稱呼為“甲基燃料”以及根據(jù)添加劑的變化也被稱為“醇基燃料”、“生物醇油”、“醇化油”等等。

甲醇是無色透明、易揮發(fā)、易燃的液體，抗爆性能好，含氧量高，燃燒后的廢氣排放比柴油和液化氣少，具有燃燒充分的優(yōu)勢，因此是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料。諾貝爾化學(xué)獎獲得者George A.Olah教授就提出了“甲醇經(jīng)濟(jì)”的概念：甲醇主要作為碳循環(huán)中能量的載體，可以實現(xiàn)從CO2到甲醇再到CO2的綠色能源循環(huán)[1]。而作為替代能源，甲醇液體燃料有如下特點。

（1）甲醇液體燃料原料來源廣，以煤炭、重油、天然氣或生物質(zhì)等為原料進(jìn)行生產(chǎn)甲醇的工藝簡單，技術(shù)成熟，國內(nèi)產(chǎn)量逐年累計上升。據(jù)統(tǒng)計，2013年全國精甲醇累計總產(chǎn)量達(dá)到了2878萬t。此外，甲醇液體燃料可以通過煤炭液化技術(shù)和生物質(zhì)生產(chǎn)再生能源技術(shù)等直接獲得，因此規(guī)?；a(chǎn)甲醇液體燃料的成本遠(yuǎn)低于其他清潔燃料，市場競爭力較大。

（2）甲醇液體燃料熱值較低，蒸發(fā)潛熱大。通過試驗可知，甲醇液體燃料的熱值一般能達(dá)到20100～26000kJ/kg，僅是柴油、液化氣等高熱值燃料熱值的60%左右，屬于低熱值液體燃料。純物質(zhì)在其相態(tài)變化（溫度不變化）時所吸收或放出的熱稱為潛熱。從液態(tài)到氣態(tài)的變化過程中所吸收的熱稱為蒸發(fā)潛熱，而甲醇液體燃料蒸發(fā)潛熱為1130kJ/kg，是汽油的4倍多[2]。因此，采用霧化燃燒的方式可以使甲醇液體燃料的性價比更高。

（3）甲醇液體燃料閃點不高，通過測定，其閃點為16℃左右，根據(jù)液體燃料關(guān)于閃點的分類，屬于中閃點液體燃料（-18～23℃）；查化工手冊可知，原料甲醇沸點只有647℃，因此調(diào)配后的甲醇液體燃料沸點在647～200℃間，屬于較易燃燒的燃料。因此，在生活生產(chǎn)中對于甲醇液體燃料的應(yīng)用需要特別的注意。

（4）甲醇液體燃料是一種清潔能源。由于原料甲醇本身含氧，調(diào)配后甲醇液體燃料燃燒時需氧較少，燃料燃燒充分，呈藍(lán)色火焰，煙氣中不含有炭黑，僅含有二氧化碳和水，并且由于硫含量極低，燃燒后煙氣中基本不含硫化物。但未燃盡的甲醇液體燃料氣體對眼睛有強烈的刺激作用，并可使人致盲。

（5）甲醇液體燃料適應(yīng)面廣。甲醇液體燃料適用于城市餐飲業(yè)爐灶、中小型鍋爐、居民家用灶具及工業(yè)爐窯，但由于性能與其他燃料的區(qū)別，需要使用專用的燃燒設(shè)備[3]。

3甲醇中摻水的問題

由于甲醇存在閃點低，熱值不高的問題，所以不能直接應(yīng)用做燃料，所以應(yīng)該適當(dāng)?shù)奶砑右欢康奶砑觿崿F(xiàn)閃點和熱值的提高，從而達(dá)到燃料正常使用的目的。而目前甲醇液體燃料供應(yīng)單位基本都是小微型的民營企業(yè)，企業(yè)自身條件使得企業(yè)在大規(guī)模規(guī)范化生產(chǎn)以及對產(chǎn)品的研發(fā)改進(jìn)等方面受到一定限制。由于甲醇液體燃料是一種多組分的混合燃料，國標(biāo)主要是對主要成分做了明確規(guī)定，對輔助成分的要求只是進(jìn)行了限制。少數(shù)企業(yè)為了降低成本，在甲醇液體燃料的配方上不太規(guī)范。

基于成本上的考慮，很多廠家選擇在甲醇液體燃料的調(diào)配過程中添加水作為添加劑，含水可以提高開口閃點，提升了產(chǎn)品儲存的安全性，但是有的廠家為了降低更多成本而添加了過量的水，甚至燃料中甲醇含量在75%以下、密度達(dá)到085（體積），很大程度上降低了熱值，最后反而影響燃燒的效果。而在使用中發(fā)現(xiàn)甲醇液體燃料中摻水存在著以下的問題。

3.1摻水后容易造成系統(tǒng)腐蝕

在許多廠商對甲醇液體燃料的調(diào)配時，受場地和技術(shù)水平的影響，存在很多不確定性的問題，導(dǎo)致存在游離狀的水，而這一部分的水分會直接引起金屬的化學(xué)和電化學(xué)腐蝕，并且在燃料中可能含有的某些含硫及酸性腐蝕物質(zhì)會溶解在水中時，與金屬反應(yīng)，會加快金屬的腐蝕過程。處于游離狀態(tài)的水對金屬的危害很大，它能腐蝕各種設(shè)備和鋼制零件，如鋼油罐、油桶、管道、閥門等零件。水分對低合金鋼有較強烈的腐蝕作用，也腐蝕銅和鋅等有色金屬，對青銅不產(chǎn)生腐蝕，溶解在燃料中的微量水分只引起低含量鋼鐵腐蝕[4]。

3.2含水量對燃料的低熱值有雙重的降低作用

水不屬于燃料，因此會降低甲醇液體燃料的熱值，影響燃燒效果。在甲醇液體燃料燃燒過程中，由于水本身無法燃燒，必須得由甲醇燃燒后提供熱量使其汽化為水蒸氣，使得燃料燃燒的熱值轉(zhuǎn)換效率下降，熱值降低。

3.3摻水會對燃燒效果產(chǎn)生影響

由于在甲醇液體燃料中，水是不具有燃燒效果的，因此在燃燒過程中會影響燃料中甲醇的燃燒。主要是因為甲醇需要提供部分的熱量使水分蒸發(fā)，降低燃料的熱值，并且由于燃料摻比的關(guān)系，燃燒出口的燃燒效果有限，會出現(xiàn)燃燒過程斷斷續(xù)續(xù)的情況，如果含水量過多，燃燒過程還有可能被中斷。

4甲醇液體燃料摻水的實際應(yīng)用

在實際應(yīng)用中，甲醇液體燃料的使用事故，很大一部分原因可能是由燃料中摻水的關(guān)系。為此，筆者主要調(diào)查了廈門市場的甲醇液體燃料摻水的情況，發(fā)現(xiàn)主要存在如下問題。endprint

一部分產(chǎn)品摻水量過多，達(dá)到25%以上，使得甲醇液體燃料密度為0.85以上。其中主要有廈門火焰山新能源科技有限公司、廈門綠潔寶能源科技有限公司、廈門雙贏能源科技有限公司、廈門中郵陸航油氣有限公司以及廈門金銳新能源有限公司等。還有直接使用精甲醇作為原料的，主要有廈門圣大新能源科技有限公司。

通過上文對摻水的分析可以知道，摻水不容易實現(xiàn)熱值和閃點的提高，還會帶來更多的問題，因此可以認(rèn)定摻水的方法不佳。而直接使用精甲醇也存在巨大的安全隱患。精甲醇為有毒化工產(chǎn)品，閃點低，揮發(fā)性強，對人體有顯著的麻醉作用，對視神經(jīng)危害最為嚴(yán)重，吸入濃的精甲醇蒸汽時會出沉醉、頭痛、惡心、嘔吐、流淚、視力模糊和眼痛等，需要數(shù)日才能恢復(fù)。

近年來，市場上出現(xiàn)了新產(chǎn)品“生物醇油”，指的是以低碳醇和醚類、酯類等替代石油產(chǎn)品烴類作為熱值增效劑，經(jīng)化學(xué)勾兌和物理絡(luò)合合成的一種高清潔的燃料，其原料仍然為以甲醇為主的醇類，一樣屬于甲醇液體燃料，而非生物燃料。

廈門鑫燁盛能源科技有限公司通過多年對甲醇液體燃料的研究，從提升甲醇燃料化應(yīng)用的技術(shù)水平，與生物質(zhì)能源的綜合利用，以生物柴油作為添加劑，替代水以及其他添加劑的作用，可以提高甲醇液體燃料的熱值，克服此類燃料因熱值低而不能讓客戶滿意使用的缺點，同時還可以提高甲醇液體燃料的閃點，大大提高使用和儲存的安全性，減少相關(guān)事故的發(fā)生[5]。其中，生物柴油為生物質(zhì)能源，符合國家新能源政策的導(dǎo)向，并且通過生物柴油提高甲醇液體燃料的閃點和熱值，通過甲醇改善生物柴油的燃燒效果，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

5甲醇液體燃料應(yīng)用的展望

通過對甲醇液體燃料的研究發(fā)現(xiàn)，由于甲醇的特性決定了作為燃料應(yīng)用必須達(dá)到燃料的標(biāo)準(zhǔn)，需要一定的技術(shù)改善，而水作為常見的添加劑在甲醇液體燃料中的作用弊大于利，因此在應(yīng)用中會被逐步替代，接下來廠家應(yīng)該研發(fā)出熱值和閃點更高的產(chǎn)品來滿足市場的要求，以科學(xué)地應(yīng)用新能源。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張全，林飛，王寶璐，等.關(guān)于醇經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的思考[J].化工進(jìn)展，2010（29）：17～20.

[2] 張瑞，王亞妮，李峰，等.環(huán)保民用燃料的現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].化工新型材料，2012，40（5）：22～23.

[3] 傅學(xué)政，管天球，許朝暉，等.醇基燃料高效燃燒技術(shù)研究。湖南科技學(xué)院學(xué)報，2006，27（5）：73～75.

[4] 肖貴和.節(jié)能減排的柴油替代品[C]//中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會.新型液體燃料技術(shù)發(fā)展前景研討會文集.北京：中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會，2008.

[5] 周思安.一種甲醇液體燃料及其制備方法[P].中國專利：ZL 2013 10126629.6，2013.04.15，2013-09-30.endprint