甲醇汽車來了

蘇更林

近日，工信部等八部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于在部分地區(qū)開展甲醇汽車應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，標(biāo)志著我國(guó)甲醇汽車將逐步走進(jìn)人們的生活。甲醇，這種無色透明易揮發(fā)的液體化學(xué)物質(zhì)，既是一種基本的化工原料，又是一種很有吸引力的替代清潔燃料。甲醇汽車就是甲醇應(yīng)用于車用燃料的一個(gè)方向。

甲醇來自哪里

甲醇原本就存在于自然環(huán)境中，是通過多種細(xì)菌的厭氧代謝自然產(chǎn)生的。人類何時(shí)發(fā)現(xiàn)和利用甲醇已無法考證，但最初分離出純凈甲醇的是英國(guó)人羅伯特·波義耳。波義耳是近代化學(xué)的開創(chuàng)者。他于1661年從干餾黃楊木中分離獲得了甲醇，因此，甲醇又被稱為“木醇”或“木精”。這也是工業(yè)上制取甲醇的最古老的方法。

1834年，法國(guó)化學(xué)家杜馬和皮里哥分析了甲醇的元素構(gòu)成，并確定其化學(xué)組成為CH3OH。1905年，法國(guó)化學(xué)家薩巴蒂爾首先提出由合成氣，即一氧化碳和氫氣的混合物合成甲醇的觀點(diǎn)。1913年，艾尼林和法布里克提出了從煤炭合成氣中合成甲醇，開啟了煤制甲醇的歷史。1923年，德國(guó)建成世界上第一座年產(chǎn)3000噸的高壓合成甲醇裝置。目前，世界上的甲醇生產(chǎn)大多采用低壓工藝。

生產(chǎn)甲醇的合成氣來源十分廣泛，包括煤炭、天然氣、焦?fàn)t氣、煤層氣等。根據(jù)我國(guó)“富煤缺油少氣”的國(guó)情，采用煤基甲醇的原料技術(shù)路線，利用低質(zhì)煤、煤層氣、焦?fàn)t煤氣等制備甲醇，可以充分發(fā)揮我國(guó)煤炭資源的優(yōu)勢(shì)。

何為甲醇汽車

甲醇汽車并不是指只能燒甲醇的汽車，而是以甲醇作為主要燃料，也可以燒汽油或者甲醇與汽油混合燃料的汽車。甲醇在汽車上的應(yīng)用主要有摻燒和純甲醇替代兩種方式。

所謂摻燒，是指把甲醇添加在汽油里并用甲醇燃料助溶劑復(fù)配的甲醇汽油混合燃料，通常用甲醇的英文名稱（Methanol）的第一個(gè)字母M和甲醇的含量（一般為體積分?jǐn)?shù)）來表示。如M15、M30、M85、M100分別代表甲醇汽油混合燃料中甲醇的摻入量為15%、30%、85%和100%（純甲醇燃料）。

使用低比例甲醇的甲醇汽油混合燃料，無須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和裝置進(jìn)行改造就能直接使用。使用高比例的甲醇汽油混合燃料，由于受到甲醇燃燒特性的限制，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造才能使用。

甲醇混合燃料具有良好的熱效率、動(dòng)力性、啟動(dòng)性和經(jīng)濟(jì)性，并具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。因此，甲醇汽車的推廣應(yīng)用，將有利于保護(hù)藍(lán)天白云，對(duì)保障國(guó)家能源安全也具有重要的意義。

甲醇底氣何在

甲醇作為一種高性能、高效率的車用替代燃料，具有低碳、氧含量高、辛烷值高等特性，有利于燃料的充分燃燒，有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并且具有排放量低的優(yōu)勢(shì)。

低碳高氧：甲醇的分子結(jié)構(gòu)為CH3OH，僅含有一個(gè)碳原子，因此甲醇燃料可以比汽油少排放15%～20%的碳。甲醇分子中的含氧量高達(dá)50%，在氣缸內(nèi)完全燃燒時(shí)所需的空氣量遠(yuǎn)少于汽油，因此燃燒得更為充分。這樣不僅可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，而且還能減少汽車運(yùn)行時(shí)的尾氣（如一氧化碳和碳?xì)浠衔铮┡欧拧Ｍ瑫r(shí)，由于甲醇在燃燒時(shí)所需的空氣量少，因此氮氧化物（NOx）生成量會(huì)比汽油和柴油少得多。甲醇的燃燒速度很快，一般不會(huì)產(chǎn)生顆粒物。

高辛烷值：辛烷值是表征燃料抗爆性的重要指標(biāo)，其值高表示抗爆性好?？贡允侵溉剂显谝欢▔嚎s比發(fā)動(dòng)機(jī)中不產(chǎn)生爆震燃燒的性能。所謂爆震燃燒，是指燃燒性能差的燃料在氣缸內(nèi)發(fā)生爆炸燃燒的一種不正常工作狀態(tài)。通常會(huì)使氣缸溫度劇升，燃料燃燒不完全，機(jī)器發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)，使得輸出功率下降，機(jī)件受損。

辛烷值是指在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下，把試油與已知辛烷值的參比燃料（標(biāo)準(zhǔn)燃料）在爆震實(shí)驗(yàn)室實(shí)機(jī)上進(jìn)行比較。如果爆震強(qiáng)度相當(dāng)，那么就說明參比燃料的辛烷值即為試油的辛烷值。參比燃料由異辛烷（辛烷值定為100）和正庚烷（辛烷值定為0）混配而成，兩者按不同體積比進(jìn)行混配就可以得到辛烷值從0到100的各種參比燃料了。

辛烷值分為馬達(dá)法（MON）和研究法（RON）兩種，馬達(dá)法辛烷值反映燃料在重負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速時(shí)的抗爆性，研究法辛烷值表示燃料在低轉(zhuǎn)速時(shí)的抗爆性。辛烷值還有一個(gè)意義，就是車用汽油的牌號(hào)是按辛烷值來劃分的，如90號(hào)汽油就說明該汽油的辛烷值不低于90。

目前，提高汽油辛烷值的主要措施是采用先進(jìn)的煉制工藝以及使用高辛烷值的調(diào)和劑，如加入甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚或醇類燃料等。甲醇的辛烷值為114.4，遠(yuǎn)高于汽油和柴油，抗爆性很好。使用甲醇后可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，進(jìn)而提高熱效率。

防火安全性：甲醇的自燃溫度為500℃，高于汽油（350℃～468℃）和柴油（270℃～350℃），因此甲醇燃料比汽油和柴油更安全。甲醇燃料在空氣中的著火極限為6.0%～36.5%（體積分?jǐn)?shù)），也高于汽油（1.4%～6.7%）和柴油（1.5%～8.2%），說明甲醇蒸汽在空氣中的濃度需達(dá)到4倍于汽油時(shí)才能著火。

碳化工的基石

甲醇一向被譽(yù)為是碳化工的基石，是碳一化工的骨干分子。所謂碳一化工，是指以含有一個(gè)碳原子的物質(zhì)（如一氧化碳、二氧化碳、甲醇、甲烷等）為原料合成化工產(chǎn)品或液體燃料的有機(jī)化工工藝。

在基本有機(jī)化工產(chǎn)品中，甲醇的地位僅次于乙烯、丙烯和苯，其下游產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及國(guó)防工業(yè)。

在甲醇下游產(chǎn)品樹中，甲醛是一個(gè)主干產(chǎn)品，可由甲醇氧化法制得。甲醛作為一種大眾化化工產(chǎn)品，可用作酚醛樹脂、脲醛樹脂、維綸、染料、農(nóng)藥和消毒劑等的原料。

用甲醇和異丁烯作原料催化合成的甲基叔丁基醚，為一種高辛烷值的汽油添加劑，不僅能提高汽油的辛烷值，而且還能改善汽車的性能，降低污染物排放。

采用甲醇脫水法生產(chǎn)的二甲醚，主要用作有機(jī)合成的原料，也可用作溶劑、氣霧劑、制冷劑和麻醉劑等，并在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。