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甲醇汽油发展潜力巨大

日期:2007-04-09    来源:中油网  作者:中油网

国际新能源网

2007
04/09
14:27
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关键词: 甲醇 汽油 发展 潜力 巨大

因石油资源紧张,大量依赖进口的国内成品油价格也随国际能源价格连续上涨;同时汽车尾气的排放也造成了严重的环境污染,为解决这两大世界难题,有关甲醇汽油的研究应势而生发展迅猛。虽然从上世纪八十年代起,国家科委和中科院牵头组织过深入的研究,但只停留在学术研究阶段,还没有达到实际应用水平。

  浙江雁峰醇类燃油科技有限公司首次采用甲醇、液体烃类及添加剂对甲醇改型复配技术,成功生产出新型车用甲醇清洁汽油,不仅解决了甲醇热值低所引起的动力性能不足、甲醇燃料高温气阻和低温冷启动困难、金属件腐蚀和非金属件溶胀、遇水分层等四大公认技术难题,而且为我国能源结构多样化,调整能源消费结构,替代车用石油成品油作出了突出贡献和有益的探索。

  为了一个绿色的梦想

  长期以来,浙江雁峰醇类燃油科技有限公司董事长、总工程师、HR-A系列醇类燃料添加剂的专利发明人翟雁萍心上始终压着一个沉重的问题,那就是随着机动车辆的不断增加,汽车尾气对环境污染越来越严重,要解决这一历史性的难题成了他的梦想:“大力开发、应用和推广醇类车用燃料是时代赋予我们的历史使命。”所以当曾耗资百万、苦心研究十多年的甲醇燃料终于走出实验室、走向市场时,翟雁萍特别兴奋,多年的绿色能源梦想终于实现了。

  为了这个绿色的梦想,十六年来,在科研成果转化为生产力的过程中,翟雁萍四处奔波,寻求社会支持。他找到了上海市人民政府、浙江省人民政府、山西省人民政府及各部委领导;他也找到了中国工程院院士袁渭康、上海华东理工大学化工学院院长沈本贤、上海石油化工研究所教授冯钰安、上海环境保护产品质量监督检验总站高级工程师林炜华等专家教授。他的执著感动了所有人,他在寻求帮助的同时也在抗腐、降耗、原料选用如严格控制硫和水含量的方法上得到了重要提示和启发。

  为了这个绿色的梦想能够变成现实,十六年来,在甲醇汽油的试用实践中,翟雁萍经受了各种不同的挫折和困难,但这些磨难并没有吓倒他,相反他善于发现问题,及时解决问题,刻苦钻研,持之以恒,冲破种种难关,将十六年来的丰富经验加以发扬、深化,提高了自己,完善了甲醇汽油的配比,克服了甲醇汽油在使用中的不稳定因素。相信在不远的明天,甲醇汽油、乙醇汽油、甲乙醇混合汽油、甲乙糠三醇混合汽油,必将在燃油市场占有重要的一席之地。

  为了这个绿色的梦想,十六年来,在艰苦曲折的探索过程中,翟雁萍每到不同的地点,都要根据当地实际确定不同的配方;面对不同的甲醇,他开发不同的配方;针对不同的汽油,他也有不同的配方。为了不影响动力和油耗,翟雁萍的配方随时在调整。

  翟雁萍对待甲醇汽油就像对待一个刚刚出生的婴儿,他把婴儿放在襁褓之中,要让它完善,让它茁壮成长,还让它吸收多方面的营养,并且随着社会的进步、科技的发展而逐步成熟而完美。

  “如果我们的甲醇汽油中不掺烧汽油,就可以做到消减芳烃和烯烃的排放。”这是翟雁萍的设想。汽油内所含的芳烃和烯烃是致癌物质,其中的含量,芳烃是30,烯烃是25。甲乙醇混合汽油,其中的掺烧比是甲醇33%、乙醇12%、汽油50%,添加剂5%,其中的芳烃含量只有12,烯烃只有14,而经掺烧甲醇后,经检测掺烧甲醇50%的芳烃含量只有11.3,烯烃的含量也只有11.0,掺烧甲醇70%的芳烃含量只有7.0,烯烃的含量也只有7.0。从检测数据看,汽油的量越少,芳烃和烯烃的含量越少。因此,翟雁萍在向这一方面努力,他要全部采用各种化工产品替代汽油,将芳烃和烯烃的含量降低到最低点,为人民的健康贡献一份力量。

  这是燃料世界的一次革命,中国要达到国际环保的标准,必须解决汽车尾气对空气的污染问题,推广使用绿色能源是一条重要的途径,在全国推广运用甲醇汽油这一绿色能源是个不错的选择。

  这是浙江雁峰醇类科技有限公司在为我国燃料革命做出贡献,也是在为中国的发展努力创造一个绿色环境。

  曲折漫长的追梦征程

  浙江雁峰醇类燃油科技有限公司的车用甲醇汽油研制过程从1991年开始启动,项目启动伊始,翟雁萍就与参与研究的科研人员达成了共识:在甲醇汽油的研制中,作为汽油的代用燃料,其理化性质、台驾试验数据和甲醇汽油的具体实际使用性能没有明确的联系。所以,在研制甲醇汽油的过程中,主要是通过行车试验,取得相关数据,不断调整配方,达到可以在汽车上使用的最终目的。最后,对所确定的相关数据进行检测。

  研制过程分为三个阶段:甲醇汽油添加剂的筛选;甲醇汽油添加剂的优化和甲醇汽油配方的确定。

  甲醇汽油添加的筛选条件是甲醇、汽油、助剂分别占65%、30%、5%。这是根据行车试验测定甲醇汽油的冷启动性能、动力性能、油耗、高温气阻状况等功能性测试,确定的最佳用量。为了筛选出甲醇汽油添加剂,首先从助溶剂性能好的添加剂选择入手,把目标锁定在包括酮类、醇类、醚类和酯类、烃类等35种含氧有机化合物中。每种样品经过72小时放置后,测定上、中、下三层密度,其相互之间误差超过5%的即可判定为分层,从而选择出28种助溶剂性能良好的添加剂。然后对筛选出的28种添加剂及5种有机盐进行功能性测试。通过一次冷启动成功率99%;在气温35度左右时无气阻现象发生;普通桑塔纳轿车最高时速达到140千米以上为动力合格以及对于普通桑塔纳轿车每100千米油耗不超过9升等四项标准,得到了14种性能较好的助剂。

  在甲醇性能的优化上,他们从工艺过程的可操作性和经济性考虑,以多年研究实践为基础,对筛选出的14种添加剂,以助溶剂、抗氧化剂、金属钝化剂、抗橡胶溶胀剂为基本构成,进行复配合配方的优化,优化配方达35种,除了冷启动成功率、无气阻现象及动力与油耗等四项标准外,又增加了按照传统汽油仓储方式,三个月油品品质无明显变化一项标准,共计得到11种添加剂。

  甲醇汽车确定所用的35个配方,固定添加剂的量为5%,改变甲醇的掺烧比分别为20%、30%、40%、50%、60%和70%,进行功能性考察,优选针对不同掺烧比的添加剂配方。共计得到18个配方。试验表明:甲醇最佳掺烧比为30%~40%,也可掺烧到50%以上,最高至70%。针对所选出的18个配方,固定添加剂的量为5%,固定甲醇的掺烧比为50%,进行腐蚀性考察,得到8个最佳配方。

  特别是在进行腐蚀性测试试验的时候,因为发动机燃料供应系统中许多部件都是由橡胶、塑料材料制成的。甲醇汽油对某些橡胶和塑料部件有一定的腐蚀、溶胀作用。塑料制品在甲醇汽油中会溶胀、变粘,橡胶制品在甲醇汽油中也会发生溶胀、变硬、变脆或软化等现象,纤维垫片会逐渐软化而导致漏油。为定量比较甲醇汽油对常用的汽车发动机供油系统非金属零件的溶胀影响,以筛选出最佳配方,将现有收集到的发动机供油系上的非金属件浸泡在甲醇汽油和93号汽油中进行溶胀对比试验。试验开始时,首先对塑料件、橡胶件清洗、测量,并记录其原始尺寸、观察其原始形状、确认其材料,然后分别放入配置的甲醇汽油和93号汽油中密封浸泡。每隔一段时间后在定力矩测量仪器下测量其尺寸变化,观察塑料件的老化现象、瓶底是否有沉积物。记录下浸泡时间和观察时间以及所测尺寸和所观测到的现象,然后进行分析和评价。

  成熟的绿色果实

  翟雁萍在这十多年的研究过程中,经历了无数个不眠之夜,也经历了数以万计的失败,但凭着对醇类燃料添加剂研究的一份执著和持之以恒的精神,他终于获得了甲醇燃料添加剂,乙醇燃料添加剂,糠醇燃料添加剂和甲乙混合醇燃料添加剂的成功,并于2003年和2004年分别向国家知识产权局申请了专利。

  而且在与上海塞孚燃油发展有限公司进行合作的过程中,此技术于2004年7月30日通过了上海市委组织的,有上海发改委领导和中国工程院院士、上海同济大学教授、上海交通大学教授、华东理工大学教授及上海科技发展实业总公司、上海内燃机研究所、上海计量测试院、上海石油化工研究所、上海化工科技情报研究所等诸多领导参与的科学技术成果鉴定。

  翟雁萍拥有的专利技术于2004年6月21日经国家一级科技查新咨询单位——上海科学技术情报研究所的水平检索后,得出的结论是:该技术达到国内外先进水平。

  用翟雁萍研制的添加剂所生产的掺合比为甲醇55%、汽油40%、添加剂5%的甲醇燃料经上海石油化工产品质量监督检验站、华东理工大学石油产品分析测试站、上海石油化工股份公司炼油化工部质量管理监测中心、浙江方圆检测股份有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、杭州市石油制品质量监督检验站、浙江省环境监测中心站等国家权威机构的数十次检测后,得出的结论为:在机械性能方面稳定、可靠,优于纯汽油的各项指标;在尾气排放方面超过国标标准、接近欧III标准,部分指标达到欧IV标准。

  尤其是HR-A3型甲醇燃油,其不仅能节约能源30%~50%;而且能大大降低汽车尾气对空气的污染;更可为国家节省大量外汇;每100公升汽油可降低成本30元左右;从消防角度看,HR-A3型燃油比汽油更安全、可靠;经过反复试用,驾驶员普遍反映较好,在一分钟内车速可达130~140千米,而普通汽油车,很难达到这样的速度。

  “老骥伏枥,志在千里”,翟雁萍所研发的甲、乙、糠醇燃料的添加剂使最大掺合比例已达到70%,属国内领先水平。他虽然已经79岁高龄,还不满足于现状,要在有生之年完成醇类掺合比80%以上的研究。

  [page_break] 绿色希望飞跃在明天

  翟雁萍在山西使用公司添加剂自行调配甲醇汽油1000吨,前期陆续调配200吨使用情况一切正常,销售完再调配50吨后,很多司机使用后反映车辆出现启动困难、动力下降、油耗高的现象。得知情况后,翟雁萍迅速派人前往山西处理,在对汽油、甲醇、添加剂送当地质检站检验后发现,山西此次调配的50吨甲醇与前200吨甲醇不一致,此50吨所用的甲醇纯度只有98%,后经公司技术人员的技术处理使这一问题得到了圆满解决,使石油公司避免了不必要的损失。

  由于陕西方面的企业标准是在甲醇汽油中加注1%的水不分层,因此,在调配过程中也出了个小插曲:当时翟雁萍是用陕西方面提供的甲醇与汽油来做实验的,试验成功后他们将调配完成的添加剂密封装桶托运到了陕西,可陕西方面用同样的甲醇、汽油及他们的添加剂调配出来的甲醇汽油在加注1%的水后,却发现甲醇汽油呈“雾状”,经检测'雾状'是甲醇汽油水分超标临界分层。翟雁萍和技术人员在做了认真分析和试验后确定,'雾状'的原因是由两地不同的气温所引起的,加入少量他们研制的“还原剂”就可解决问题。随后浙江雁峰醇类燃油科技有限公司针对陕西的企业标准与当地气候环境及时成功调配出了适宜当地的产品。

  翟雁萍在四川试用添加剂产品后出现油耗高的现象,经他们调查后发现,其使用的甲醇为天然气制甲醇,经过调整配方后,试用情况良好。

  目前,翟雁萍又研制出了一种不用一滴汽油的纯化工产品的甲醇代汽油,经过道路初试,动力、油耗、尾气排放不比甲醇汽油差,但它的各种检测数据还有待进一步完善。翟雁萍信心十足地表示,只要稍加努力一定能成功。

  翟雁萍说,甲醇汽油目前只是一种初生的新型汽油替代品,而甲醇汽油顺利推广还需政府大力扶持、同行继续努力。但他相信,在不久的将来,甲醇汽油会有一个大飞跃,甲醇汽油一定能在全国普及推广,为国家能源安全作贡献。

  “我衷心地希望甲醇燃料在中国的推广、应用和发展,能够引起更多的政府各级部门和社会各界人士的重视和关爱;同时,更希望对我国国民经济可持续发展起到一个积极的推动作用,为人类的健康、社会的进步做出更大的贡献。”这是翟雁萍的梦想,也是所有人关于绿色环保燃料的梦想。

  记者观察:甲醇燃料发展势在必行

  当今世界面临着两大问题,一是石油能源危机。世界以及我国石油储量有限,而且随着经济的发展,石油消费量正逐年增加。我国从1993年起就已经成为石油净进口国,近十年来中国经济平均增长9.7%,石油需求年增长5.77%,而国内石油生产年增长1.67%,中国正在成为世界石油的最主要买主。正如胡锦涛总书记在中央经济工作会议上所说:'这严重影响着我国经济安全和国家安全。'二是环境污染。我国拥有汽车辆年增加速度很快,以石油成品油作燃料时,汽车排放尾气中含有的碳氧化合物、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物和石油中含有的多种致癌物质严重威胁着人们的健康。另外汽车排放的二氧化碳导致臭氧层破坏和地球温室效应增加,已经造成人居环境空气质量的严重恶化。因此,积极寻求和发展清洁能源已成为各国的头等大事。

  相对于电能、液氢、液化石油气、天然气、核能等,醇基燃料以其优异的品质被认为是最有前途的汽车代用清洁燃料。甲醇燃油具备以下优点:提高甲醇和汽油的利用效率,优化能源结构,符合国家产业政策方向;减少汽车尾气排放污染,改善城市生态环境;节约能源,利于国家能源安全和经济可持续发展;燃烧清洁,无积碳,可改善汽车车况和延长汽车使用寿命;含氧量高,可适应沙漠及高原缺氧地区等特殊环境;经济效益显著,并可带动相关产业发展。

  中国工程院院士、清华—BP清洁能源研究与教育中心指导委员会主席倪维斗认为,我国能够代替石油的产品,首先要量大、成规模,其次是原料要充分。从这一点衡量,最符合条件的应该是甲醇汽油。

  甲醇作为替代能源具有很多优点。首先因为甲醇的来源广泛,其中煤制甲醇更具重大意义,尤其对含硫量高、不易民用或工业用的煤,也不影响生产甲醇。从煤中制取甲醇,也可在多种可点燃物质中提取混合醇,再将甲醇作为燃料代替汽油,等于汽车烧煤。其次甲醇汽油含氧量高,燃烧充分,能有效地降低和减少有害气体的排放,按照国家标准,碳氧化合物下降98.9%,碳氢化合物下降88.11%,达到欧III标准,部分指标达到欧IV标准,有利于环境保护,故有绿色环保燃料之称。第三因为甲醇汽油的燃烧特性,能有效地消除燃烧系统各部位的积炭,避免了因积炭的形成而引起动力下降、燃烧不充分等现象,且可降低各工况排气温度,有利于降低零部件热负荷,延长发动机部件的使用寿命。第四因为甲醇汽油中的甲醇是一种性能优良的溶剂,能有效地消除油箱及油路系统中杂质的沉淀和凝结,有良好的油路疏通作用,减少为清洁疏通油路而购买的如油路通、燃油精等添加剂的费用开支。第五因为使用甲醇汽油无论是电喷式和化油器式的任何一款汽油发动机,无须作任何改造即可正常使用。第六因为甲醇汽油辛烷值高,动力强,适用于高压缩比发动机,可提高发动机的效率。

  而且中国经济的快速发展,为甲醇汽油提供了巨大市场需求。专家预测,到2020年中国的石油产量在1.7~2.0亿吨,相当于2.09~2.28亿吨甲醇,而且还不包括甲醇作为四大基本有机原料的消耗。2020年甲醇的市场销量可能在3亿吨左右,尽快出台甲醇发展产业政策,促进甲醇工业发展,形成国家支柱产业是我国当务之急。而且中国是世界石油消费大国,但石油储备刚刚启动,一旦遇到紧急情况,这点储备只能是杯水车薪。将资金用于大力发展甲醇燃料,从根本上解决中国能源问题,既是最好的石油战略储备,也能创造更多的社会效益。

  按照入世承诺:中国从2004年1月1日起取消成品油进口配额管理,允许外商独资经营油品仓储。零售业务从2006年1月1日起,允许外商从事成品油批发业务,与世界经济接轨。国家不用太大投资,只需出个文件及进行产业引导,市场和效益就能极大促进甲醇工业的巨大发展。从国家经济发展,能源战略安全保障方面需要,全面推广甲醇燃料条件已成熟,甲醇燃料的发展已到了关键时刻,相关产业政策出台应是顺理成章的事,甲醇燃料的快速发展势在必行。

  我国的能源状况是贫油少气富煤,从1994年起已成为石油纯进口国,此后平均每年都递增约1000万吨,目前年原油消耗量达2亿吨以上,年进口量达到7000万吨,成品油年进口量达三千多万吨,在巨大用量的压力下,我国能源安全已成为严重问题,迫切需要寻找新能源。以煤制甲醇是较好的出路,甲醇与汽油按一定比例混合就成为甲醇汽油,它可以直接代替普通汽油,缓解汽油的紧张局面,同时甲醇汽油燃烧完全,有很好的环保效益,其应用前景非常看好。

  据研究表明:由于燃烧矿物燃料产生的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物几乎有一半是汽油机、柴油机排放的。随着机动车数量不断增加,机动车排气对环境的污染越来越严重。甲醇汽油燃烧比90号汽油的排气中有害物少,对环境污染的影响也轻,比无铅汽油燃放排气的一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物也少得多。经上海环保产品质检总站实际测试,一氧化碳降低90%以上,碳氢化合物降低90%以上。车用甲醇汽油作为一种清洁型的车用燃料,不但可以有效地节约石油资源,还大大减少汽车尾气污染,是一种清洁的车用燃料。

  甲醇汽油的推广和应用也能提高我国燃油的品质。目前我国车用汽油标准仅能满足欧I标准的要求,还远远不能满足北京、上海、广州等作为国际大都市的环保计划的要求。其次对于汽车的排放指标是与汽车本身的品质和燃油的性能紧密相关的,国内汽车的升级换代比较快,目前燃油的标准低已经成为排放指标升级的瓶颈。因此,必须对现有车用燃油标准和品质进行改变,一方面,提升燃油的标准技术水平;另一方面,加强燃油排放指标的监测。

  甲醇汽油的推广和应用对石油能源的储备具有战略意义。据有关机构研究发现,在可用混和气浓度范围内,发动机使用甲醇的热效率比对应汽油高7%~13%。同时甲醇可用可再生资源进行生产,又有利于节约不可再生资源。甲醇汽油的推广有利于国家能源战略的调整。

  甲醇汽油的推广和应用也能带动相关产业的发展。目前世界甲醇生产原料中,天然气大约占80%,我国天然气资源相对较少、价格较高,从而使以天然气为原料生产甲醇的成本比以煤为原料高出35%左右。煤炭是中国储量最多、产量最大的主导能源,且我国煤制甲醇生产技术成熟,因此,甲醇汽油研制成功将会带动煤化工及可燃物质提取混合醇工业的发展。

  背景链接:国外甲醇汽油发展状况

  上世纪二十年代甲醇汽油开始用作车用燃料;在二次世界大战期间,甲醇汽油广泛应用于德国;上世纪七十年代受二次石油危机的影响,美国、日本、德国和瑞典等国先后投入人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的研究开发。

  美国对甲醇燃料和甲醇汽车进行开发和应用,重点开发燃烧M85(含甲醇85%)、M100(含甲醇100%)专用甲醇燃料汽车。1987年美国福特汽车公司及美洲银行,改装500辆福特车,试用M85甲醇燃油,总行程3380万千米,时间长达3年,取得甲醇汽车改装生产的经验。1995年美国DOE能源研究中心投入12700辆甲醇车试用M85。

  日本汽车研究所1993年用大型公共汽车、载货车使用M85、M100燃料,进行了6万千米的道路试验,以检验发动机的耐久性、可靠性。1994年,日本奥托甲醇型汽车,用7年时间进行道路试验。1996年,日本本田技研工业株式会社,试用汽油、甲醇自由混合双燃料车,已完成确保与汽油大致相同耐久、可靠的灵活燃料车,得出的结论是,成本降低,有利于批量生产。

  在欧洲,瑞典1975年首先提出甲醇可以成为汽车代用燃料,并随即成立国家级的瑞典甲醇开发公司(SMAB)。前德意志联邦共和国在上世纪七十年代开始研制甲醇发动机,1979年制定了'用于公路交通运输的醇类燃料'的研究规划,将M15汽油用于汽车,其间组织过由6家汽车厂生产的一千多辆燃醇汽车投入试运行,并在全国主要大、中城市建立M15汽车加油站,形成全国供应甲醇汽油的网络。在上世纪七八十年代,德国大众汽车公司还在中国建立了M100甲醇汽车示范车队。可以说,德国是至今世界上发展甲醇汽车最有成效的国家。

  资料表明:使用甲醇汽油用于汽车是完全可行的。据统计,目前,瑞典、新西兰已推广使用M15汽油,意大利计划用含甲醇80%的混合醇代替汽油。综合世界其他国家研究和实用结果,可以得出在现有汽车发动机上,不致发生运行障碍的酒精混合率以乙醇20%或甲醇15%为最合适的界限。如今已大量推广使用甲醇汽油的有德国,其加甲醇3%~5%;瑞典,其加甲醇15%,而大多数国家计划加甲醇15%,并正在进一步的推广或成批使用中。
 

 

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