鐘慶有　周思安

摘要：對(duì)甲醇液體燃料進(jìn)行了探討，討論了其可行性以及優(yōu)勢(shì)，分析了水分在甲醇液體燃料起到的效果，并且針對(duì)存在的問(wèn)題研究了摻水的可行性，調(diào)查了廈門(mén)地區(qū)甲醇液體燃料摻水情況，對(duì)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(diǎn)；熱值

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ223.121文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(lái)的嚴(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外將目光轉(zhuǎn)向了更加節(jié)能環(huán)保的新能源的開(kāi)發(fā)和利用。而在近年來(lái)，由于城市內(nèi)禁止燃煤、液化氣漲價(jià)和石油價(jià)格劇烈波動(dòng)等因素的影響，在考慮環(huán)保和價(jià)格方面的問(wèn)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(lái)。

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(lèi)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(wú)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(shì)，因此是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)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(shí)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(diǎn)。

（1）甲醇液體燃料原料來(lái)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(jiǎn)單，技術(shù)成熟，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量逐年累計(jì)上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年全國(guó)精甲醇累計(jì)總產(chǎn)量達(dá)到了2878萬(wàn)t。此外，甲醇液體燃料可以通過(guò)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)模化生產(chǎn)甲醇液體燃料的成本遠(yuǎn)低于其他清潔燃料，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較大。

（2）甲醇液體燃料熱值較低，蒸發(fā)潛熱大。通過(guò)試驗(yàn)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(shí)所吸收或放出的熱稱為潛熱。從液態(tài)到氣態(tài)的變化過(guò)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(jià)比更高。

（3）甲醇液體燃料閃點(diǎn)不高，通過(guò)測(cè)定，其閃點(diǎn)為16℃左右，根據(jù)液體燃料關(guān)于閃點(diǎn)的分類(lèi)，屬于中閃點(diǎn)液體燃料（-18～23℃）；查化工手冊(cè)可知，原料甲醇沸點(diǎn)只有647℃，因此調(diào)配后的甲醇液體燃料沸點(diǎn)在647～200℃間，屬于較易燃燒的燃料。因此，在生活生產(chǎn)中對(duì)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(shí)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(duì)眼睛有強(qiáng)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(wèn)題

由于甲醇存在閃點(diǎn)低，熱值不高的問(wèn)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?shí)現(xiàn)閃點(diǎn)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(yíng)企業(yè)，企業(yè)自身?xiàng)l件使得企業(yè)在大規(guī)模規(guī)范化生產(chǎn)以及對(duì)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(guó)標(biāo)主要是對(duì)主要成分做了明確規(guī)定，對(duì)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(guò)程中添加水作為添加劑，含水可以提高開(kāi)口閃點(diǎn)，提升了產(chǎn)品儲(chǔ)存的安全性，但是有的廠家為了降低更多成本而添加了過(guò)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(wèn)題。

3.1摻水后容易造成系統(tǒng)腐蝕

在許多廠商對(duì)甲醇液體燃料的調(diào)配時(shí)，受場(chǎng)地和技術(shù)水平的影響，存在很多不確定性的問(wèn)題，導(dǎo)致存在游離狀的水，而這一部分的水分會(huì)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(huì)溶解在水中時(shí)，與金屬反應(yīng)，會(huì)加快金屬的腐蝕過(guò)程。處于游離狀態(tài)的水對(duì)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(mén)等零件。水分對(duì)低合金鋼有較強(qiáng)烈的腐蝕作用，也腐蝕銅和鋅等有色金屬，對(duì)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(duì)燃料的低熱值有雙重的降低作用

水不屬于燃料，因此會(huì)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(guò)程中，由于水本身無(wú)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(huì)對(duì)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(guò)程中會(huì)影響燃料中甲醇的燃燒。主要是因?yàn)榧状夹枰峁┎糠值臒崃渴顾终舭l(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(huì)出現(xiàn)燃燒過(guò)程斷斷續(xù)續(xù)的情況，如果含水量過(guò)多，燃燒過(guò)程還有可能被中斷。

4甲醇液體燃料摻水的實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)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(mén)市場(chǎng)的甲醇液體燃料摻水的情況，發(fā)現(xiàn)主要存在如下問(wèn)題。endprint

一部分產(chǎn)品摻水量過(guò)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(mén)火焰山新能源科技有限公司、廈門(mén)綠潔寶能源科技有限公司、廈門(mén)雙贏能源科技有限公司、廈門(mén)中郵陸航油氣有限公司以及廈門(mén)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(mén)圣大新能源科技有限公司。

通過(guò)上文對(duì)摻水的分析可以知道，摻水不容易實(shí)現(xiàn)熱值和閃點(diǎn)的提高，還會(huì)帶來(lái)更多的問(wèn)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(diǎn)低，揮發(fā)性強(qiáng)，對(duì)人體有顯著的麻醉作用，對(duì)視神經(jīng)危害最為嚴(yán)重，吸入濃的精甲醇蒸汽時(shí)會(huì)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(lái)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了新產(chǎn)品“生物醇油”，指的是以低碳醇和醚類(lèi)、酯類(lèi)等替代石油產(chǎn)品烴類(lèi)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(lèi)，一樣屬于甲醇液體燃料，而非生物燃料。

廈門(mén)鑫燁盛能源科技有限公司通過(guò)多年對(duì)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(lèi)燃料因熱值低而不能讓客戶滿意使用的缺點(diǎn)，同時(shí)還可以提高甲醇液體燃料的閃點(diǎn)，大大提高使用和儲(chǔ)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(guó)家新能源政策的導(dǎo)向，并且通過(guò)生物柴油提高甲醇液體燃料的閃點(diǎn)和熱值，通過(guò)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(guò)對(duì)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(jiàn)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(huì)被逐步替代，接下來(lái)廠家應(yīng)該研發(fā)出熱值和閃點(diǎn)更高的產(chǎn)品來(lái)滿足市場(chǎng)的要求，以科學(xué)地應(yīng)用新能源。

參考文獻(xiàn)：

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[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(bào)，2006，27（5）：73～75.

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

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