第一章绪论

引言

随着社会进步的日益加速，科技发展的突飞猛进，世界各国对能源的需求也日益突出。分析其原因：一方面，石油作为不可再生资源，它的总量有限，我国人均石油量更是缺乏，只达到世界人均量的百分之十一。从上个世纪90年代起，我国已转变石油角色变为石油进口国。到2012年底我国石油对外依存度高达60%，进口量已经增加到2.7亿吨。另一方面，汽车行业的快速发展，石油资源消耗迅速增加，使我国面临的能源问题日益严重。因此，为了避免石油等不可再生资源被大量汽车消耗，减轻能源紧缺压力，及时转变能源发展战略已刻不容缓。现如今，在石油资源枯竭前我们能做些什么是首先要考虑的。我们应该及时采取措施，提高能源利用率，同时也要为旧能源向新能源的良好过渡做好准备，积极开发新能源。此外，也要考虑环境因素，尽量降低污染。可见，我国当务之急的事是寻找新燃料代替内燃机旧燃料，开发较清洁的能源。

1.1汽车燃料概述

1.1.1传统汽车燃料

目前，石油资源仍然是全球范围内车用燃料的主要能源来源。其中，汽车运行的主要动力来源就是汽油和轻柴油，也就是传统的汽车燃料。汽油是一种复杂的烃类混合物，它主要是4碳至12碳的的烃类。它的颜色是无色或淡黄色，容易燃烧，低极性且与水很难相溶。馏程为30摄氏度至205摄氏度。热值约为44000KJ/Kg。汽油主要采用石油分谐的方法得到，也可由重质德分裂化得到。由原油制得汽油要经过催化裂化、蒸惜、加氧裂化、催化重整、热裂化等诸多过程。市售商品汽油是加入添加剂的，精制、调配的由原油蒸馈装置直接生产的直懷汽油。柴油的碳原子大约从10到22，它是一种油质的石油提炼产物，比汽油更复杂的烃类混合物，所以又叫油渣。柴油容易挥发容易燃烧，不溶于水但易溶于有机溶剂。它的种类有重、轻两种柴油。它们的沸点范围是350摄氏度-410摄氏度和180摄氏度370摄氏度，热值为46.04J/g。原油得到柴油懐分的流程大致为：第一步，将原油蒸馆；第二步，对蒸馈过的原油进行催化裂化；第三步：对产物进行加氛裂化；然后，经过减粘裂化，焦化等步骤，最后再通过加入添加剂进行调配、精制等过程即得到柴油。

我国的国民经济在进入21世纪后一直保持快速发展，各类型的汽车总量更是不断攀升。因此，汽柴油的消耗量也日益增加。此外，近年来，我国炼油工业面临的挑战也越来越严峻，石油作为主要能源的供需矛盾也越来越突出。可见，能源缺乏已经成为制约我国社会发展和国民经济的主要因素。表是我国汽柴油从2003年到2012年的消费量统计情况。

1.2甲醇汽油种类及特点

1.2.1甲醇汽油的种类

在如此多的汽油替代燃料中，甲醇能够脱颖而出有很多的原因。首先，它廉价易得，比较经济。其次，它的合成方法比较简单。甲醇汽油，顾名思义，就是在甲醇中掺入汽油，或是在汽油中掺入甲醇，再加入适量的添加剂。按照甲醇占甲醇汽油的体积比例不同，甲醇汽油可分成三大类：高比例，中比例，低比例。甲醇的具体比例范围分别为：15%以下，15%-30%，85%-100%。表示甲醇汽油可以用“M+阿拉伯数字”，其中M是甲醇英文单词Methanol的首字母，数字表示甲醇所占体积的百分比。例如，M20就表示甲醇的体积占甲醇汽油体积的20%。不同比例的甲醇汽油，在使用和研究中所面临的问题是不一样的，存在各自的优缺点。表1.3是各种不同比例的甲醇汽油的优缺点。

1.2.2甲醇的理化特性

甲醇是只含有一个碳的简单醇，外观无色、透明，容易燃烧，具有很高的挥发性。有毒液体，略有酒精气味，常温下不会腐蚀铅、锅除外的其他金属。下表是甲醇与汽油的理化性质对比表。

从上表看到，在物理和化学特性方面，甲醇和汽油非常相近，尤其是密度和粘度值。但是，甲醇也有很多优于汽油的性质。例如，一方面，甲醇有相对较高的活性，分子中氧含量高达百分之五十。具有较小的碳氢比值和较低的蒸汽压，易燃易挥发】。另一方面，甲醇的气化潜热是汽油的三倍，可以很好的提高其充气效率，使得当含甲醇的燃料加入内燃机时，发动机的热效率有所提局。

第二章甲醇汽油的调和及稳定性研究

2.1引言

甲醇分子中只含有一个碳，轻基与碳直接相连，所以，它具有明显的极性。而汽油为混合体系，含有很多种烃类组分，它往往具有很低的极性。二者在一定温度范围内部分互溶，在一定比例范围内会出现分层。而且当甲醇汽油中含有水时，甲醇与水会形成氢键，导致原有平衡的破坏，从而使甲醇汽油燃料分层。使用甲醇汽油要满足最基本的前提条件，即二者要能很好的溶在一起。否则势必影响燃烧过程的平稳进行，增加发动机振动。本实验选定93#车用汽油，将其与甲醇调配成中比例（M15、M20、M25、M30）的微乳甲醇汽油。也就是在未加入添加剂的情况下，甲醇的体积占二者总体积的百分比为15%-30%。再以其作为实验的研究对象，研究分析稳定性。

2.2主要实验仪器及药品

第三章甲醇汽油腐蚀性研究.......19

3.1引言......19

3.2实验仪器和药品.......19

3.3腐蚀实验.....20

第四章甲醇汽油的馏程测定.........31

4.1引言........31

4.2主要实验仪器及药品........31

4.3馏程实验......31

第五章甲醇汽油旳性能研究........37

5.1甲醇汽油的主要技术指标检测.....37

5.2甲醇汽油排放性分析......39

第五章甲醇汽油的性能研究

本章是在前几章实验研究的基础上进行的，在确定了甲醇汽油的各种添加剂配方后，调和出均勻稳定的中比例甲醇汽油。通过研究该比例甲醇汽油的性能，考察其能否在汽车发动机中正常使用，由此得出该甲醇汽油是否适合进一步推广使用。首先是检测中比例甲醇汽油的各项主要技术指标，包括抗爆性、铅含量、馆程及芳烃含量等。在各个指标满足车用汽油标准的情况下，再对甲醇汽油的排放性进行考查。同汽油一样，甲醇汽油燃烧尾气中也会含有常规排放物，主要包括CO、NOx以及烟尘微粒等，随着甲醇的掺入，一定数量的非常规排放物（如甲醛等）也会产生。本实验会选取对环境影响较大的甲醛、一氧化碳、碳氧、氮氧化物进行排放性分析。最后，对甲醇汽油的环境影响及使用经济性进行分析，探讨应用推广的经济及环境基础。

5.1甲醇汽油的主要技术指标检测

首先是稳定均勻的中比例甲醇汽油的配制。以M25为例，甲醇汽油的具体配方如下：甲醇（含水小于4%）25%，93#无铅汽油75%，总添加剂7%-10%（占甲醇汽油总体积的百分比），总添加剂包括稳定添加剂（乳化剂+助溶剂）、缓蚀剂、抗溶胀剂以及乙基叔丁基酸。添加量或含量分别为3%-4%，0.25g/L、1%-3%、2%-4%。混合方式为：向甲醇中加入一定量的稳定性添加剂，使其成为变性甲醇，然后将变性甲醇加入汽油中，最后加入其他添加剂，搅拌均勻后静置即可。

查看现有GB17930-2006标准，它对我国车用汽油的各项指标及试验方法都做出了明确规定。用配好的M25取样检测，得到主要指标检测结果，并同标准作对比，结果见表5.1。

第六章结论和展望

6.1结论

（1）针对中比例甲醇汽油，本实验借助微乳理论，进行了甲醇与汽油的调和实验。选出了提高二者相溶稳定性的添加剂。稳定性添加剂主要由乳化剂和助溶剂组成。乳化剂是在值理论的基础上，由油酸op-10和复配出来的。助溶剂为直链的正辛醇。其中，当二者的体积比为1：1-2：1时，稳定性添加剂用量最少，效果最好。实验分析了对稳定性影响最大的两个因素：含水率和温度。随着含水率的升高和温度的下降，甲醇汽油稳定性易受到破坏。要控制体系含水率低于4%，且使用温度不能过低。所以，使用中要保持运输及储存装置的干燥。

（2）对于腐蚀问题，首先通过腐蚀试验，得到了不同的金属片在中比例甲醇汽油中的腐蚀结果。试验结果表明，与纯汽油相比，甲醇汽油对金属有更强的腐蚀。再根据金属片的腐烛试验及缓蚀剂的缓蚀机理，得到了苯并三唑、苯胺、咪唑啉组成的复合缓蚀剂。三种物质的最佳质量配比为4：1：1。当添加量为0.25g/L时，具有明显的缓蚀效果，能使腐蚀减缓80%左右。

通过溶胀试验，得到了橡胶在不同比例中比例甲醇汽油中的溶胀结果。与纯汽油相比，甲醇汽油对橡胶的改变更明显。根据溶胀抑制原理，得到了丙炔醇、月桂醇、二辛酯组成的溶胀抑制剂，三种物质的最佳质量配比为2：1：2，作用效果明显。

根据馏程测定实验，发现甲醇的加入，会使汽油的蒸发性能发生改变。这样使得甲醇汽油在使用中，更易形成混合蒸汽。这样，大大的增加了出现气阻的可能性。为了改变由于甲醇的加入引起的蒸发性偏差，本实验在混合燃油中加入了一定比例的乙基叔丁基醚，加入添加剂之后的混合燃油，蒸发性指标满足我国车用汽油技术要求（GB19730）相关标准。

（4）在前面几章的研究基础上，本章对所配中比例的甲醇汽油进行了相关性能研究及毒性、环境影响、经济性分析。首先，在合适的添加剂配方下，配制稳定的中比例甲醇汽油，性能测试结果表明，所配甲醇汽油满足车用汽油技术标准，而且在常规排放物方面，排放性能优于汽油，在甲醛排放方面，虽然量有所增加，但可以通过净化装置控制。总的来说，甲醇汽油毒性危害不大，直观效益明显，社会效益不可估量。若研究推广使用，不仅能够节约能源，更是对和保护环境做出了一定贡献。

参考文献（略）