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1.3 甲醇-汽油

1.3.1 甲醇-汽油發展現狀

中國石油天然氣集團公司和國家海關總署2011年12月底公布的數據顯示,2011年我國共生產原油2.04×108t,進口原油2.54×108t、成品油4.06×107t,中國已成為僅次于美國的世界第二大石油進口國和消費國,原油對外依存度達到56.5%,已超過國際公認的原油對外依存度警戒線(50%),我國石油安全已成為亟待解決的重大問題。在我國整個石油消費市場中,交通燃料消耗占70%以上,而這其中的70%來自汽車消耗。再者汽車量日益增加,汽車尾氣對環境的影響日益嚴峻。因此尋找資源豐富,環境友好,經濟可行的車用代用燃料顯得極為迫切。

甲醇的若干燃料性能與汽油相近,主要原料煤豐富易得且價廉,生產工藝簡單成熟,能提高我國煤資源的綜合利用水平,全面帶動煤炭化工產業結構調整,提高產業的綜合效益,符合我國國情,成為車用替代燃料的首選,具有特殊的現實意義和戰略意義。

甲醇汽油與汽油相比,具有辛烷值高,抗爆性好,理論混合氣熱效率高,氣化潛熱高,含氧量高,C/H低,燃燒充分,CO、HC和NOx排放量減少等優點,達到節能環保的效果。但是由于甲醇自身的一些物理化學特性,使得混合后的甲醇-汽油特性與汽油自身相比發生了很大的變化。首先是甲醇-汽油的燃料特性。甲醇汽油是指將甲醇摻入汽油制作出的車用燃料。由于甲醇的摻入,與汽油相比,甲醇汽油的燃燒性發生了明顯改變。另外,甲醇的氧含量為50%,理論空燃比僅相當于汽油空燃比的44%。摻入甲醇將使汽油空燃比下降。摻入越多,下降越大。M15甲醇汽油的氧含量為7.15%,用作汽車燃料,發動機適當調整即可適應。M85甲醇汽油的氧含量為42%,M100甲醇汽油的氧含量為50%。這種高含氧燃料空燃比較低,普通汽車的發動機難以適應,要專門設計發動機以適應M85和M100甲醇汽油。但是甲醇的辛烷值較高,在汽油中摻入可改變其辛烷值,燃燒時能提高發動機的壓縮比,從而提高發動機的功率。使用M15甲醇汽油的發動機功率可提高約2%。辛烷值是表示汽化器式發動機燃料的抗爆性能好壞的一項重要指標。如果汽油的辛烷值不斷提高,則汽車制造廠可隨之提高發動機壓縮比。這樣既可提高發動機功率,又可節約燃料,對提高汽油的動力經濟性能有重要意義。此外,甲醇在生產和燃燒過程中會產生少量的甲醛或甲酸。因此,甲醇汽油對發動機有一定的腐蝕性。汽油是不良溶劑,對橡膠材料無侵蝕作用。而甲醇是一種良溶劑,因而甲醇汽油對汽車供油系統或油泵中的橡塑密封件都有溶脹作用。

目前甲醇汽油的全面推廣和應用所面臨的主要問題是由于甲醇與汽油極性的差異,存在低溫相穩定性問題,影響到甲醇汽油儲運和安定性;此外,甲醇的蒸氣壓比汽油低,甲醇與汽油混合后,混合燃料中會產生低沸點共沸物,對拉烏爾(Raoult)定律呈正偏差,汽油機產生氣阻的可能性增加。因此,提高穩定性以及消除氣阻這兩方面成為甲醇汽油急需解決的問題。

目前,通常是向甲醇汽油中添加不同類型添加劑來解決上訴問題,比如相穩定劑正丁醇,改善冷啟動的活性過氧化物或低沸點醚化物,腐蝕抑制劑苯并唑和吡啶酮的復合物等。甲醇汽油使用中存在的問題正在逐漸被解決和完善,但是有關的應用基礎理論和配套工藝技術的研究還很少。隨著中國對石油需求量的日益增大,發展現有的車用能源替代品甲醇汽油顯得越來越緊迫。

1.3.2 甲醇-汽油相穩定性影響因素分析

甲醇含羥基,具有較強的極性,可與水無限互溶。而汽油主要由C4~C12脂肪烴和環烴類,并含少量芳香烴和硫化物的一個低極性多組分混合體系,但與甲醇在很大比例范圍內互不相溶。并且兩者之間的相容性還受到汽油組分、甲醇加量、含水量和外界環境溫度的影響。

1.3.2.1 汽油組分

汽油含有C4~C12脂肪烴和環烴類以及少量芳香烴和硫化物,是一個低極性多組分混合體系。汽油中不同組分對甲醇汽油穩定性的影響不盡相同。王幼慧的實驗表明,在水含量約200mg·kg-1時,5.0%(V)甲醇分別與直餾汽油、烷基化油、催化裂化汽油、催化重整汽油調合,各體系相分離溫度相差很大,分別為18.0℃、21.0℃、-2.0℃、-66.0℃。其中直餾汽油的主要組分是直鏈烷烴和環烷烴,烷基化油的主要組分是直鏈烷烴,催化裂化汽油的主要組分是不飽和烴,催化重整汽油的主要組分是芳香烴。其含量高達73.8%(m),由此可見,芳烴有助于甲醇汽油體系的相穩定性。A.I.uelenchuk等測定了不同組分汽油與5.0%(V)甲醇調和后的各體系相分離溫度,也得到類似的結論,即芳烴含量越高體系相分離溫度越低,不飽和烴和直鏈烷烴含量越高體系相分離溫度越高。這主要是由于芳烴有顯著的極性和氫鍵親和力,可以降低甲醇與汽油之間的極性差,使其穩定性增強。

F.Nasrollahi等用連續熱力學方法計算了甲醇汽油混合體系液-液平衡點,也說明了汽油中芳烴含量越多甲醇汽油體系越穩定,但直餾汽油或直鏈烷烴含量的增加則會降低甲醇汽油體系的穩定性。其原因是相同溫度下,芳烴與甲醇的互溶性比直餾汽油或直鏈烷烴與甲醇的互溶性要好。付文慧等系統考察了汽油中不同組分的物質對甲醇汽油穩定性的影響,研究發現芳烴含量越高其甲醇汽油互溶性越好。實驗將幾種純烴與5.0%(V)甲醇調和,分別測定各體系相分離溫度,發現甲苯與甲醇的相分離溫度最低,其次是異辛烷,然后是正庚烷,最后是正壬烷。由此可見,甲苯與甲醇的互溶性很好;直鏈烷烴鏈長越長,與甲醇的互溶性越差;直鏈烷烴異構化程度越高,與甲醇的互溶性越好。一般情況下,芳香烴極性強于不飽和烴,強于異構烷烴,強于正構烷烴,正構烷烴鏈長越長極性越弱,根據“相似相溶”原理,極性越強與甲醇互溶性越好,因此,汽油不同組分的體積分數會影響甲醇汽油相穩定性。

此外,汽油的異構化程度即異構烷烴的含量也是影響甲醇汽油體系的關鍵因素。周瑞等人通過研究發現,汽油中烷烴的異構化程度增加能夠促進其對甲醇的溶解。

1.3.2.2 甲醇含量

不同系列的甲醇汽油穩定性不同,甲醇汽油體系存在有甲醇分子間氫鍵的作用力和甲醇與汽油、汽油與汽油之間的分子作用力,當甲醇的含量較少時,甲醇與汽油分子間的作用力強于氫鍵的作用力,表現出良好互溶性。隨著甲醇含量增加,甲醇分子間氫鍵作用力強于汽油分子間的作用力,互溶性降低。施加外力,可以促進汽油在甲醇中的分散,體系均處于相穩定狀態。高于臨界溫度,甲醇可與汽油以任意比例互溶。楊學軍等人研究了常壓下不同甲醇含量對70#汽油的互溶情況。不含水的甲醇與汽油在溫度高于28℃時能完全互溶,低于此溫度就有可能出現分層現象。當甲醇含量小于8%和大于70%時,甲醇與汽油互溶性很好,甲醇含量在8%~70%之間時,二者會發生分層。圖1.6為常壓下甲醇與70#汽油的互溶情況。

圖1.6 甲醇-汽油體系相圖

1.3.2.3 水含量

甲醇極性很強,可以與水以任意比互溶,因而純甲醇具有很強的吸水性。水會與甲醇形成氫鍵,新的氫鍵作用力打破體系的原始平衡狀態,需要外力促使體系產生新的平衡,如升高體系溫度、使用大量相穩定劑等。Lykovop等研究發現,含5%(V)甲醇和1.7%(V)異丁醇的甲醇汽油,水分含量為0.02%(V)時,相分離溫度為-40℃,水分含量增加到0.1%(V)時,相分離溫度升高為-5℃。崔玲以2號調合油為基礎(2號調合油組分即催汽:甲醇:裂汽:異丁醇=74:5:20:1)。當水含量由283mL·m-3增至1220mL·m-3時,相分層溫度由-32℃升高到0℃。相穩定劑的加入能改善甲醇汽油含水體系的相穩定性。張楠嵩等通過分別在15℃及-25℃的溫度環境中,對含有不同添加劑的甲醇汽油M5、M15以及M30進行調和發現:在15℃下,水含量的增加會使各甲醇汽油體系所需添加劑的用量逐漸增大;對比1%與5%兩種水含量的情況,添加劑用量后者比前者增加了接近10倍;甲醇汽油中甲醇含量也對體系的耐水性也會造成影響。王幼慧發現當含水量大于300mL·m-3時甲醇-催化重整汽油調合油的相分離溫度隨甲醇比例的增加而下降,水含量小于300mL·m-3時則相反。甲醇-催化裂化汽油的調合油中也有同樣的規律,但水含量約以500mL·m-3為界。

1.3.3 甲醇汽油相穩定劑使用現狀

目前,甲醇汽油所用的相穩定劑有醚類、酮類、高級醇類、低碳雜醇類、脂肪烴類、脂肪酸類、芳香族化合物類、非離子表面活性劑類、縮醛(酮)類、天然油脂衍生物類、脒類、聚醚胺類、酯類。液體互溶遵循“相似相溶”的原理,即溶劑和溶劑分子間力與溶質和溶質分子間力近似相等,則兩相互溶性好。

1.3.3.1 醚類

醚類甲醇汽油下相穩定劑主要包括甲基叔丁基醚、仲丁基甲醚類,或者是二者的混合;以及乙二醇二乙醚、乙二醇一甲醚類和四氫呋喃類等。一般單獨采用醚類化合物為相穩定劑時用量在5%~15%之間,而加入醇類化合物后醚類相穩定劑的量可以降低到4%以下。宋樹新等開發的甲基叔丁基醚、仲丁基甲醚相穩定劑,當含量為5%~15%時,可以將汽油組分為65%~85%、甲醇為10%~20%的甲醇汽油體系的相穩定溫度降低到相對較低值。姜彬等采用乙二醇二乙醚和乙二醇一甲醚為相穩定劑,加入少量醇做助劑,能使相穩定劑量降低到2%~4%。醚類相穩定劑應用時有很好的相容性和冷起動性、不污染環境、生產成本低、與無鉛汽油相比有較高的應用價值和經濟價值。

1.3.3.2 酮類

酮類甲醇汽油相穩定劑主要包括丙酮、丁酮等。張明全開發了以丙酮作為相穩定劑,當含量在4%~8%時,可以將甲醇40%~60%、商品汽油20%~60%的甲醇汽油體系,相穩定溫度降低到相對較低值。酮類相穩定劑具有不分層、無氣阻、抗爆性能好等優點。

1.3.3.3 脂肪醇類

脂肪醇類甲醇汽油相穩定劑主要包括丙醇、異戊醇、正丁醇、異丁醇、戊醇、己醇、庚醇等。賀煥然等開發的無水乙醇、叔丁醇、異丙醇或異丁醇相穩定劑當含量為0.5%~4%時,可以將甲醇占清潔燃料總體積的5%~30%的甲醇汽油體系,相分離溫度降低到-15℃,因而具有較好的貯存穩定性。該清潔燃料與90#商品汽油相比,辛烷值高、價格低廉,而且功率、燃油消耗率和尾氣排放量等性能指標都有明顯改善,具有顯著的社會和經濟效益。

低碳雜醇類甲醇汽油相穩定劑主要包括雜醇油提煉異戊醇后的剩余物,包括正丙醇、異丁醇、正丁醇、異戊醇、活性戊醇等混合物。研究表明:添加少量雜醇就能顯著地改善甲醇汽油混合燃料的低溫互溶性,在-10℃時,雜醇用量也只有5.6%,雜醇的增溶效果略優于正丁醇,同時,加入雜醇后飽和蒸氣壓明顯降低,最大值為460mmHg,低于SYB所規定的汽油標準,可抑制氣阻的形成,雜醇對提高辛烷值與甲醇大體相當。

1.3.3.4 酯類

酯類甲醇汽油相穩定劑主要包括脂肪醇與脂肪酸、無機酸合成的酯類。我們課題組前期已經系統研究過一系列乙酸酯作相穩定劑對甲醇-直餾汽油體系相穩定性的影響。實驗表明:在實驗溫度-30~40℃范圍內,C3~C7乙酸酯皆對M15、M30、M50、M65不含水和含水甲醇-直餾汽油體系有一定的助溶效果;乙酸丁酯和乙酸戊酯相比于其它酯對各不含水體系有較好的助溶效果,在加量約5%時開始產生助溶效果,約10%時保持體系在0℃處于相穩定狀態;乙酸異戊酯相比于其它酯對各含水體系有較好的助溶效果,特別是對M50和M65兩含水體系,分別在加量約17%和13%時開始產生助溶效果,約30%和20%時保持體系在0℃處于相穩定狀態。Anders Jonsson等人研究了以脂肪醇與無機酸亞硝酸合成的酯類亞硝酸甲酯作為相穩定劑,能顯著地改善甲醇汽油混合燃料的低溫互溶性。

1.3.3.5 烴類

脂肪烴類甲醇汽油相穩定劑主要包括高碳的飽和烷烴或環烷烴,包括2-甲基丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等。張成如開發了以正己烷作為相穩定劑,加入5~10份表面活性劑作為助劑,能使相穩定劑量降低到30份左右。但其中高碳的飽和烷烴或環烷烴組成,存在成本問題,增加了甲醇汽油的造價。使用開發的甲醇汽油復合添加劑調和制成的甲醇汽油,具有穩定性好、便于儲運且長時間和低溫存放也不發生相分離和沉淀現象的特點,綜合起來,生產的成本較低。

芳香烴類甲醇汽油相穩定劑主要包括苯、甲苯、二甲苯等。付文慧等人發現甲苯可以改善甲醇汽油的抗水性能和低溫穩定性,減少相穩定劑的用量。張柏義發明一種甲醇汽油,采用0.5%~1.5%的二甲苯作為相穩定劑。它具有抗爆性好、穩定性好、不具腐蝕性和造價低等優點。陳慶福等發明了M10-M80甲醇汽油及MxEx雙醇汽油的制備方法。雙醇汽油的組成是基礎油、甲醇、乙醇和添加劑。其添加劑組成為:苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丁醇、叔丁醇、異丙醇、T501、PEA。采用本發明技術制備的甲醇汽油和雙醇汽油性能穩定,長期存放不分層、不變質、動力性能好、環保,與同標號汽油比較,尾氣排放僅為國標油的百分之一。

1.3.3.6 脂肪酸類

脂肪酸類甲醇汽油相穩定劑主要包括油酸、環烷酸、乳酸等。王建業在專利中公開了以油酸作為相穩定劑,加入5%~20%MTBE作為助劑,能使相穩定劑量降低到10%左右。油酸能起到互溶效果,促進醇基車用燃料的穩定周期,可滿足使用要求。但油酸是一種酸性物質,加入甲醇汽油中對發動機燃燒不利。

1.3.3.7 非離子表面活性劑類

非離子表面活性劑類甲醇汽油相穩定劑主要包括吐溫(Tween)系列、司盤(Span)系列、脂肪醇聚氧乙烯醚。向勝樹開發了以吐溫-20或吐溫-80作為相穩定劑,加入1%~2.2%叔丁醇作為助劑,能使相穩定劑量降低到0.3%~1.8%。該發明耐水性好,甲醇摻入量大,使用中不分層、穩定性好;用于汽油發動機,結構不作改動,燃燒效果好,產生的一氧化碳和氮氧化合物量較汽油明顯降低,利于環境保護,是較為理想的車用替代燃料。

翟雁萍開發了以脂肪醇聚氧乙烯醚作為相穩定劑,加入一定量醚、醇作為助劑,能使相穩定劑量降低到0.1%~10%。加入開發的組合物用于甲醇和汽油混配,使之互溶性好,且可提高甲醇汽油和相關理化性能。

1.3.3.8 縮醛(酮)類

縮醛(酮)類甲醇汽油相穩定劑主要包括乙氧基甲氧基甲烷、二甲氧基甲烷等。以乙醇、甲醇以及30%甲醛水溶液為原料,強酸性陽離子交換樹脂Amberlyst35為催化劑,通過縮醛反應,制備乙氧基甲氧基甲烷,可用作甲醇汽油的增溶劑。該制備方法步驟簡單、原料易得、轉化率較高、分離方式簡易可行,適宜于實現工業化生產。胡教平采用二甲氧基甲烷作為添加劑,將甲醇含量提高到50%~65%,并提高了甲醇汽油的貯存穩定性。從調整油、機配伍條件入手,解決了因甲醇熱值低隨其含量增加甲醇汽油的動力性,經濟性下降的矛盾,提高了實用性。由于其汽油含量僅占25%左右。如能得以推廣,可使車用汽油產量從現基礎上增加三倍。

1.3.3.9 天然油脂衍生物類

天然油脂衍生物類甲醇汽油相穩定劑主要是脂肪酸甲酯,即生物柴油,生物柴油一端具有與汽油結構相近的長鏈烷基,一端具有與甲醇結構相近的甲酯基,因而可以作為甲醇汽油的相穩定劑。李搏等開發的生物柴油相穩定劑,當含量為1%~5%時,可以將石化汽油65%~90%、甲醇9%~30%的甲醇汽油體系,相穩定溫度降低到相對較低值。本發明具有成本較低、低溫冷啟動好、夏天不氣阻、對橡膠不腐蝕等特點,同時將生物柴油產業與甲醇汽油產業貫穿,有利于促進替代能源的全面發展。

1.3.3.10 脒類

脒類甲醇汽油相穩定劑主要有正庚脒等。正庚脒是一種在碳原子上連有一個氨基和一個亞氨基的化合物,烴基端作為疏水基,易溶于有機相,脒基端作為親水基,易溶于水相或極性較大的有機相。甲醇汽油加入脒后,相當于在烴類和醇分子之間架設了一座分子連接橋,增加了相平衡的穩定性,使互溶能力增強。對亞氨基和氨基的極性比較可知,亞氨基上的電子云密度更大,更易于和吸收的水分子形成氫鍵。當甲醇汽油中加入脒后還可以吸收的二氧化碳首先和亞氨成鹽,此時氨基與水和甲醇形成的氫鍵并沒有破壞。在敞口體系中,加入脒互溶劑配制的甲醇汽油48h仍可保持相平衡。任濤采用脒類互溶添加劑以解決醇類汽油分層問題。采用的技術方案是:異丁醇5~12份、異戊醇5~12份、正庚脒0.5~1.5份、抗溶脹劑1~5份。該體系中添加水分高達6%時仍然穩定,提高了生產、運輸和儲存中的穩定性。

1.3.3.11 聚醚胺類

李治等研究了一種聚醚胺及其生產方法。它能使甲醇汽油的互溶抗水性、防止氣阻、酸中和能力同時獲得提高,甲醇汽油的添加劑配方和生產過程得以簡化。該聚醚胺由己胺和環氧乙烷加成而得,實驗表明,它與占總重量2%~3%的丁醇或者辛醇其中的一種合用,可使甲醇汽油抗水能力達到1%~2%。其中x+y=6,結構式如圖1.7所示。

圖1.7 己胺和環氧乙烷加成產物聚醚胺結構式

1.3.4 甲醇-汽油清凈性影響因素分析

1.3.4.1 沉積物生成的影響

20世紀80年代,電控噴射(PFI)技術迅速發展,發動機結構得到優化,噴油嘴精密度提高,但積炭問題日漸突出,影響著汽車行駛速度及汽油燃燒效率,造成環境污染,縮短發動機使用壽命。汽油機清凈性主要受到沉積物的影響,根據生成區域的不同,沉積物主要分為噴油嘴沉積物(PFID)、進氣閥沉積物(IVD)和燃燒室沉積物(CCD)。Yusmady等通過熱表面沉積實驗發現,熱表面溫度、燃料最大蒸發率點(EMP)溫度及環境濕度對沉積物的生成都有一定的影響。沉積物生成的熱表面溫度顯示了不同油滴的表面反應情況;熱表面溫度低于EMP溫度比在EMP溫度附近更易生成沉積物;環境濕度越高越易生成沉積物。此外,不同沉積物的生成還有其不同的影響因素。

1.3.4.1.1 PFID生成的影響

在汽車停運時,發動機處于熱浸狀態,燃油噴嘴頂部的溫度驟然升高至100.0℃左右,在此條件下,烯烴易發生氧化和聚合反應生成膠質和樹脂狀沉積物,即噴油嘴沉積物(PFID)。大量實驗研究表明,汽油中烯烴組分的存在對噴油嘴沉積物(PFID)的生成有較大的影響。Richardson等實驗研究表明烯烴含量較低時,單烯烴對PFID生成影響較小,而二烯烴影響十分顯著。Tupa等實驗研究發現烯烴總含量在20.0%以下PFID生成較少,在20.0%~40.0%最易生成PFID。此外,Kim等的實驗研究表明,O2、N、S等極性物質會縮短燃料氧化誘導期從而加速PFID的生成。

有資料顯示,噴油嘴上6μm厚的沉積物將降低20.0%的噴油量,而且會改變噴霧形狀。當積碳對噴油嘴的污染造成噴油嘴的堵塞率超過10.0%以后,發動機的驅動性能明顯變差,甚至點不著火,燃油經濟性降低,排放惡化。

1.3.4.1.2 IVD生成的影響

進氣閥溫度影響著IVD的生成。Cheng的單缸發動機實驗研究表明,進氣閥溫度在190.0~280.0℃之間IVD都可能生成,其中在190.0~250.0℃間生成較多,以230.0℃生成最多。Esaki等研究表明,IVD生成大致是在230.0~350.0℃。燃油組分也影響著IVD的生成。Nishizaki等實驗研究表明IVD生成量會隨汽油中烯烴含量的增加而增多,但受單環和二環芳烴含量的影響不大。徐小紅等人進行了醇類汽油清凈性研究,研究表明在汽油中添加甲醇、乙醇等醇類物質可減少IVD生成量。

沉積物在進氣系統、進氣閥上的堆積,會干擾進氣閥的密封,造成閥門關閉不嚴,導致竄氣嚴重,同時沉積物的存在減少了發動機容量的有效性并限制了最大功率,最終導致發動機驅動性變差、功率降低、排放污染物和油耗增加。

1.3.4.1.3 CCD生成的影響

CCD生成的主要影響因素是燃油組分,其中最關鍵是高沸點化合物和不飽和化合物。Kim等研究表明,汽油中各組分沸點相同時,芳烴最易生成CCD,其次是二烯烴和單烯烴,烷烴生成CCD最少。Masato等用兩沖程內燃機和蒸壓器測定燃料和潤滑油組分對CCD生成的影響,實驗表明,CCD主要來源于潤滑油中的有灰型清凈分散劑,且低壓條件下更易生成CCD。徐小紅等實驗研究表明醇類汽油可減少CCD生成量。Tsukasaki等研究了燃用甲醇汽車的CCD情況,發現其CCD主要來源于潤滑油,由甲醇生成的CCD較少。

大量實驗研究總結出了不同類型汽油主要組分烷烴、烯烴和芳烴含量對汽油機沉積物生成的影響,如表1.3所示。由表1.3可以看出,影響三大沉積物生成的汽油組分主要是烯烴和多環芳烴,易產生沉積物的汽油是催化裂化汽油和含多環芳烴的催化重整汽油。

表1.3 汽油組分與汽油機沉積物的關系

燃燒室沉積物的形成會引起三種不良后果:①壓縮比和混合氣溫度提高,使其對汽油辛烷值的要求高于原設計值,引起辛烷值增加需要;②由于燃燒室沉積物增加,會引起燃燒室溫度升高,從而導致NOx排放增加;③增加活塞頂部和鋼蓋之間的機械干擾,引起積碳敲缸,從而影響發動機壽命,嚴重時還會導致發動機的損壞甚至報廢。

1.3.4.2 甲醇組分對汽油清凈劑效果的影響

目前,市售甲醇汽油清凈劑并非專用添加劑。許多研究者就甲醇對汽油清凈劑作用效能的影響進行了研究,建議篩選或研制專用于甲醇汽油的清凈劑。董元虎[45,46]等采用恒溫成焦板模擬實驗方法和高、低溫斑點分散實驗方法進行了甲醇汽油對汽油機油(15W/40SF)清凈分散性的影響實驗研究,實驗結果表明隨著甲醇含量的增加,汽油機油的成焦量逐漸增大,在M50時達到最大,然后趨于平緩;而高低溫分散系數隨甲醇含量的增加逐漸減小,分散能力下降。表明甲醇會減弱清凈分散劑的作用效能,可能原因是:甲醇進入汽油機油的溶解稀釋作用,使汽油機油中的高分子聚合物溶解度變小,導致粘度指數改進劑從汽油機油中沉淀出來并生成油泥。

再者,甲醇與汽油機清凈劑混合后,會使其中的抗乳化劑和減磨劑失去作用效能;而且對控制汽油機沉積物生成和汽油機磨損的抗氧化劑也有干擾,使汽油機清凈劑抗氧化性能減弱,導致其變質,從而無法控制沉積物的生成。此外,甲醇汽油燃燒產物甲酸和甲醛對汽油清凈劑也有影響,并且甲酸和甲醛的量隨著體系中甲醇含量的增加呈線性增長。甲酸與呈堿性的清凈分散劑中和,快速消耗其含量,嚴重影響汽油機膠質的生成,而且甲酸還會使減磨劑分解和腐蝕發動機部件;甲醛沸點僅-21.0℃,容易揮發,剩余的水分稀釋了清凈分散劑,使其濃度降低,作用效能減弱。因此,甲醇汽油要求汽油清凈劑具有強堿性、良好的酸中和能力、良好的黏溫性、良好的抗乳化性能、良好的抗氧化性能和良好的抗磨性等。

目前中國石油蘭州潤滑油研究開發中心研制的SJ10W-30甲醇汽油專用潤滑油,經汪利平等行車試驗研究表明該潤滑油適用于M0-M100甲醇汽油,完全滿足甲醇汽油發動機使用性能要求。但針對甲醇汽油在我國的應用前景,仍需加強對甲醇汽油清凈性的研究,篩選或研制出適用于甲醇汽油的清凈劑。

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