工业甲醇燃料化应用问题的探讨

钟庆有　周思安

摘要：对甲醇液体燃料进行了探讨，讨论了其可行性以及优势，分析了水分在甲醇液体燃料起到的效果，并且针对存在的问题研究了掺水的可行性，调查了厦门地区甲醇液体燃料掺水情况，对甲醇液体燃料应用进行了展望。

关键词：甲醇液体燃料；水；应用；闪点；热值

中图分类号：TQ223.121文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0238—02

1甲醇液体燃料应用背景

随着石油资源的日益枯竭及其带来的严重环境污染问题，国内外将目光转向了更加节能环保的新能源的开发和利用。而在近年来，由于城市内禁止燃煤、液化气涨价和石油价格剧烈波动等因素的影响，在考虑环保和价格方面的问题下，甲醇液体燃料作为替代能源在生产生活中的作用慢慢的凸显出来。

2甲醇液体燃料理论依据

甲醇液体燃料指的是一种以甲醇为主，部分混合有乙醇、丙醇等多元醇类和极少量的烷烃，并且适当的添加一定量的添加剂的液体燃料。此外也被Vulcan-Cincinnati 组织称呼为“甲基燃料”以及根据添加剂的变化也被称为“醇基燃料”、“生物醇油”、“醇化油”等等。

甲醇是无色透明、易挥发、易燃的液体，抗爆性能好，含氧量高，燃烧后的废气排放比柴油和液化气少，具有燃烧充分的优势，因此是优质的清洁燃料。诺贝尔化学奖获得者George A.Olah教授就提出了“甲醇经济”的概念：甲醇主要作为碳循环中能量的载体，可以实现从CO2到甲醇再到CO2的绿色能源循环[1]。而作为替代能源，甲醇液体燃料有如下特点。

（1）甲醇液体燃料原料来源广，以煤炭、重油、天然气或生物质等为原料进行生产甲醇的工艺简单，技术成熟，国内产量逐年累计上升。据统计，2013年全国精甲醇累计总产量达到了2878万t。此外，甲醇液体燃料可以通过煤炭液化技术和生物质生产再生能源技术等直接获得，因此规模化生产甲醇液体燃料的成本远低于其他清洁燃料，市场竞争力较大。

（2）甲醇液体燃料热值较低，蒸发潜热大。通过试验可知，甲醇液体燃料的热值一般能达到20100～26000kJ/kg，仅是柴油、液化气等高热值燃料热值的60%左右，属于低热值液体燃料。纯物质在其相态变化（温度不变化）时所吸收或放出的热称为潜热。从液态到气态的变化过程中所吸收的热称为蒸发潜热，而甲醇液体燃料蒸发潜热为1130kJ/kg，是汽油的4倍多[2]。因此，采用雾化燃烧的方式可以使甲醇液体燃料的性价比更高。

（3）甲醇液体燃料闪点不高，通过测定，其闪点为16℃左右，根据液体燃料关于闪点的分类，属于中闪点液体燃料（-18～23℃）；查化工手册可知，原料甲醇沸点只有647℃，因此调配后的甲醇液体燃料沸点在647～200℃间，属于较易燃烧的燃料。因此，在生活生产中对于甲醇液体燃料的应用需要特别的注意。

（4）甲醇液体燃料是一种清洁能源。由于原料甲醇本身含氧，调配后甲醇液体燃料燃烧时需氧较少，燃料燃烧充分，呈蓝色火焰，烟气中不含有炭黑，仅含有二氧化碳和水，并且由于硫含量极低，燃烧后烟气中基本不含硫化物。但未燃尽的甲醇液体燃料气体对眼睛有强烈的刺激作用，并可使人致盲。

（5）甲醇液体燃料适应面广。甲醇液体燃料适用于城市餐饮业炉灶、中小型锅炉、居民家用灶具及工业炉窑，但由于性能与其他燃料的区别，需要使用专用的燃烧设备[3]。

3甲醇中掺水的问题

由于甲醇存在闪点低，热值不高的问题，所以不能直接应用做燃料，所以应该适当的添加一定量的添加剂实现闪点和热值的提高，从而达到燃料正常使用的目的。而目前甲醇液体燃料供应单位基本都是小微型的民营企业，企业自身条件使得企业在大规模规范化生产以及对产品的研发改进等方面受到一定限制。由于甲醇液体燃料是一种多组分的混合燃料，国标主要是对主要成分做了明确规定，对辅助成分的要求只是进行了限制。少数企业为了降低成本，在甲醇液体燃料的配方上不太规范。

基于成本上的考虑，很多厂家选择在甲醇液体燃料的调配过程中添加水作为添加剂，含水可以提高开口闪点，提升了产品储存的安全性，但是有的厂家为了降低更多成本而添加了过量的水，甚至燃料中甲醇含量在75%以下、密度达到085（体积），很大程度上降低了热值，最后反而影响燃烧的效果。而在使用中发现甲醇液体燃料中掺水存在着以下的问题。

3.1掺水后容易造成系统腐蚀

在许多厂商对甲醇液体燃料的调配时，受场地和技术水平的影响，存在很多不确定性的问题，导致存在游离状的水，而这一部分的水分会直接引起金属的化学和电化学腐蚀，并且在燃料中可能含有的某些含硫及酸性腐蚀物质会溶解在水中时，与金属反应，会加快金属的腐蚀过程。处于游离状态的水对金属的危害很大，它能腐蚀各种设备和钢制零件，如钢油罐、油桶、管道、阀门等零件。水分对低合金钢有较强烈的腐蚀作用，也腐蚀铜和锌等有色金属，对青铜不产生腐蚀，溶解在燃料中的微量水分只引起低含量钢铁腐蚀[4]。

3.2含水量对燃料的低热值有双重的降低作用

水不属于燃料，因此会降低甲醇液体燃料的热值，影响燃烧效果。在甲醇液体燃料燃烧过程中，由于水本身无法燃烧，必须得由甲醇燃烧后提供热量使其汽化为水蒸气，使得燃料燃烧的热值转换效率下降，热值降低。

3.3掺水会对燃烧效果产生影响

由于在甲醇液体燃料中，水是不具有燃烧效果的，因此在燃烧过程中会影响燃料中甲醇的燃烧。主要是因为甲醇需要提供部分的热量使水分蒸发，降低燃料的热值，并且由于燃料掺比的关系，燃烧出口的燃烧效果有限，会出现燃烧过程断断续续的情况，如果含水量过多，燃烧过程还有可能被中断。

4甲醇液体燃料掺水的实际应用

在实际应用中，甲醇液体燃料的使用事故，很大一部分原因可能是由燃料中掺水的关系。为此，笔者主要调查了厦门市场的甲醇液体燃料掺水的情况，发现主要存在如下问题。endprint

一部分产品掺水量过多，达到25%以上，使得甲醇液体燃料密度为0.85以上。其中主要有厦门火焰山新能源科技有限公司、厦门绿洁宝能源科技有限公司、厦门双赢能源科技有限公司、厦门中邮陆航油气有限公司以及厦门金锐新能源有限公司等。还有直接使用精甲醇作为原料的，主要有厦门圣大新能源科技有限公司。

通过上文对掺水的分析可以知道，掺水不容易实现热值和闪点的提高，还会带来更多的问题，因此可以认定掺水的方法不佳。而直接使用精甲醇也存在巨大的安全隐患。精甲醇为有毒化工产品，闪点低，挥发性强，对人体有显著的麻醉作用，对视神经危害最为严重，吸入浓的精甲醇蒸汽时会出沉醉、头痛、恶心、呕吐、流泪、视力模糊和眼痛等，需要数日才能恢复。

近年来，市场上出现了新产品“生物醇油”，指的是以低碳醇和醚类、酯类等替代石油产品烃类作为热值增效剂，经化学勾兑和物理络合合成的一种高清洁的燃料，其原料仍然为以甲醇为主的醇类，一样属于甲醇液体燃料，而非生物燃料。

厦门鑫烨盛能源科技有限公司通过多年对甲醇液体燃料的研究，从提升甲醇燃料化应用的技术水平，与生物质能源的综合利用，以生物柴油作为添加剂，替代水以及其他添加剂的作用，可以提高甲醇液体燃料的热值，克服此类燃料因热值低而不能让客户满意使用的缺点，同时还可以提高甲醇液体燃料的闪点，大大提高使用和储存的安全性，减少相关事故的发生[5]。其中，生物柴油为生物质能源，符合国家新能源政策的导向，并且通过生物柴油提高甲醇液体燃料的闪点和热值，通过甲醇改善生物柴油的燃烧效果，提升产品质量。

5甲醇液体燃料应用的展望

通过对甲醇液体燃料的研究发现，由于甲醇的特性决定了作为燃料应用必须达到燃料的标准，需要一定的技术改善，而水作为常见的添加剂在甲醇液体燃料中的作用弊大于利，因此在应用中会被逐步替代，接下来厂家应该研发出热值和闪点更高的产品来满足市场的要求，以科学地应用新能源。

参考文献：

[1] 张全，林飞，王宝璐，等.关于醇经济产业链的思考[J].化工进展，2010（29）：17～20.

[2] 张瑞，王亚妮，李峰，等.环保民用燃料的现状及研究进展[J].化工新型材料，2012，40（5）：22～23.

[3] 傅学政，管天球，许朝晖，等.醇基燃料高效燃烧技术研究。湖南科技学院学报，2006，27（5）：73～75.

[4] 肖贵和.节能减排的柴油替代品[C]//中国农村能源行业协会.新型液体燃料技术发展前景研讨会文集.北京：中国农村能源行业协会，2008.

[5] 周思安.一种甲醇液体燃料及其制备方法[P].中国专利：ZL 2013 10126629.6，2013.04.15，2013-09-30.endprint