乙醇汽油的发展现状和前景展望

李海军

摘 要：阐述了乙醇汽油的主要特性，目前形式以及发展现状。提出了乙醇汽油发展中存在的问题，如：乙醇汽油的亲水性，检测乙醇汽油中乙醇含量和经济性等。还对燃料乙醇的可再生性、乙醇汽油对发动机的影响、对尾气排放以及对未来的发展前景进行了分析。

关键词：燃料乙醇 乙醇汽油 存在问题 发展现状

中图分类号：TE624 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0098-02

根据目前国民经济的快速发展，我国正在成为汽车生产和使用的消费大国，汽车的总产量和个人持有量逐年增长，汽油的消耗量也随之增加[1]。同时汽车排放的尾气又成为大气环境污染的重要污染源。石油作为一种非再生资源的日益短缺，能源问题已经逐步成为我国经济持续发展的制约因素，所以我们要找到一种可再生的清洁资源来替代我们紧缺的资源已成为我们所面临的重要任务[2]。受资源紧缺、环境污染与能源短缺问题突出，乙醇汽油（Ethanol gasoline）应用而生，并逐渐形成一个产业链。从既具有工业基础、应用价值和保护环境等方面考虑，乙醇汽油是一种较为理想的可再生的清洁能源[3]。乙醇是一种具有较高辛烷值的含氧化合物，将其按适当的比例调入汽油中可以提高汽油的辛烷值，增加汽油中的氧含量，减少发动机内的碳沉淀及CO和碳氢化合物等有毒气体的排放[4]。同时乙醇是一种可再生能源具有良好的应用前景。因此，世界上已有很多国家将乙醇汽油推广使用。

1 乙醇汽油的主要理化特性

乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按照一定比例混配形成的新型替代能源，根据国家标准GB18351—2004中规定乙醇汽油中乙醇加入量（体积分数）为10.0%±2.0%[5]。乙醇调入到汽油中，可以代替MTBE（甲基叔丁基醚）来提高汽油的辛烷值，提高汽油的氧含量，所以乙醇汽油的辛烷值高、抗爆性好，有效改善油品的性能和质量，可以使汽油燃烧充分，还不影响汽车的行驶性能。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，不仅对于节约石油资源、解决我国能源短缺，促进农业生产良性循环、解决陈粮转化，以及减轻环境污染等方面具有显著的优势，符合中国能源替代战略和可再生能源发展方向[6]。

2 乙醇汽油的目前形式

以往使用高辛烷值无铅汽油，都普遍采用甲基叔丁基醚（MTBE）作为无铅汽油添加剂，在美国，由于装MTBE的储罐泄漏而使地下水源受到污染，在世界范围内引起人们对MTBE是否致癌及是否有污染的诸多争议，虽然还没有定论，但目前美国已立法在重新配制汽油中禁止使MTBE[7]。在这种情况下，乙醇替代MTBE的高辛烷值作汽油的添加剂应运而生而。乙醇汽油就是用乙醇替代MTBE加入到汽油中调制而成的无铅车用汽油，目前我国经济的迅速发展，乙醇汽油已经在我国广泛推广使用，不仅可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力，还可以消化陈粮，为粮食相对过剩问题开辟一条新路，同时也保护了生态环境。

3 乙醇汽油的目前应用现状

目前乙醇汽油的推广使用中，使用量最大最有效的是巴西，其次是美国，中国开发使用乙醇汽油是在21世纪初期，在2000年就开始研制乙醇汽油。2002年初，我国研制的乙醇汽油得到推广使用。并在全国几个省市进行了封闭式推广，取得显著成效。2003年6月完成了几个省市的试点推广，推广实战证明，作为试点的几个省市环境明显改善。2005年我国正式发布《车用乙醇汽油》标准，于2008年7月在全国范围进行推广。2009年有关部门对《车用乙醇汽油》标准进行修订。2010年，乙醇汽油的消费量占我国汽油消费量的50%以上，可见乙醇汽油具有良好的发展前景。总体认为，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向，在我国完全适用。

4 乙醇汽油发展中存在的问题和建议

4.1 乙醇汽油的含水量和分层问题

乙醇汽油具有亲水性，当乙醇汽油中的含水量大于0.4%就会出现水油分层，影响使用。因此，在乙醇汽油的生产、调和、运输、贮存、销售、使用过程中均须采取相应措施防止水分的混入，这无疑限制了乙醇汽油的使用空间[9]。依据美国、巴西等国的经验，车用乙醇汽油的调和中心需设在靠近销售终端的地方，乙醇汽油的储运周期只有4～5天，因此必须改造、建设专供乙醇汽油使用的储罐、槽车、调和与加油设施，并且要配备精密的脱水和干燥设施[10]。以上原因导致乙醇汽油在世界范围内受到了较大的争议，反对燃料乙醇的呼声不断高涨。但是我们应该清醒地认识到，以上这些局限大多数是由于目前的生产工艺仍不够成熟，乙醇生产来源仅局限于粮食作物引起的，这些限制并不能掩盖乙醇汽油的巨大优势。

4.2 乙醇含量不确定的评定

不确定度的理论已经深入到所有与计量、分析检测等有关的各个领域，我国颁布JJF1059《测量不确定度评定与表示》[11]规定了测量不确定度的评定方法。CNAS-CL01《检测和校准实验室能力的通用要求》中明确指出，校准或检测实验室应具有测量不确定度的评定程序，实验室出具的证书或报告，必须包含有关评定校准或测试结果的不确定度说明[12]。目前，虽然我国对乙醇含量制定了明确的规定，但是在实际测量中会存在一些误差，从而影响了结果的准确度和精确度。根据标准SH/T 0663- 1998，采用气相色谱法对车用乙醇汽油中的乙醇含量进行分析。国内很多组织机构对石油产品的分析检测项目的测量不确定度评估都开展了相关的工作，比如石油产品的酸值、硫醇硫含量、碱值、馏程等，但是关于使用气相色谱法检测车用乙醇汽油中乙醇含量的测量不确定度的评定少见报道。车用乙醇汽油以其高辛烷值、环境污染小等优点被广泛应用，但当乙醇含量超过10%时油耗也会随之增加，且乙醇汽油在燃烧过程中也会产生有机酸等物质从而腐蚀机件，所以我国对乙醇含量制定了明确的规定。通过乙醇测量不确定度的数学模型，可以分析不确定度的来源，从内标纯度、称量过程、峰面积测量、线性拟合、方法重复性5个方面对测量不确定度进行评定，从而指出线性拟合是对结果不确定度贡献最大的影响因素[13]。由于行业标准SH/T 0663-1998中可同时测定的物质还有甲醇、正丙醇、叔丁醇等多种有机含氧化合物，而这些物质的实验方法和数学处理过程与乙醇的过程一致，所以该方法为使用气相色谱法定量分析其他含氧化合物的测量不确定度提供了参考[14]。endprint

4.3 乙醇汽油生产的经济问题

经济性问题是当前乙醇汽油推广中的最有争议的问题。其主要包括三个方面：一是生产燃料乙醇的原料来源，目前燃料乙醇的原料主要为粮食作物，但世界上几乎没有哪个国家可以大量种植能源作物而不损害粮食产量的。如果盲目增加乙醇产量， 则有可能引起用粮危机，出现人车争粮的问题。因此，要加快乙醇汽油的发展，必须采取先进技术工艺[15]。例如，纤维素乙醇生产是当前国际前沿技术，可以把废弃的玉米秸秆变成能够替代成品油的燃料乙醇。二是燃料乙醇的生产成本，一直以来，燃料乙醇较高的生产成本是限制其发展的主要原因。虽然生产燃料乙醇的成本在不断降低，要从根本上降低燃料乙醇的生产成本主要有以下方法：改进燃料乙醇生产工艺； 降低能量消耗；搞好副产品综合利用。三是乙醇汽油的价格，国家规定乙醇汽油必须与同标号的普通汽油价格相同，和普通汽油相差无几的价格对消费者并不构成吸引力。而对于乙醇生产厂家来说，乙醇汽油生产环节比普通汽油成本高，售价低，因此如何把乙醇汽油的生产成本降下来，以增强乙醇市场的竞争力，是必须尽快解决的现实问题。

5 乙醇汽油的主要优势

5.1 乙醇是生物可再生能源

众所周知，石油、煤炭、天然气是地球上宝贵的不可再生资源，因此，能源的可持续性发展一直是科学家所关注的重要问题。近年来，燃料乙醇做为绿色可再生能源成为汽车制造商关注的热点。车用乙醇汽油是在汽油中加入适量燃料乙醇形成的混合燃料，可以代替部分汽油。随着科学技术的发展，粮食和各种植物纤维都可以加工生产出燃料乙醇，燃料乙醇的原料来源相当丰富，而且可以循环再生，它是取之不尽用之不竭的绿色生物能源，燃料乙醇的出现减少了对石油资源的依赖[16]。

5.2 乙醇汽油对发动机的影响

乙醇汽油对发动机不需要进行大的改造，而且具有安全实用性。主要表现在三个方面：一是动力性好，乙醇辛烷值（115）高可采用高压缩比提高发动机的热效率和动力性，加上其蒸发潜热大，可提高发动机的进气量，从而提高发动机的动力性。二是积炭减少，因车用乙醇汽车的燃烧特性，能有效的消除火花塞，燃烧室，气门，排气管消声器部位积炭的形成，避免了因积炭形成而引起的故障，延长部件使用寿命[17]。三是清洁发动机，车用乙醇汽油中加入的乙醇是一种性能优良的有机溶剂。具有良好的清洁作用，能有效地消除汽车油箱及油路系统统中燃油杂质的沉淀和凝固，具有良好的油路疏通作用。2001年中国汽车技术研究中心进行了12辆汽车的8万公里（每车）耐久试验，燃用符合国家标准的乙醇汽油。所有12辆车辆没有发生由于使用乙醇汽油而导致的故障，在试验结束后的发动机解剖观察中，所有试验车辆没有出现异常磨损或腐蚀，输油系统橡胶管的耐压爆破试验也没有出现问题[18～19]。

5.3 乙醇汽油的尾气排放

乙醇汽油可以在很大程度的改善汽车尾气和MTBE等有害物的排放，减少环境污染和提升发动机燃烧效率。由于乙醇是汽油氧化处理的增氧剂，可以使汽油增加内氧燃烧充分，达到节能和环保目的。我国目前的各种大气污染物中44%～75%的CO和HC来源于汽车尾气，机动车有害尾气的排放已成为一种严重的环境污染源[20]与用石油生产的汽油相比，生物乙醇在燃烧时释放到大气中的二氧化碳要少得多，最高可使二氧化碳的排放量比汽油减少90%。而且乙醇汽油的汽化热大，可降低气缸温度，因而可降低NOx的排放；但同时由于乙醇含氧，因此又易形成NOx。两者往往效果相当，NOx排放变化不大[21]。

5.4 乙醇汽油的技术研究

巴西和美国是目前世界上最大的车用乙醇汽油生产和消费国，乙醇汽油已经成功的推广。巴西是世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料的国家。燃料乙醇计划使巴西形成了独立的经济能源运行系统，刺激了农业的大发展，大气和生态环境显著改善。我国在20世纪初，乙醇就已经作为燃料供人们使用，到了20世纪70年代初全球性石油危机的爆发和不断严格的汽车排放法规使得燃料乙醇的研究应用迅速发展，至今为止我国乙醇汽油的使用也成功推广，所以车用乙醇汽油的生产和使用技术已经十分成熟。

6 乙醇汽油的应用前景及发展方向

乙醇汽油经过30年的发展，现已经成功的使用推广，在一些国家已经日趋成熟。乙醇汽油在世界和我国的推广和发展，已经取得了良好的社会和经济效益，有效地降低了空气污染，这在实践上对燃料乙醇予以了肯定。虽然目前在燃料乙醇的推广使用方面出现了一些问题，但目前看来并不是不可解决的[22]。乙醇燃料是目前技术最成熟，最可行的石油燃料替代品之一。目前我们必须认识到对于当今世界范围的能源危机和环境问题，不是某一燃料或某种技术就可以完全解决的[23]。我们要做的是最大程度的减小在发展燃料乙醇及车用乙醇汽油过程中潜在的负面影响，发挥其最大优势服务社会，必将成为未来燃料的发展方向，具有广阔的发展前景。

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