1、本科毕业论文（20 届）M15 甲醇汽油的性能研究与分析所在学院 专业班级 化学工程与工艺 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘要中国是一个缺油、少气、相对富煤的国家，但近几年来，随着我国经济的快速増长，原油的使用已经远不能满足人民的需求。加之，汽油的使用存在许多环境污染问题。所以，尽快发现发动机替代燃料并使之逐步普及迫在眉睫。甲醇汽油的发现被大众认为是环境友好、资源丰富、技术成熟、经济可行的新型车用燃料。甲醇中氧的含量高，辛烷值高、燃烧性能良好且又高效清洁，况且我国的煤资源相对富足，而煤又可以加工生产为甲醇。所以甲醇汽油的开发和应用前景良好。既可以缓解石油的供
2、需矛盾，又可以减少对环境的污染，由此，推广甲醇汽油必将成为汽车代用燃料的一个重要的发展方向。关键词：M15 甲醇汽油；能源；性能分析；研究 本科生毕业论文IIM15 methanol gasoline performance analysis and researchAbstractChina is a countr y which lack of oil, less gas, relatively rich coal, but in recent years, with the development of our country economy, crude oil use has far
3、 cannot satisfy the public demand. In addition, the use of gasoline do harm to the environmental . so, as soon as new energy and consummate found is imminent. Methanol gasoline findings can be considered an environmental friendly and rich in resources, mature technology, economic and feasible altern
4、ative fuels new car. The content of oxygen in high methanol, octane high, combustion performance good, efficient and cleaner, besides Chinas coal resources, and relatively affluent coal production methanol. So methanol gasoline development and application prospect relatively well. It can alleviate t
5、he contradiction between supply and demand of oil, and the pollution of nature will become automobile improved, the development direction of the alternative fuel.Key words ：M15 methanol gasoline; Energy; Performance analysis; research本科生毕业论文III目 录摘要 .I目 录 .III1.前言.11.1 研究背景 .11.2 甲醇燃料的性质 .11.3 研究现状
6、.11.4 研究目的 .32.实验过程.42.1 馏程的测定 .42.2 饱和蒸汽压的测定 .52.3 实际胶质的测定 .62.4 诱导期的测定 .72.5 铜片腐蚀试验 .82.6 水溶性酸碱实验 .92.7 其他性能测定 .93.实验结果与讨论.93.1 蒸发性 .93.2 抗爆性 .113.3 氧化安定性 .123.4 腐蚀性 .133.5 环保性 .143.6 稳定性 .163.7 毒性 .194 .M15 甲醇汽油的研究结论 .204.1 甲醇汽油的优点 .204.2 甲醇汽油存在的问题与对策 .21结 语.23致 谢.24【参考文献】.25本科生毕业论文11.前言1.1 研究背景随
7、着汽车工业的高速发展，正面临着能源和环境两方面的严峻挑战。目前我国汽车产销量已经到了快速增长期，从1999年起连续五年保持两位数增长，2010年汽车销量为1840万辆，也超过1800万量，位居世界第一，然而，汽车工业的高速发展的同时，燃油和环境问题就越来越尖锐了。当前能源的紧张，使我国的原油产量远远满足不了经济高速发展的需求，我国作为世界上第二大石油消费国, 1/2 以上的石油消费都依靠进口，中国对进口石油的依赖越来越严重,这将直接影响我国的能源安全。原油是全球最重要的不可再生资源，当前整个国际的能源短缺的实质问题就是原油的短缺。车用燃料是原油最主要的应用领域，占全球原油总消耗量的 70%以上
8、。甲醇汽油是一种“以煤代油”路径，可以作为汽油的替代物从而实现对原油的部分替代。甲醇是大宗化工原料，而我国的甲醇大多数都是由煤来炼制的。目前，我国每年的甲醇产量大约在800万吨左右，但是随着一些大型先进装置的竣工投产，未来将形成6000万吨的产能，该产能是目前全球产能的150%，因此以甲醇作为原料调和生产甲醇汽油无论是资源上还是从经济角度都是非常可行的。据统计，我省每年的车用燃料消耗已达到1500万吨左右，其中汽油约875万吨，浙江省是经济发展的强省，能源使用的大省，但我省化石能源贫乏，特别是石油燃料均依赖进口，所以，使用能源严重制约了我省的经济发展。因此立足于具有资源优势、经济性良好且更环保
9、的甲醇汽油具有非常重要的现实意义。1.2 甲醇燃料的性质甲醇的分子式为CH3OH，属于一元醇，相对分子质量32.04，常压下沸点64.7度，常温常压下是无色透明的挥发性液体，是最简单的化工基础原料。其来源比较丰富，在我国，甲醇主要是由煤、煤气、木材、天然气、石油伴生气、植物秸秆以及可燃垃圾等物质转化而成。因为它是液体，所以也为使用和运输带来了很大的方便。甲醇汽油主要是由燃料甲醇、变性醇添加剂，与现有的国标汽油，按一定体积比例经严格科学工艺调配成的一种新型清洁燃料。M15甲醇汽油就是由15的燃料甲醇和75的车用汽油，再加上一定数量的助溶剂混合而成，可替代汽油作为汽车发动机燃料。甲醇汽油具有很大的
10、吸引力，美国研究实践表明，用甲醇燃料做车用燃料与汽油相比有很大的优点：1）辛烷值高，相同的发动机，却可增加20%的马力；2）排出的尾气中污染物减少，CO的排放较先前的汽油减少了62.5%，HC减少了33.3%，氮的氧化物亦减少了25%，在大气中产生的臭氧也减少了90%，更有利于对环境的保护；3）安全性相对比普通汽油高，比如两车相撞，不会引发爆炸。甲醇泄露在地面后，7天就可降解，如发生火灾的话，可直接用水将其扑灭。1.3 研究现状1.3.1 国内现状本科生毕业论文2国内外实践表明甲醇可以作为一种可以替代汽油并大规模推广的新能源，甲醇汽车将会是我国新能源汽车战略中的重要组成部分，属于醇醚类汽车的代
11、表，2007年甲醇燃料与二甲醚也被国家发改委确定为今后二三十年里的重要过渡性车用替代燃料。我国煤炭资源丰富，煤炭产量全球第一，煤工业高速发展。我国以煤为原料的甲醇生产能力和产量每年创新高，但其消费量不容乐观。据不完全统计，20002008年，甲醇产能每年增速为25%，2010 年总产能将会达到2950 万3000 万吨。 “十二五”中期甲醇产能预计将超过5000万吨/年。其中大部分产能都将用于制造甲醇汽油和乙烯。在目前的市场环境下，国内一些企业都采用了将甲醇加入汽油中掺烧成甲醇汽油的这一方法，这不仅是最快捷、最有效的解决能源危机的方法，也能增加国家的经济増长点。由于国家能源战略不完全是市场行为
12、，煤基醇醚的推广在国家的定位、导向、规范、激励以及投入中是不可缺少的 2。我国从20世纪80年代就开始将甲醇注入汽油当作汽车燃料纳入到常规的研究工作。经过多年的研究，在甲醇汽油的应用和开发制造方面我国已具备了一定的基础，在汽油中掺入不同比例的甲醇，如5%，15%，25%，85%的甲醇及用纯甲醇（100%） ，并进行了了实验研究。特别是低比例掺烧甲醇，如M5甲醇汽油，汽车发动机不需改造即可使用；M15甲醇汽油，只需将发动机做适当调整改造即可使用。为了验证低比例甲醇汽油在汽车发动机上的使用，原国家科委在“六五”期间就组织了交通部和山西省科委进行了M15甲醇汽油的示范。山西省是首个国内甲醇汽油的示范
13、省区，山西已对 M15甲醇汽油进行了20年的示范推广，并在此进行过475辆M15卡车和4个M15加油站的商品化运行示范。此外，山西还在高比例甲醇汽油发动机上进行了深度研发，现在技术已基本成熟。与此同时，山西大同汽车制造厂还和中国科学院工程热物理研究所以及福特公司合作，已成功研制出了甲醇灵活燃料汽车。该车引进福特V63.0LFFV发动机，可使用车用汽油或者甲醇含量不超过85%的甲醇-汽油混合燃料。此外，以甲醇为燃料的客车也加入到了北京市“绿色公交”的行列。我国四川部分地区也有较长期的甲醇汽油应用经验，甲醇的掺入比例大约为3%5%。四川西南化工研究院对掺烧15%甲醇汽油的汽车运行研究表明，只要对汽
14、车结构作略微的改动，甲醇燃料对汽车的动力性能和尾气排放污染物就可以与纯汽油相近。贵州科学院能源研究室研制的M80甲醇汽油，经过EQ-140型东风载重货车和长途客车使用后，性能良好。国家经贸委2001年11月发布的7个可持续发展相关规划也包括了甲醇替代汽油的技术。2003年国家有关部门已经将醇燃料列入“国家替代能源发展规划” 。2004年陕西省出台了车用M15、M25甲醇汽油及车用燃料甲醇地方标准，并逐步进行试点。陕西省政府也于2005年7月对该省甲醇汽油的发展做了总体部署，成立了陕西省甲醇汽油领导小组，该省甲醇汽油燃料的示范与推广应用已进入了实施阶段，并先后在延安、宝鸡、榆林和西安四城市进行了
15、为期两年的试点。2007年省推广甲醇汽柴油办公室公布，于2007年10月至2008年4月以延长石油集团为主，在汽油加油站范围内全面推广M15甲醇汽油，同时协调中石油、中石化加油网点以及其他加油站与甲醇汽油调配的审核和建设工作，并与2008年4月后在全省范围内进行推广。1.3.2 国外现状本科生毕业论文3上世纪70年代石油危机以来，低比例甲醇汽油已在美国、法国、意大利、新西兰等国家商业化，其中M15甲醇汽油曾在德国和北欧大规模示范，示范车辆达千辆。美国、德国、日本、瑞典等国家对甲醇汽油的开发、研究和应用都给予了大量的财力支持和政策倾斜，并积极地开发M100和M85型甲醇汽油。M85甲醇汽油被认为
16、是比较理想的合适配比，德国、美国、日本等都掌握并示范推广了这一技术。日本自20世纪80年代起就有以甲醇为燃料的汽车。美国是推广甲醇燃料最有力的国家。曾开发高比例甲醇汽油(M85或M90)汽车，美国主要的汽车制造厂都生产过类似的产品或样车，并在政府支持下示范或出售。灵活燃料甲醇汽车(FFV或MFV)，曾在福特汽车厂的生产线上大规模生产，并供应市场。20世纪80-90年代，美国副总统写出了“世界上最清洁的汽车发动机燃料是甲醇燃料” 、 “未来的汽车专家委员会调车发动机燃料是甲醇燃料”两份对策咨文，澄清了对替代燃料的认识，也明确了发展甲醇燃料的主攻方向。当时加州能源委员会（CEC）从1978年开始进
17、行M85甲醇燃料的试验，1983年组织了500多辆车进行了车队试验。运输部将多种M100甲醇发动机在公家的汽车上进行了营运试验。此外，能源部还计划将甲醇汽车作为联邦政府用车，并有10多辆作为政府用车的甲醇汽车在加利福尼亚和伊利诺依两州的寒冷地区投入使用。日本汽车研究所1993年用大型公共汽车、载货车使用M85、M100燃料进行试验，向汽车运输公司推销了M100甲醇汽车572辆；1994年，日本奥托甲醇型汽车，用7年时间进行道路试验。1996年，日本本田科技工业株式会社，试用汽油、甲醇自由混合双燃料车，得出的结论是：相比较车用汽油，成本降低。加拿大政府为了减少对石油进口的依赖，发挥甲醇生产大国的
18、优势，同时满足不断严格排放法规，也积极推广甲醇燃料的应用。加拿大能源委员会认为，发展甲醇燃料有利于环境保护，具有战略意义，必须普及甲醇燃料，政府主导企业和私营汽车企业都要开展甲醇发动机的研究。1985-1989年期间，加拿大政府共投资800万美元用于大型甲醇发动机的研制开发，政府还计划资助甲醇轿车的开发，通过与美国福特公司的技术合作，开发甲醇与汽油混合比例可变的FFV。欧洲的瑞典早在1975年首先提出甲醇可以成为汽车代用燃料，并随即成立了国家级的瑞典甲醇开发公司(SMAB)。在上世纪七八十年代，德国大众汽车公司还在中国建立了M100甲醇汽车示范车队。可以说，德国是至今世界上发展甲醇汽车最有成效
19、的国家。目前，在技术和成本方面，甲醇汽车已达到实用阶段，开始在市场销售。低浓度的甲醇汽油在美国、巴西等国家已经实行商业化应用，美国福特和德国大众分别推出了6000辆和200辆灵活燃料汽车投放市场。1995年，仅美国加利福尼亚州就已经有12700辆甲醇汽车投入使用。1994年，日本在长期能源政策中把甲醇燃料的开发与应用放在相当重要的位置，已有309辆甲醇汽车投入道路试运行。欧盟允许添加3%（体积分数）甲醇的汽油出售，无需特殊说明。世界上用于车用燃料的甲醇量已经超过二百万吨。甲醇汽油将是21世纪汽车的代用燃料。1.4 研究目的本文通过对 M15 甲醇汽油的各项使用性能的分析，主要包括甲醇汽油的蒸发
20、性、抗爆性、氧化安定性、腐蚀性、环保性、稳定性及毒性七项使用性能，通过与 93 号汽油进行性能对比，本科生毕业论文4并此基础上对存在的问题提出解决方案，并更好地解决汽油腐蚀性问题和低温稳定性问题。2.实验过程2.1 馏程的测定2.1.1 馏程测定流程图如下所示：图 2-1-1 馏程测定装置图 图 2-1-2 温度计插入位置示意图1-冷凝管；2-冷凝器；3-进水支管；4-排水支管；5-蒸馏烧瓶；6-量筒；7-温度计；8-石棉垫；9-上罩；10-喷灯；11-下罩；12-支架；13-托架2.1.2实验仪器：石油产品馏程测定器；温度计；秒表；电炉或喷灯；量筒。2.1.3实验步骤：1） 之前先做好实验前
21、期准备，脱水干燥，加入冰块冷却。2）先用量筒量取 100ml 的试油，并将其注入到蒸馏烧瓶中，过程中注意将试管口朝上。3）放少许瓷片到烧瓶底部，防止爆沸。4）将装有温度计的软塞塞到烧瓶口，注意使温度计的水银球和支管下端在同一直线上，如图 2-1-2 所示。5）涂好火棉胶，置于石棉垫上。6)当设备连接完成之后，首先记录环境大气压，然后打开电源，调节电流，开始加热，本科生毕业论文5并记录时间，一般甲醇汽油蒸馏所需的时间约为 510 分钟，第一滴从冷凝管馏出的温度即为初馏点。当初馏点以后，将量筒移动到冷凝管口，让冷凝液随量筒壁流入量筒，方便记录体积。之后每隔一段时间记录一次温度。7）试验完成之后，让
22、冷凝管冷却 510 分钟，取下蒸馏瓶和温度计，将残留物倒入量筒，冷却至 20 度左右，记录残留物体积。8）之前的 100ml 减去残留物和馏出液的总体积即为蒸馏损失。2.2 饱和蒸汽压的测定2.2.1实验流程图及器具图 2-3 雷德法蒸气压测定器 图 2-4 转样器示意图1 为原油室；2 为空气室； 1 为软木塞；2 为转油管；3 为接头管；4 为针型阀； 3 为温度计；4 进气管；5 为双连球2.2.2实验仪器：雷德式饱和蒸汽压测定器；压力表；水银温度计；水浴池；取样品以及软皮管。2.2.3实验步骤：实验准备：取样；压力计校准；检查测定器的容积比；仪器试漏；温度调整等。1）将装有油样和参照的测定器分别装在恒温池中 20min，是测定器正反旋转。2）待压力表读数恒定时，分别记录两个测定器的压力值 P1 和 P2。3)饱和蒸汽压 P=P1-P2。.本科生毕业论文62.3 实际胶质的测定2.3.1油浴图如下：图 2-5 油浴示意图1、9 浴盖上孔；2、4、7 旋管；3 磨口三通管；5 浴盖；6 椭圆形钢制容器；8、10 凹槽2.3.2实验器材：油浴（如上图） ；玻璃烧杯；量筒；流速计；空气过滤器；温度计；鼓风机；压缩机；电热板；坩埚。2.3.3实验过程
