甲醇汽车来了

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近日，工信部等八部门联合发布了《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》，标志着我国甲醇汽车将逐步走进人們的生活。甲醇，这种无色透明易挥发的液体化学物质，既是一种基本的化工原料，又是一种很有吸引力的替代清洁燃料。甲醇汽车就是甲醇应用于车用燃料的一个方向。
甲醇来自哪里
甲醇原本就存在于自然环境中，是通过多种细菌的厌氧代谢自然产生的。人类何时发现和利用甲醇已无法考证，但最初分离出纯净甲醇的是英国人罗伯特·波义耳。波义耳是近代化学的开创者。他于1661年从干馏黄杨木中分离获得了甲醇，因此，甲醇又被称为“木醇”或“木精”。这也是工业上制取甲醇的最古老的方法。
甲醇的化学结构
1834年，法国化学家杜马和皮里哥分析了甲醇的元素构成，并确定其化学组成为CH3OH。1905年，法国化学家萨巴蒂尔首先提出由合成气，即一氧化碳和氢气的混合物合成甲醇的观点。1913年，艾尼林和法布里克提出了从煤炭合成气中合成甲醇，开启了煤制甲醇的历史。1923年，德国建成世界上第一座年产3000吨的高压合成甲醇装置。目前，世界上的甲醇生产大多采用低压工艺。
生产甲醇的合成气来源十分广泛，包括煤炭、天然气、焦炉气、煤层气等。根据我国“富煤缺油少气”的国情，采用煤基甲醇的原料技术路线，利用低质煤、煤层气、焦炉煤气等制备甲醇，可以充分发挥我国煤炭资源的优势。
何为甲醇汽车
甲醇汽车并不是指只能烧甲醇的汽车，而是以甲醇作为主要燃料，也可以烧汽油或者甲醇与汽油混合燃料的汽车。甲醇在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种方式。
所谓掺烧，是指把甲醇添加在汽油里并用甲醇燃料助溶剂复配的甲醇汽油混合燃料，通常用甲醇的英文名称（Methanol）的第一个字母M和甲醇的含量（一般为体积分数）来表示。如M15、M30、M85、M100分别代表甲醇汽油混合燃料中甲醇的掺入量为15%、30%、85%和100%（纯甲醇燃料）。
使用低比例甲醇的甲醇汽油混合燃料，无须对发动机和装置进行改造就能直接使用。使用高比例的甲醇汽油混合燃料，由于受到甲醇燃烧特性的限制，需要对发动机进行改造才能使用。
甲醇混合燃料具有良好的热效率、动力性、启动性和经济性，并具有节能环保等优势。因此，甲醇汽车的推广应用，将有利于保护蓝天白云，对保障国家能源安全也具有重要的意义。
甲醇底气何在
甲醇作为一种高性能、高效率的车用替代燃料，具有低碳、氧含量高、辛烷值高等特性，有利于燃料的充分燃烧，有效提升发动机的功率，并且具有排放量低的优势。
低碳高氧：甲醇的分子结构为CH3OH，仅含有一个碳原子，因此甲醇燃料可以比汽油少排放15%～20%的碳。甲醇分子中的含氧量高达50%，在气缸内完全燃烧时所需的空气量远少于汽油，因此燃烧得更为充分。这样不仅可以提高发动机的热效率，而且还能减少汽车运行时的尾气（如一氧化碳和碳氢化合物）排放。同时，由于甲醇在燃烧时所需的空气量少，因此氮氧化物（NOx）生成量会比汽油和柴油少得多。甲醇的燃烧速度很快，一般不会产生颗粒物。
甲醇、汽油、柴油元素质量构成对比
高辛烷值：辛烷值是表征燃料抗爆性的重要指标，其值高表示抗爆性好。抗爆性是指燃料在一定压缩比发动机中不产生爆震燃烧的性能。所谓爆震燃烧，是指燃烧性能差的燃料在气缸内发生爆炸燃烧的一种不正常工作状态。通常会使气缸温度剧升，燃料燃烧不完全，机器发生强烈震动，使得输出功率下降，机件受损。
辛烷值是指在标准实验条件下，把试油与已知辛烷值的参比燃料（标准燃料）在爆震实验室实机上进行比较。如果爆震强度相当，那么就说明参比燃料的辛烷值即为试油的辛烷值。参比燃料由异辛烷（辛烷值定为100）和正庚烷（辛烷值定为0）混配而成，两者按不同体积比进行混配就可以得到辛烷值从0到100的各种参比燃料了。
辛烷值分为马达法（MON）和研究法（RON）两种，马达法辛烷值反映燃料在重负荷、高转速时的抗爆性，研究法辛烷值表示燃料在低转速时的抗爆性。辛烷值还有一个意义，就是车用汽油的牌号是按辛烷值来划分的，如90号汽油就说明该汽油的辛烷值不低于90。
目前，提高汽油辛烷值的主要措施是采用先进的炼制工艺以及使用高辛烷值的调和剂，如加入甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚或醇类燃料等。甲醇的辛烷值为114.4，远高于汽油和柴油，抗爆性很好。使用甲醇后可以提高发动机的压缩比，进而提高热效率。
甲醇与汽油辛烷值对比
防火安全性：甲醇的自燃温度为500℃，高于汽油（350℃～468℃）和柴油（270℃～350℃），因此甲醇燃料比汽油和柴油更安全。甲醇燃料在空气中的着火极限为6.0%～36.5%（体积分数），也高于汽油（1.4%～6.7%）和柴油（1.5%～8.2%），说明甲醇蒸汽在空气中的浓度需达到4倍于汽油时才能着火。
碳化工的基石
甲醇一向被誉为是碳化工的基石，是碳一化工的骨干分子。所谓碳一化工，是指以含有一个碳原子的物质（如一氧化碳、二氧化碳、甲醇、甲烷等）为原料合成化工产品或液体燃料的有机化工工艺。
在基本有机化工产品中，甲醇的地位仅次于乙烯、丙烯和苯，其下游产品广泛应用于工农业生产、交通运输以及国防工业。
在甲醇下游产品树中，甲醛是一个主干产品，可由甲醇氧化法制得。甲醛作为一种大众化化工产品，可用作酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、染料、农药和消毒剂等的原料。
甲醇在碳一化工中的地位
用甲醇和异丁烯作原料催化合成的甲基叔丁基醚，为一种高辛烷值的汽油添加剂，不仅能提高汽油的辛烷值，而且还能改善汽车的性能，降低污染物排放。
采用甲醇脱水法生产的二甲醚，主要用作有机合成的原料，也可用作溶剂、气雾剂、制冷剂和麻醉剂等，并在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。