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车用乙醇汽油

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发表于 9-12-2010 22:14:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、高辛烷值汽油及其发展趋势
1、高辛烷值汽油概述
汽油在汽车发动机的汽缸内燃烧时由于汽缸内氧气不足,燃烧不完全,机器强烈震动,从而使输出功率下降,机件受损,这就是汽油的抗爆性。反映汽油抗爆性的数字指标叫辛烷值,就是人们通常说的汽油的标号,如“90#”、“93#”汽油,指的就是这些汽油的抗爆性,指数越高,抗爆性越好。
使用高辛烷值汽油就成为保护汽车发动机、提高汽车驾驶性能的重要手段。
改善汽油抗爆性的办法就是在汽油中添加其他化学制剂。过去普遍加入四基乙铅,结果生成的是含铅汽油,由于铅对人体的危害,四基乙铅从1997年在世界上被禁止使用。目前常用的高辛烷值汽油有92、93、95、97、98号无铅汽油,醚类化合物包括甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚(ETBE)、甲基叔戊基醚(TAME)等,是生产无铅、含氧、高辛烷值汽油的优良调和组分。
随着时代的发展,环保问题越来越为人们所重视。为减少汽车尾气对大气的污染,世界各国不断制定越来越严格的汽油标准。过去十年来,甲基第三丁基醚(MTBE)一直作为美国新配方汽油(RFG)及许多国家和地区(包括台湾)汽油的主要添加剂,用以提高汽油辛烷值及降低汽车排放污染。然而近年来,美国境内数州发生油槽渗漏、MTBE污染地下水事件,引起各方关切及恐慌。美国已通过一项“清洁燃料法案”,从2004年起4年内禁用MTBE。
一旦禁用MTBE后,将衍生包括汽油中辛烷值将以何种化合物取代、相关生产设备去处及原料—异丁烯的用途何在等问题。在现有MTBE的替代品中,以乙醇(酒精)呼声最高,但在美国却面临境内供应量不足且价格较高等问题,目前政府虽有税赋优惠补助,但是否持久令人质疑,且乙醇的雷氏蒸汽压相当高,加上具易吸收灰尘及水溶性杂质的特性,不宜利用管线输送,其掺配作业通常在油库进行。至于异丁烯去处目前正在积极发展中,其一为将异丁烯以双聚合成为异辛烯,再氢化成一种高辛烷值的汽油掺配油-异辛烷,其二为与乙醇化合成乙基第三丁基醚(ETBE);ETBE虽与MTBE属同一类,但其辛烷值较高、雷氏蒸汽压较低,且水溶性较MTBE小,因此较乙醇更适合作为汽油的含氧添加剂。
欧洲是MTBE的第二大市场,欧洲议会已发布指令,目标是到2010年,运输燃料消费量(基于能源含量)的5.75%(基于能源含量)来自生物燃料。生物柴油将成为首要的生物燃料。欧洲绝大多数的乙醇增长可望来自乙基叔丁基醚(ETBE)形式,已有好几套MTBE装置被转换生产ETBE,其他的装置转换加上少量新建的ETBE装置可望在2010年前完成,ETBE用量可望增加到215万~257万吨/年。欧洲的乙醇用量可望提高到107万~150万吨/年。
展望未来全球汽油规范日趋严格,除含氧量、含硫量两项规范外,其它包括高辛烷值、低Rvp(雷氏蒸汽压)、低烯烃含量及低芳香烃含量等要求均将增加汽油成本;另一方面,由于MTBE一直存有被淘汰的疑虑,炼油厂及MTBE制造业者在考虑原料异丁烯出路的同时,也必须思考如何充分利用现有MTBE制造设备,以及新建工厂时同步变化设计异辛烯、异辛烷、MTBE、ETBE等四种制程。
2、MTBE、ETBE及燃料乙醇的比较
汽油辛烷值改进剂(添加剂)是高辛烷值汽油技术的一个方面。目前的汽油改良剂有三种,即: MTBE(甲基叔丁基醚)、乙醇和ETBE(乙基叔丁基醚)。 ETBE与乙醇及MTBE都是这种汽油改良剂或叫添加剂。将它们按一定比例混入汽油不但可以改进汽油性能,且清洁环保。(无铅,无污染)。
(1)MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether): 甲基叔丁基醚 ,加入最大量为15Vol%
MTBE是一脂肪族醚,它是开发和应用最早的醚类辛烷值改进剂。自1979年美国环保局批准将MTBE作为无铅汽油添加剂使用以来,它在美国已广泛用于调和汽油中。MTBE的沸点比较低,将其调入汽油后使汽油的馏程温度降低。这一效应给生产超高辛烷值汽油的炼油厂带来了很大的经济效益。
目前普遍使用的是MTBE(甲基叔丁基醚),由于它的生产难度大,包括我国在内的许多国家都是依赖进口。近年来,科学研究发现了MTBE的缺点:它不易分解,对地下水有一定污染;它有少量气味,使驾驶者不舒服,可引起恶心、眼睛疼、出现疱疹等反应。美国已通过一项“清洁燃料法案”,将在今后4年内禁用MTBE。欧洲绝大多数的乙醇增长可望来自乙基叔丁基醚(ETBE)形式。
(2)乙醇:酒精 ,加入最大量为10Vol%
乙醇既是一种化工基本原料,又是一种新能源。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面:一是车用燃料,主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场。燃料乙醇按一定比例加入汽油中,不是简单做为替代油品使用,而是一种优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂。它还是汽油的高辛烷值调合组分。乙醇无论是增氧效果还是对环保均比MTBE要好。
(3)ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether) :乙基叔丁基醚 加入最大量为17Vol%,用乙醇47%与异丁烯53%混合制成
同MTBE一样,把乙基叔丁基醚(ETBE)调入汽油中,相当于在汽油中调入了乙醇。ETBE不但在提高汽油辛烷值的效果方面比MTBE好,而且还可以作为共溶剂使用。ETBE的沸点较高,与烃类相混不生成共沸化合物。这样既可以减少发动机内的气阻,又可降低蒸发损失。ETBE 能被好氧性微生物分解,但MTBE 则不能。ETBE不仅使汽油的辛烷值得以提高,而且使汽油的经济性及安全性都比添加MTBE的汽油要好,因此它具有很大的市场潜力。
与MTBE相比,ETBE不仅使汽油的辛烷值得以提高,还可以作为共溶剂使用。而且使汽油的经济性及安全性都比添加MTBE的汽油要好。
ETBE的沸点较高,与烃类相混不生成共沸化合物。这样既可以减少发动机内的气阻,又可降低蒸发损失。
ETBE辛烷值较高、雷氏蒸汽压较低,且水溶性较MTBE小,因此比乙醇更适合作为汽油的含氧添加剂,因此ETBE具有很大的市场潜力。
而在我国,一开始就没有走MTBE的路而是直接采用乙醇添加剂的生产,使用的也是燃料乙醇汽油。
二、什么叫车用乙醇汽油
车用乙醇汽油是指在汽油组分油中,按体积比加入一定比例(我国规定10%)的变性燃料乙醇调配而成的一种新型清洁车用燃料。
而所谓变性燃料乙醇是通过专用设备、特定工艺生产的高纯度无水酒精,经过变性处理后,不能食用,专供调配车用乙醇汽油的专用酒精。变性燃料乙醇作为油品的增氧剂,具有自供氧特性,可增加汽油的含氧量,使汽油燃烧更加充分。使用乙醇含量10%的车用乙醇汽油,可减少汽车尾气中CO排放量30%以上,HC排放量10%以上,使汽车尾气中的氮氧化合物、酮类、苯系物等污染物的浓度有所下降。目前,在我国大中城市中汽车尾气污染约占70%左右,已成为大气中的主要污染源,试点证明使用乙醇汽油可明显改善大气环境。
三、使用乙醇汽油的背景
1、乙醇汽油在国际上的背景及发展前景
    世界各地区都在推行乙醇汽油。巴西保持世界燃料乙醇的领先地位,消费量达1073万吨/年,预计汽油将继续调合22%~24%乙醇。乙醇用量与该国汽油需求量(2010年约增长7%)有关,该国政府正在鼓励发展E85(掺合85%乙醇的车用乙醇汽油)汽车,可望使其乙醇市场得到进一步拓展。
    其他国家(主要是中国、波兰、印度、加拿大和澳大利亚)也纷纷发布乙醇汽油指令,乙醇汽油正在推行或发展之中,到2010年,这些地区可望再增加343万吨/年燃料乙醇消费。
未来的变化将集中在中东、非洲、东欧和亚太地区,这些地区中的有些国家,汽油需求将相对有较大的增长,并且因为汽油禁铅已完成,低辛烷值汽油用量已下降,需要提高汽油辛烷值,因此这些地区的乙醇汽油使用量到2010年可望很快增长50%~75%,预计增加数量较大。
2、乙醇汽油在我国的发展背景以及发展状况
受资源的影响,我国原油供求矛盾日益突出,从1993年开始,我国成为石油净进口国,每年需要花大量的外汇进口石油及石油产品。而国是农业大国,为生产车用乙醇汽油提供了先决条件。   
《“十五”计划纲要 》中明确提出,要开发燃料酒精等石油替代品,采取措施节约石油资源。乙醇俗称酒精,车用乙醇汽油是把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配形成的一种新型汽车燃料。它不影响汽车的行驶性能,还减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用,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。因此,我国采用甘蔗生产燃料乙醇,将会有很好的发展前景。”
四、车用乙醇汽油的特性与优点
1、车用乙醇汽油的特性
A、亲水特性
车用乙醇汽油中的乙醇是亲水液体,可以任何比与水互溶。因此,车用乙醇汽油在生产调配和储存销售中的防水侵入是有严格的技术要求的。车辆在加注普通汽油使用中,由于普通汽油可以与水分离(普通汽油在储存中对防水技术无苛刻要求),水分会长期积累沉淀于油箱底部,如这些水未经排除,使水分与加入的乙醇汽油互溶后,导致燃油含水量超标,会影响发动机的正常工作,严重时将会使燃油无法点燃。
B、溶涨特性
车用乙醇汽油较普通汽油相比,对车辆燃油系相关的橡胶垫圈、塑料代用部件的材质适应性有一定的要求,如塑料泡沫材质的化油器油面室浮子、油箱燃油传感器浮子、机械式燃油泵橡胶膜片,因早期生产的部件材质不适应,易出现溶涨裂纹现象,应予以更换。燃油滤清器中微孔塑料材质的滤芯,会出现溶变发软现象,应予以更换。
C、燃烧特性
车用乙醇汽油较普通汽油相比,在燃烧速度和最佳理论空燃比调整参数有微小不同。普通汽油的理论空燃比是15:1,乙醇的理论空燃比是9:1,车用乙醇汽油中加入10%的乙醇,从理论上推算其理论空燃比约为14:1。因此,车辆在使用车用乙醇汽油时,应对空燃比浓度进行适应性调整,以获得最佳功效和油耗。由于车用乙醇汽油中含有乙醇,火焰的传播速度大于纯汽油,且研究法辛烷值RON高于纯汽油,乙醇汽油燃烧时的等容度比纯汽油的要高(点火早、燃烧快、燃烧及时性好)。因此,应将分电器点火时间在正时的基础上对点火提前角略作适应调整。
D、清洗特性
车用乙醇汽油中的乙醇是一种性能优良的有机溶剂,具有较强的溶解清洗特性。在该性能作用下,初次加用车用乙醇汽油后,会使油箱及燃油系部件中长期积存的各类杂质物被溶解后清洗下来,混入油中。这些杂质进入燃油系会造成油路不畅或堵塞。因此在首次加用车用乙醇汽油时,应对车辆的油箱、燃油系部件进行清洁检查或清洗。
2、车用乙醇汽油的优点
(1)它增加汽油中的氧含量,使燃烧更充分,彻底有效的降低了尾气中有害物质的排放;
(2)车用乙醇汽油中的变性燃料乙醇是一种性能优良的有机溶剂,能有效的消除油箱及油路系统中杂质的沉淀和凝结,有良好的油路疏通作用,减少为清洁疏通油路而需要购买其它添加剂的费用开支;
(3)有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位积炭的形成,可以延长主要部件的使用寿命。
(4)与普通汽油相比,国家试验和国内外实践证明,按发动机的压缩比要求合理选择汽油标号,使用车用乙醇汽油发动机不需改造,动力性能(加速性和功率)基本不变,油耗基本持平。从机理上讲,燃料乙醇热值低,车用乙醇汽油中因加入了10%变性燃料乙醇,热值理论上降低了3%,会使动力下降,但因乙醇中含氧,使汽油含氧量增加3.5%,可将原汽油中不能完全燃烧的部分充分燃烧,从而使动力增加,油耗(工况油耗和等速油耗)相应减少。两者相抵使动力和总体油耗持平。尾气排放符合欧Ⅱ标准。
五、使用车用乙醇汽油应注意的一些问题
1、车用乙醇汽油由于调配有一定量的变性燃料乙醇,乙醇是亲水性液体,易溶于水,不同于汽油,汽油可以和水分离,水份沉积在油箱底部。因此特别提醒您行使3万公里以上的车辆,第一次使用车用乙醇汽油时,彻底排除油箱底部沉积水及杂质。
经验证明,凡是未认真对油箱进行彻底清洗的 ,由于乙醇汽油中的变性燃料乙醇与油箱中沉积水互溶,造成油质含水,使其产生不易点燃现象,影响发动机的正常工作,甚至加入后发动机打不着火。所以,首次使用,一定要对油箱的清洁性、无水性加以确认。
2、车用乙醇汽油具有较强的清洗作用,在使用初期,会把原来使用一般汽油时附着在油箱壁上、或沉积粘附于油箱底部和油管内壁上的污垢铁锈等杂质(行车时间越长,杂质越多)清洗脱落下来,由油管吸入供油系统,造成汽油虑芯或化油器雾化喷嘴、电喷车的喷嘴被杂质阻塞,因此,在使用车用乙醇汽油前,一定要对油路系统进行一次检查清理,除去被清洗下来的污垢,方可一劳永逸,放心使用。这一点,是多年使用经验的总结。
3、乙醇汽油与普通汽油相比,对车辆燃油系统的橡胶部件、塑料代用件的材质适应性有一定的要求,如塑料泡沫材质的化油器油面室浮子、机械式燃油泵橡胶膜片,因早期生产的部件材质不适应,使用车用乙醇汽油易出现溶涨裂纹现象,应予以更换。
4、首次使用车用乙醇汽油时,需要对车辆做技术性调整
(1)调整空燃比。普通汽油理论空燃比是15:1,乙醇的空燃比是9:1,汽油中加入10%乙醇后,理论上讲空燃比约为14:1,因此,应对空燃比进行调整;
(2)点火时间调整。乙醇汽油的火焰传播速度大于纯汽油,且研究法辛烷值RON高于纯汽油,使用乙醇汽油燃烧时的等容度比纯汽油的要高,(点火早,燃烧快,燃烧及时性好),因此,应将发动机点火时间在正时的基础上略作调整;
(3)电喷式车辆点火时间、空燃比浓度均由电脑自动控制,无需调整,即可正常使用。
5、冬季环境温度低,乙醇汽油中的乙醇潜热值比普通汽油大,燃油的雾化对温度的需求比纯汽油高,每天首次启动车辆后,应保证暖机1—2分钟,再起步行车,以获得最佳功率输出和经济油耗。
夏季气温高,油箱内部分燃油在高温下由液态挥发为气态,形成蒸汽压,挥发的汽体经油箱上的呼吸阀排出,如呼吸阀堵塞或失灵,可能形成油路气阻。因此,在使用中应注意:检查油箱蒸汽压阀工作是否正常;应保证加注乙醇含量合格的油品。
6、车用乙醇汽油标号的选用
燃油标号和发动机压缩比的合理匹配,对发动机的动力性输出和燃油消耗有较大影响。车用乙醇汽油标号是按辛烷值来标示的,在选用何种标号燃油时,一定要按照您所驾驶车辆发动机的压缩比来选择合适标号燃油,以获得最佳匹配效果:一般情况下压缩比在7.5—8.0的应选用E90#、E93#乙醇汽油;压缩比在8.0—8.5的应选用E93#乙醇汽油;压缩比在8.5—9.0的应选用E95#乙醇汽油;压缩比在9.0—9.5以上的应选用E95#、E97#乙醇汽油。

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