張芳

摘 要：分析影響甲醇汽油穩(wěn)定性的因素，選取多種助溶性能較好的物質(zhì)進(jìn)行不同比例的復(fù)配并應(yīng)用于M15甲醇汽油，通過(guò)甲醇汽油的低溫抗相分離性能、遇水抗相分離性能的研究，篩選出最優(yōu)配比的助溶劑。

關(guān)鍵詞：甲醇汽油；助溶劑；穩(wěn)定性

近年來(lái)，世界范圍內(nèi)的能源緊缺、低碳經(jīng)濟(jì)的趨勢(shì)化，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)清潔替代能源已刻不容緩。甲醇的理化特性比較接近汽油，作為燃料使用具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高、低污染和無(wú)排煙等特點(diǎn)，是良好的車(chē)用替代燃料。作為車(chē)用替代燃料，首先要解決的就是甲醇汽油的穩(wěn)定性問(wèn)題。本文立足于易于推廣、應(yīng)用較為廣泛的M15甲醇汽油，通過(guò)對(duì)甲醇汽油穩(wěn)定性的分析，研究性能較強(qiáng)的助溶劑。

1 影響甲醇汽油穩(wěn)定性的因素

甲醇本身具有熱值低、蒸發(fā)潛熱大、親水性與吸濕性強(qiáng)等性質(zhì)。甲醇與汽油按一定比例混合時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)具有分層現(xiàn)象。如果醇油分層或醇含水而與油明顯分層，則對(duì)燃燒的均勻性和發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的均勻性有明顯影響，會(huì)造成發(fā)熱率下降，排污增加，同時(shí)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)、噪聲和機(jī)件的早期損壞。因此，首先要解決的是甲醇汽油的穩(wěn)定性。

1.1 甲醇汽油穩(wěn)定性與甲醇含量、水含量的關(guān)系

如圖1.1所示，當(dāng)甲醇含量較小時(shí)，隨著甲醇含量的增加，甲醇與汽油的互溶性下降，分層區(qū)域擴(kuò)大。當(dāng)甲醇含量達(dá)到一定比例時(shí)，互溶性最差。繼續(xù)增大甲醇含量，互溶性回升，分層區(qū)域減小。當(dāng)一定比例下的甲醇汽油水含量增加時(shí)，甲醇與汽油的互溶性下降，分層區(qū)域擴(kuò)大。

1.2 甲醇汽油穩(wěn)定性與環(huán)境溫度的關(guān)系

如圖1.2所示，同一配比下，甲醇與汽油的互溶性隨溫度升高而改善，溫度越高，分層區(qū)域減小，穩(wěn)定性越好。一定溫度下，助溶劑的添加也會(huì)改善甲醇汽油的互溶性，分層區(qū)域減小。

1.3 甲醇汽油穩(wěn)定性與基礎(chǔ)汽油組分的關(guān)系

對(duì)于不同的基礎(chǔ)汽油組分，添加相同用量的助溶劑，隨著芳烴含量的升高，最大溶水量逐漸增加；隨著烷烴含量的增加，最大溶水量逐漸降低。如表1.3（1）所示。

在基礎(chǔ)汽油組分中，隨著芳烴含量的升高，穩(wěn)定性逐漸增加；隨著烷烴含量的增加，穩(wěn)定性逐漸降低。如表1.3（2）所示。

從以上研究可看出，甲醇汽油的穩(wěn)定性取決甲醇含量、水含量、環(huán)境溫度及所用基礎(chǔ)汽油的組分等因素。

因此，在確定摻燒甲醇比例為15%的前提下，選擇相同的基礎(chǔ)汽油，需從遇水抗相分離性能和低溫抗相分離性能兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估所選助溶劑的效果。

2 遇水抗相分離性能的測(cè)試

液體互溶遵循“相似相溶”的原理，即溶劑和溶劑分子間力近似相等，則兩相互溶性好。極性大小相近的分子，分子間力相近，所以極性強(qiáng)的甲醇與水能夠任意比互溶，而汽油只能溶于非極性溶劑中。要改善甲醇汽油的穩(wěn)定性，必須尋找既能與甲醇相互作用，又能與汽油性質(zhì)相似的助溶劑。

本次試驗(yàn)優(yōu)選乙二醇（A1）、正辛醇（A2）、對(duì)二甲苯（A3）、乙醇（A4）、油酸（A5）、環(huán)氧乙烷（B1）及乙醇丁酯（B2）七種物質(zhì)作為助溶劑參考組分，通過(guò)不同配比組合，形成多種助溶劑配方，與甲醇、汽油按一定比例復(fù)配調(diào)制出M15甲醇汽油，依次命名M15-0（不含助溶劑）、M15-1（A1）、M15-2（A2）、M15-3（A3）、M15-4（A4）、M15-5（A5）、M15-6（B1）、M15-7（B2）、M15-8（A1：A2=1：1）、M15-9（A1：A2：A4=2：2：6）、M15-10（A1：A2：A3=1：1：1）。

同一環(huán)境溫度（20℃）下，分別取相同量試樣，向試樣逐滴加入蒸餾水，充分震蕩，觀察試樣變化，直至出現(xiàn)分層現(xiàn)象，記錄此時(shí)的加水量，即最大溶水量。結(jié)果圖2所示。

由圖2可以看出：

（1）相同環(huán)境溫度下，添加有效的助溶劑能夠顯著提高M(jìn)15車(chē)用甲醇汽油的遇水抗相分離能力；（2）在相同環(huán)境溫度、相同助溶劑用量的條件下，多種助溶性物質(zhì)的復(fù)配能夠表現(xiàn)出更好的遇水抗相分離能力；（3）相同環(huán)境溫度下，隨著助溶劑用量的增加，最大溶水量基本呈上升趨勢(shì)。（4）選擇不同的基礎(chǔ)汽油調(diào)配而成的甲醇汽油，最大溶水量與汽油組分密切相關(guān)。

3 低溫抗相分離性能的測(cè)試

選取助溶劑用量為1.2%、不同助溶劑配比的M15-0～M15-10甲醇汽油，置于低溫槽，逐步降低低溫槽溫度，觀察試樣隨溫度的降低產(chǎn)生的變化，當(dāng)出現(xiàn)分層現(xiàn)象時(shí)，記錄相分離的臨界溫度，試驗(yàn)結(jié)果顯示，十種M15甲醇汽油的相分離臨界溫度（℃）分別為-5、-21、-29、-18、-27、-19、4、-13、-30、-33、-30.5。由此可以看出，與單一助溶物質(zhì)相比，復(fù)配助溶劑能夠表現(xiàn)出更好的低溫抗相分離性能。

以上試驗(yàn)是在山東省內(nèi)完成，該省極端最低氣溫：各地極端最低氣溫在-27.0～-13.1℃之間。

4 結(jié)論

（1）本文研究中，乙二醇、正辛醇、乙醇按2：2：6的最優(yōu)配比復(fù)配助溶劑調(diào)配成M15甲醇汽油時(shí)，具有顯著的低溫抗相分離性能和遇水抗相分離性能，能滿足山東省極端氣溫的使用條件。

（2）甲醇汽油的穩(wěn)定性與基礎(chǔ)汽油的組分密切相關(guān)，為確保甲醇汽油的穩(wěn)定性，在優(yōu)選合適助溶劑的同時(shí)，一定選擇符合當(dāng)?shù)貧鉁睾蜐穸葪l件的基礎(chǔ)汽油。

參考文獻(xiàn)

[1] 張廣林，現(xiàn)代燃料油品手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2009.

[2] 彭致圭，孫茂華，甲醇燃料[M].太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，2007.9.