331-变性燃料甲醇、甲醇汽油

331-变性燃料甲醇、甲醇汽油 变性燃料甲醇、甲醇汽油 及新型添加剂的研制 实 施 方 案 水煤浆气化煤化工国家工程中心 二〇〇八年六月 1 变性燃料甲醇、甲醇汽油 及新型添加剂的研制 一、项目研究的意义 1.项目的背景 石油资源是有限的～据预测:世界石油开采的平均年限大约是30年～其中北美9.6年～西欧17.9年～俄罗斯15年～非洲29.8年～中东93.8年～亚洲,不包括中国,15.6年～南美34.5年～中国30年～这种不乐观的估计使得石油更加成为世界范围内竞争的能源。 随着全球经济的高速发展～能源的消耗急剧上升～巨大的燃油消耗对日益枯竭的石油能源造成巨大的压力～能源安全已成为世界各国最为关注的战略性问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。目前～寻找汽车代用燃料在世界范围内全面展开～加之近年来汽车排放法规越来越苛刻～因而为汽车寻找一种廉价易得、污染小的替代燃料～具有重大的现实意义。在诸多代用燃料开发研究中～醇类燃料最具优势～尤其是甲醇以其低廉的价格、较高的辛烷值、较高的混溶热值、在发动机内较高燃烧效率、较低的尾气污染以及简单的合成工艺等显著优点～再次受到世人的关注。 甲醇汽油的研究始于70年代～在不改动汽油发动机的前提下～甲醇掺入汽油的量在15%左右～即M15甲醇汽油。如果掺入更高比例的甲醇～必须对发动机予以改造才能使用。近年来的资料显示～用新开发的添加剂所配制的高比例甲醇汽油已经不需要对发动机进行改造。 2007年～国家标准委员会在北京召开替代能源工作标准组第八次会议～会上下发了《关于下达2007年第二批国家标准制修订 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的通知》～?高比例车用甲醇汽油,M85,、?M15车用甲醇汽油(甲醇含量15%)、?变性燃料甲醇三个标准被列在其中。涉及燃料甲醇的三项国家标准已经制定完成～只等待国家标准委的最终颁布。 2 2007年兖矿集团煤化公司共生产甲醇60多万吨～其中供应市场的商品甲醇有40多万吨～在建的甲醇产能200万吨以上～除开发甲醇下游的化工产品以外～可进行甲醇汽油的研发与生产。 2.国内外技术发展状况 在国外甲醇最大的单项使用量是用作液体燃料～作为汽车代用燃料甲醇汽油已经成熟。 甲醇汽油开发及应用在国外开始于上世纪70年代的第二次石油危机～从替代能源的角度考虑～德国、美国等国先后投入了人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的研究开发。例如美国重点开发的是M85、M100甲醇汽油以及专用汽车～福特公司还开发了灵活燃料汽车,FFV,～并进行了大规模商业生产～90年代美国已有10万辆使用甲醇燃料的汽车投入运行。但从1998年后～西方国家的甲醇燃料汽车和甲醇燃料都在减少～其中原因是多方面的:?西方国家的粮食产量较大～而粮食价格较低～政府为了保护农民的利益～大力推广乙醇燃料,?甲醇作为汽车燃料存在的某些缺陷～如甲醇有毒～沸点较低有气阻等,?1997年后～石油供应紧张形势趋缓～甲醇在价格上与石化汽油相比～没有竞争力,?此外～CNG、LNG、电力等代用燃料市场发展空间比较大～也使甲醇燃料受到冷落。由于以上原因～许多西方国家在多年前已放弃了甲醇汽油的产业化推广。但近期～由于石油价格猛涨～有资料显示～西方国家已重新开始甲醇燃料的研究。 “六五”期间～国家科委组织交通部负责～将M15甲醇汽油研究列入国家重点攻关项目～在山西省组织由480辆汽车～并建了四个加油站进行规模营运,“七五”期间国家科委和中国科学院负责～将“492发动机改装烧M85甲醇汽油技术”列入攻关目,“八五”期间中国与德国合作进行了“中德M100甲醇燃料科技合作项目”～有八辆M100甲醇桑 3 塔纳轿车在北京试运行～并建有一个加油站。同期国家把低比例M3、M15甲醇汽油列入攻关计划～在江苏、四川、河南、重庆等地有数百辆汽车投入运营试验,1996年由国家科委、美国福特汽车公司、中科院、清华大学、化工部、山西省等单位～参加并完成把煤转化为汽车燃料的课题研究～有5O辆示范甲醇中巴车投入商业使用。 我国西南化工研究院、中国科学院山西煤碳化学研究所从二十世纪八十年代开始～分别对甲醇汽油进行了较详细的研究。掺甲醇l5%,M15,的甲醇汽油的应用被列为国家科委的重点项目～于l985年11月在北京进行了技术鉴定。以低比例甲醇汽油为燃料的甲醇燃料汽车也已经开发成功～目前山西甲醇洁净汽车(中巴)已在太原——榆次间运行～取得了良好结果。为与甲醇汽车配套～山西省组织了介休市、太原市以及原平市等相关单位定点生产燃料甲醇(1999年计划为1.5万吨)～并由中科院山西煤化所负责制订了山西省燃料甲醇地方标准。2006年3月24日～由陕西省科学技术厅主持～对长安大学汽车学院刘生全教授主持完成的“M15甲醇汽油添加剂的开发研究”、“M25甲醇汽油添加剂的开发研究”和“M85甲醇汽油关键应用技术研究”三个科研课题进行了成果鉴定。鉴定认为使用该项目所涉及的甲醇汽油添加剂复配制备的甲醇汽油～性能较好～各指标均能达到陕西省甲醇燃料的地方标准。 经过多年的发展～低比例甲醇汽油的应用技术已有较大突破～局部地区短期运行结果表明～低比例甲醇汽油可由甲醇和汽油直接复配～不必添加助溶剂和腐蚀抑制剂～已初步具备推广的条件。例如使用M5甲醇汽油～对汽车不必作任何改动～燃料消耗与90#汽油相当～可降低汽车尾气的排放～而对汽车运行无任何不良影响,使用中比例甲醇汽油～不需对发动机进行改造～但需对发动机电喷系统等进行必要的改 4 造～还需做大量的试验研究工作。例如M50甲醇汽油不改变发动机的结构～添加一定量的改性剂调配制成的甲醇汽油～其燃烧速度、汽化热值、互溶性、爆发性、加速性能等方面接近甚至超过国家标准清洁汽油,?高比例甲醇汽油要想在汽车上使用～需要改变汽车发动机的结构～这影响了高比例甲醇汽油的推广。最近几年～研究发现通过燃料甲醇变性剂和甲醇汽油添加剂～可以在不改变发动机结构的情况下直接使用甲醇汽油。某些汽车生产公司也在研究既能用纯甲醇,需少量的添加剂,也能用汽油的发动机～目前奇瑞提供了10辆这样的汽车在山西做试验。 多年来车用燃料的标准一直在改进～作为新型的甲醇汽油燃料～其上市之后也在一直改进～主要改进添加剂～甲醇汽油对汽车的影响比如冬天冷启动困难、气阻、部件管道腐蚀、尾气排放等问题虽有好转～但真正能让用户满意～环保过关～还有一定的距离。所以国内研究单位也在不断改进添加剂～比如长安大学一直在做工作～添加剂已到第三代～据了解～转让其第三代技术～转让费约170万元～若共同研发第四代～除要求支付研发费用170万元之外～同时当合作单位生产时～要求技术入股3,，5%。 本项目研究的重点在添加剂～解决上述问题～以期以较少的投入获得较满意的效果。 3.市场前景 我国是一个缺油少气～能源资源并不丰富的国家～目前年进口石 ～油已超过亿吨。从市场的需求看～2004年我国表观消费汽油4715万吨2005年为5250万吨,2006年为5248.1万吨,2007年为5552.5万吨。随着经济的高速发展～动力燃料的消耗量增长快速～而且这一趋势还将持续～这为甲醇汽油提供了广阔的市场前景。从经济上看～目前我国 5 以煤为原料生产的甲醇每吨成本约1600元，1900元～市场售价2800—3500元/吨之间～汽油售价6500元/吨以上。以M15甲醇汽油为例～添加剂等成本计入在内的综合比较～甲醇汽油价格依然比纯石化汽油还要低～每吨约有200，600元差价。仅以甲醇替代15,(质量分数～M15)纯石化汽油计算～仅此一项～全国每年即需要消耗甲醇约830万吨,以年耗汽油5500万吨计算,。 二、研究内容 本试验研究燃料甲醇变性剂、甲醇汽油添加剂的配制方法,配制变性燃料甲醇～再加入添加剂与汽油复配～得到符合国家标准的甲醇汽油。 本项目通过自主研发为主～适当引入技术协助的方式进行开发研究～主要研究M15甲醇汽油。 1、变性燃料甲醇变性剂配方研究 2、甲醇汽油添加剂配方研究 3、甲醇掺混汽油燃料的配比试验研究 4、甲醇掺混汽油燃料对发动机性能影响研究,外协, 三、实验预期目标 实验预期目标: 1、研制新型燃料甲醇变性剂并制备相应的变性燃料甲醇～并符合国家相关标准或地方标准。 2、研制新型甲醇汽油添加剂～申请国家专利保护。符合山西省M15甲醇汽油标准～并积极向国家标准靠拢。 3、甲醇掺混燃料的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法和质量标准建立。 4、以市售90#汽油配制的甲醇汽油至少符合90#汽油～以市售93# 6 汽油配制的甲醇汽油至少符合93#汽油～93#汽油标准见表1。 表1 93#甲醇汽油标准 序号 检验项目 单位 质量指标 检测方法 1 辛烷值,RON, ?93 GB/T5487,1995 10,回收温度 ?70 馏 ? 50,回收温度 ?120 2 90,回收温度 ?190 GB/T6536,1997 终馏点 ?205 程 残留量,v/v, , ?2 3 铅含量 g/L ?0.005 GB/T8020,1987 4 蒸汽压 Kpa ?88 GB/T8017,1987 5 实际胶质 Mg/100L ?5 GB/T8019,1987 6 硫含量 %(m/m) ?0.08 GB/T1792,1988 7 铜片腐蚀,50?～3h, 级 ?1 GB/T5096,1991 8 水溶性酸及碱 / 无 GB/T259,1988 9 机械杂质 / 无 目测 10 诱导期 min ?480 GB/T8018,1987 11 苯含量 ,,v/v, ?2.5 SH/T0713,2002 12 芳烃含量 ,,v/v, ?40 GB/T11132 13 烯烃含量 ,,v/v, ?35 14 锰含量 g/L ?0.018 SH/T0711,2002 15 铁含量 g/L ?0.010 SH/T0712,2002 16 甲醇含量 , 15，65 SH/T0663,1998 17 水分 , ?0.15 GB/T6023,1999 四、关键技术和创新点 1.关键技术 本项目的核心技术是:燃料甲醇的变性剂、甲醇汽油添加剂。这二者决定了复配后甲醇汽油的属性、品质和使用效果。 要选择合适的添加剂来解决甲醇汽油燃料的分层、溶涨、互溶性差、冷启动困难等一系列问题～使其性能达到普通汽油要求。 研究甲醇汽油燃料对现有非金属零部件,橡胶输油管、橡胶密封圈、垫圈等,腐蚀、磨损的影响试验。 2.技术创新 通过自主研发开发新型变性剂、新型添加剂。使其适合本地的甲 7 醇以及当地的汽油特点～以配制符合山西省M15甲醇汽油标准或积极向国家标准靠拢。 五、技术路线 1.工艺流程简述 添加剂、国标汽油变性剂,,,,,,,,,,,甲醇 变性燃料甲醇M15甲醇汽油 由于甲醇无色透明～不易和其他液体区分～燃烧时颜色浅～这些因素导致甲醇作为燃料使用时存在一定危险性～通过添加变性剂～使燃料甲醇有一定的颜色～易于区分～燃烧时火焰颜色明显。通过对甲醇性质和本地汽油的组分分析～再按照不同比例甲醇汽油的要求～选用不同类型的添加剂～在适当条件下混合搅拌～进行诱导反应～制备不同比例甲醇汽油添加剂。将变性燃料甲醇和添加剂、汽油按不同比例混配～得到不同比例的甲醇汽油。 2.原 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 及规格 表2 项目所需原料列表 原料名称 配比(v%) 原料名称 配比(v%) 有机茂 1%,2% 二甲苯 2%,5% 丙酮 1%,3% 甲苯 2%,5% 丁醇 2%,4% 乙苯 2%,5% 异丁醇 2%,5% 金属腐蚀抑制剂 1%,2% 乙醚 3%,5% 甲醇汽油防溶胀剂 1%,5% 正丁醚 2%,5% 氟丁烯 3%,10% 3-甲基戊烷 5%,8% 2～3-二甲基戊烷 5%,8% 甲基叔丁基醚 12%,25% 2～6-二叔丁基对甲基苯酚 1%,3% 表3 甲醇汽油材料表 原材料 配比(v%) 甲醇 15,，20, 8 90,汽油 75，84, 添加剂 1,，5, 3.试验设备仪器 表4 试验设备仪器 编号 项 目 数量 备注 1 全自动蒸馏试验机 1台 2 搅拌设备 1台 3 气相色谱仪 1台 利旧 4.试验步骤 利用工程中心现有实验室～按防爆防燃要求进行整改～确保实验安全。全自动蒸馏试验机、搅拌设备、以及玻璃容器等分别放在相应的实验室中。 ?试验前～将所要用的全自动蒸馏试验机、气相色谱仪、搅拌设备等按防爆要求调试正常～储罐、玻璃容器塑料桶等进行清洗～并进行干燥。 ?取添加剂的组分原料～将它们按设定好的比例～先后加入搅拌设备中～对它们进行充分的混合复配并完成反应～在进行完全反应后～将复配的混合添加剂溶液排出～装入干燥的容器中进行静臵备用～并取出若干放入烧杯中～进行观察～看是否分层。 ?对比试验:进行自制添加剂与外购添加剂的对比试验。将添加剂、甲醇、汽油等以一定配比先后加入搅拌设备中进行复配～首先用目测法观察复配液是否均匀透明～即目测它的色泽和透光性～在静臵若干时间后看是否分层,然后对它们分别进行全自动蒸馏试验机、气相色谱仪进行初步的检测～检测它们的馏程是否在预计的范围内。在取得初步的预计数据后～备足样品到外部单位进行辛烷值试验机、实际胶质测定器、金属腐蚀等的各种测试仪器上数据指标测试～得到自 9 制添加剂与外购的对比结果,初步合格后～再进行优化、测试,然后进行车试～考察各种添加剂配臵的甲醇汽油的各种性能如何～如车的怠速、冷启动、爬坡、加速、油耗等,达到预期的效果后～通过权威检测部门进行检测认证。 ?在复配过程中～要观察复配速度～溶液状态～静臵时间的长短～添加剂添加量～以及测定的辛烷值、沸程和胶质等状况如何。 ?通过对比试验～进一步优化我们的复配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ～从而得出最佳工艺条件。 六、技术、经济可行性及可靠性分析 1. 技术、经济可行性分析 1.1 技术分析 甲醇汽油是液体燃料～其储运、分配、携带、使用都和汽、柴油一样方便。本次研究主要涉及到变性剂和添加剂～根据现有了解的情况～主要需要研究的是添加剂的配方。国内多家单位的研究表明添加剂直接影响燃料的燃烧效果和对车的部件是否有损坏～故本次研究的重点在添加剂。前期对国内市场上比较有影响的添加剂进行了剖析～大致了解其配方成分～复配工艺及注意事项～但具体成分及含量还需进一步试验剖析、试验验证～并验证新的添加剂组分～以期以较低的成本取得更好的效果。 1.2 经济分析 如前所述～以转让的方式获得较成熟的甲醇汽油添加剂技术～成本会比较高～重要的是添加剂配方一直处于改进当中～我们不可能去一个一个的配方去购买～而以我们自己的技术力量借鉴现有的技术成果～研发拥有自主产权的添加剂配方技术～不仅获得了技术～同时拥有了技术基础～以便改进添加剂以适应国家更加严格的燃料标准和排 10 放标准。 拥有了添加剂技术～可对外技术转让～以50万元/次的技术转让费～转让几家即可收回研发成本～因国标更新导致添加剂更新后～又可以重新获得技术转让费,同时出售复配好的添加剂～同样能获得良好的收入～据了解～现在的添加剂成本大约在5000-8000元/吨～市场价格约10000-14000元/吨。由于配制甲醇汽油工艺简单～市购甲醇和添加剂即可生产～因此不管是出售配方还是出售添加剂都会有较好的市场机会。 2.技术可靠性分析 ?我们已经解剖过市售的添加剂～并配制了甲醇汽油在简易车辆上运行～对添加剂配方及配制工艺有初步的认识～从整个流程看～工艺较为简单～难点是添加剂的配方。 ?以解剖的添加剂为基础～从物化指标相似的其他化学品中寻找合适的替代品～并组织对比试验～寻求价格低廉效果较好的添加剂。 七、对安全、环境、健康的影响性分析 ?甲醇有一定的毒性～甲醇汽油如果使用不当～会对人体造成伤害～需要做好安全保障,?甲醇汽油属于易燃易爆化学品～并且挥发性很强～对供应设施方面需要更多的安全保障～同时对车辆的使用和维护也要进行特殊培训,?由于甲醇有一定的腐蚀性～所以甲醇汽油可能对油箱、油路铅锡镀层和焊接钢管、铜、锌、铝及合金有腐蚀作用～需要通过加入防腐剂等来解决这种腐蚀性问题～否则对汽车的耐久性和安全性可能都有影响,?甲醇的理化性能与汽油一定差异～会影响汽油的顺畅燃烧～需要加入特定的添加剂改善甲醇汽油的各种性能。 环保问题有待确认。主要是使用甲醇汽油排放甲醛和乙醛等醛类～ 11 对环境有一定危害。德国大众公司的研究结论是总醛排放增加3至6倍～国内研究表明～甲醇在汽油中的比例越高～未燃的醛排放量越高。通过燃料甲醇变性剂和甲醇汽油添加剂～使燃烧充分以减少醛类的排放。 在试验过程中～试验场所要保持通风良好～做好相应的安全保护措施。试验过程中的甲醇、添加剂原料等很多物料都存在不同程度的毒性。通过采取有效的劳保防护措施～可以避免以上物质对人体的伤害。 由于以上种种～甲醇汽油的推广也需要像乙醇汽油那样需要获得政府部门的有力支持。 八、安全事项和应急预案 1.安全事项 ?甲醇和汽油都属于易燃易爆、易挥发液体～并且甲醇有毒～在使用时～保持场所通风～杜绝一切火源。并且保持容器要封闭。 ?配制添加剂时～添加剂原来种类较多～配制时～有可能发生激烈的化学反应～注意防护。 ?产品不得与易燃、易爆、有腐蚀性的物品混合存放。 2.应急预案 ?甲醇易燃易爆～其在空气中的爆炸范围是蒸汽含量6%，36.5%。甲醇泄露时应立刻用水冲洗～然后排至废液池集中处理。 ?甲醇是无色易燃液体～燃点为8?～自燃温度为436?～着火时～应及时用砂子、泡沫灭火器、石棉布等进行灭火扑救。 ?汽油易燃易爆～其在空气中的爆炸范围是蒸汽含量1.4,-7.6,。汽油泄露时应立刻用沙土掩埋、清理后用水冲洗～在室内要注意通风。 ?汽油是易燃液体～燃点为零下20?左右～自燃温度为415?。着 12 火时用砂子、泡沫灭火器、石棉布等进行灭火扑救。 ?配臵的甲醇汽油为易燃液体～使用场所必须严禁烟火。发生泄露时应立刻用沙土掩埋～并用水冲洗。着火时用二氧化碳灭火器或干粉灭火器、砂子、石棉布等进行灭火扑救。 九、现有研究条件和基础 醇类燃料由于它优异的品质被认为是最有前途的汽车发动机待用燃料～这已被许多专家的研究所证实～并在欧洲、北美和南美洲现已得到相当广泛的应用研究～并且开展了对甲醇代用燃料的研究～这是以其优良的物化性质、方便的储存和运输性决定了比其它汽车代用燃料更具有优越性。 该项目承担单位为依托兖矿鲁南化肥厂建设的水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心～已成功开发了国家“九五”攻关项目——“多喷嘴新型气化炉”技术～与国家“十五”攻关计划项目——“粉煤加压气化制备合成气新技术研究与开发”,技术力量强。通过对该项目的前期研究～对甲醇汽油添加剂性能有一定认识～已经初步制定了一套试验方案。国家工程中心有宽敞的试验场地～拥有一批有经验的研究人员～有利于试验的顺利完成。目前项目已组成了试验小组～有专门的人员和组织机构保障试验的进行。 十、进度安排 本项目预计18个月完成全部试验任务。 2008年8月-2008年10月 申请立项、原料购臵、设备购臵 2008年11月 试验设计阶段,确定实验关键要素及检测方法 2008年12月-2009年12月 添加剂研制～油品调制、分析～油品性能检测 2010年1月 总结、验收 13 十一、资金计划 由于本项目属于实验室小试～只涉及到试验设备和药品的购臵费～不构成资本性支出～所有费用均列支为费用性支出。总投资及资金筹措见下表: 表5 开发试验费用性支出估算表 编号 项 目 数量 金额,万元, 备注 1 全自动蒸馏试验机 1台 12 2 添加剂 4 3 变性剂 1 4 外部部门检测费用 60(注1) 5 90#汽油 5 6 甲醇 3 7 玻璃容器 若干 3 8 气相色谱仪毛细管柱 2 1 色谱仪利旧 9 搅拌设备 1 1 10 调研、资料费 5 11 技术审查、项目验收费 2 12 工资费用 42(注2) 13 安全设施 1 合计 140,不含利旧, ,注1,外部部门检测费用 项目 估算检测次数 每次检测金额,万元, 金额,万元, 油品标准检测 30 0.8 24 发动机静态实验 20 1.2 24 发动机动态实验 10 1.2 12 合计 60 ,注2,工资费用,试验时间一年半, 人员 人数 年工资福利保险等/人,万元, 合计,万元, 技术员 2 4 8 操作员 2 4 8 分析员 3 4 12 总计,万42 元, 14 十二、甲醇汽油项目研究人员 工程中心 郭宝贵 高级工程师 副总经理 项目负责人 工程中心 张鸿林 高级工程师 总工程师 技术负责人 工程中心 吴永国 高级工程师 副总工程师 技术负责人 工程中心 张俊先 高级工程师 课题组组长 工程中心 胡宇峰 工程师 技术人员～工艺 工程中心 姜磊 工程师 技术人员～工艺及分析 工程中心 朱哓宁 高级工 实验人员 工程中心 陈炳刚 高技 实验人员、电仪,兼, 工程中心 杜玉玲 高级工 实验、分析 工程中心 胡传红 高级工 分析 工程中心 胡太荣 高级工 分析 工程中心 刘爱兰 高级工 分析 15