甲醇汽油调配技术现状及应用情况

南京巨澜科技开发有限责任公司董事长  吴家友

从2009年5月20日起，短短一个半月时间内，国家标准化管理委员会先后发布公告，宣布《车用燃料甲醇》、《车用甲醇汽油（M85）》国标已获得批准，并分别于2009年11月1日、12月1日起实施。

《车用甲醇汽油（M85）》国标是我国近30年甲醇汽油发展史中诞生的首个车用甲醇汽油国家标准。该标准将为我国石油替代和节能减排，全面推进和规范我国大比例甲醇燃料的使用，拉动中西部煤基甲醇大省经济的发展，产生积极而深远的影响。同时，该标准也将成为甲醇从单一化工产品向大比例车用甲醇燃料领域转变的合法依据，以甲醇为基础调配M85甲醇汽油进而大比例替代石油的时机已经成熟。

一、甲醇汽油技术现状及实际应用情况

1.1甲醇汽油技术现状

早在上世纪七十年代石油危机后不久，国内就已经开始了甲醇替代燃料的探索性研究，在汽油中直接掺入低比例（3~5%）的甲醇混合使用。从“六五”起在煤炭大省山西就开始了M5～15（不改变发动机使用）、M85～100（甲醇发动机使用）第一代甲醇汽油的试验研究，基本上是处于一种简单掺混使用的阶段，随着甲醇比例的增加许多问题就一一暴露出来。

20世纪九十年代，在我国甲醇汽油的发展过程中，开始出现使用添加剂，试图达到增加甲醇用量、改善品质和延长稳定期等目的，市场上陆续推出了如“助溶剂” 、“增标剂” 、“变性剂”等产品，直到现在这些产品品仍在推销中，第二代甲醇汽油由此诞生，但仍没有实现质和量的根本跨越。

中国化工报2001年9月24日第二版头条一篇题为“甲醇车:给中国汽车业一个机会”的署名文章，对此前甲醇汽油的发展历程作出了历史性的总结： “福特公司拨款20亿美元，调集精英研究了20年，也只研制出用85%甲醇、15%汽油的混合汽车燃料。”（指当时专用甲醇发动机使用的甲醇燃料）

据我国海关总署公布数据显示，自我国从1993年成为石油净进口国以来，中国的原油对外依存度由当年的6%一路攀升，到2004年突破45%后，此后每年均以2个百分点的速度向上攀升，到2009年就突破50%警戒线，整个过程仅仅用了16个年头（见表1）。

表1.中国石油对外依存度等重要数据统计表

20世纪九十年代，为了实现对稀缺石油的大量替代，使用大比例甲醇催化燃烧技术配制的第三代大比例甲醇汽油应运而生。

1.2 我国甲醇汽油的应用情况

在我国，甲醇汽油虽然已获得国家的逐步认可并开始推广，但由于特殊的国情，行业高度垄断在短期内很难改变，决定了我国甲醇汽油的推广必然要经历一条漫长而艰难曲折的道路。

A．我国甲醇汽油发展的三个阶段

A1. 孕育阶段：20世纪七十年代——2005年12月

2004年12月16日，“全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会”在北京宣布成立。

2005年12月初，何光远、王茂林、谭竹洲、彭致圭等老领导联名向总书记国家主席胡锦涛提交了“关于推广煤基醇醚燃料以替代汽油、柴油的建议”，此建议书是名副其实的“破冰之举”。

A2. 起步阶段：2005年12月——2009年12月

2005年12月，国家主席胡锦涛在何光远、王茂林等同志呈报的“关于推广煤基醇醚燃料以替代汽油、柴油的建议”上批示：“请发改委对替代能源问题进行科学论证，从总体上提出开发方向和重点。”

2006年7月25日国家发改委等八部门联合发布发改环资[2006]1457号文：关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知，明确提出“发展醇醚燃料代油，……推广大比例甲醇催化燃烧技术和醇醚燃料尾气净化技术。”

从此，经过4年时间的等待，直到2009年，终于盼来《车用燃料甲醇》、《车用甲醇燃料（M85）》推荐性国家标准的颁布，并分别于当年的11月1日、12月1日开始实施。

据山西官方数据显示，截至2008年底，山西全省销售甲醇汽油60余万吨，20多年消耗甲醇20余万吨。2009年，山西虽有加油站800余座投入运营，共销售M15甲醇汽油约20万吨，但消耗甲醇仅3万吨。

在国家和地方政府的政策扶持下，煤制甲醇用作车用燃料，在山西已运作了20多年尚且如此，可以想象甲醇汽油界在创业阶段的艰辛……。

A3. 发展阶段：2009年12月——

我国甲醇汽油的推广是否全面进入发展阶段，至少应有三个重要标志：

（1）国家及地方扶持政策及系列配套标准是否真正落实到位；

（2）官方石油流通渠道是否正式介入；

（3）大比例甲醇汽油是否得到全面推广。

这里仍以山西为例，据《山西省煤化工产业调整和振兴规划》，到2011年，山西省的甲醇产能将有600万吨。很难想象，即使有政策支持、有石油渠道的配合，但仅靠低比例的甲醇消费，甲醇产能过剩的问题依然是无法撼动的！

B．我国推广甲醇汽油的三个渠道

现阶段我国甲醇汽油进入消费市场不外如下三条渠道：

B1．红色渠道：毫无疑问，在中国这是一条官商路线，它是三大石油巨头的一统天下。目前仅见山西公开报道，国有石油商介入了甲醇汽油的销售。陕西的地方石油也正积极准备投入，这些都是积极的信号。

2010年，山西、陕西、四川、宁夏、内蒙古和甘肃6省区目前已经开始着手共建晋陕川甘宁蒙煤基醇醚燃料试验示范区，计划通过联片推广甲醇汽油的方式，推动甲醇汽油推广工作提速。

B2．灰色渠道：有些省区政府虽然出台政策支持推广甲醇汽油，由于未能得到石油巨头的回应，只能通过少量的民营加油站在探路。

其次，目前有的地方通过各种渠道在与石油巨头搞“共建”，八仙过海，各种灰色的手段不断创新。不言而喻，只要“市场+垄断”的中国“特色”还存在，这个灰色地带就会不断翻新发展下去。

2009年，随着甲醇汽油国家标准的出台和甲醇价格的持续走低，上半年，全国汽车燃料领域掺烧的甲醇达300万吨，全年汽车燃料领域掺烧甲醇将达600万吨，除西藏外实际使用范围已无空白省区。

B3．绿色渠道：这是一条自然产生、市场互补的路线，醇油分离自助消费避开垄断瓶颈，即通过如山西的“加醇站”或巨澜的“变性甲醇专卖”模式，由消费者自主选择，不失是一种可为消费者谋取最大利益、国家实现大量替代石油节能减排的多赢方案。

二、国内主流甲醇汽油添加剂的分类及对比分析, ,

2.1国内主流甲醇汽油添加剂的分类

如前所述，随着甲醇汽油发展的一代代衍进，迫使甲醇汽油添加剂技术不断地创新。目前，尽管国内添加剂供应商名目繁多，但经归纳分类后就比较简单了，详见表2。

表2. 国内主流甲醇汽油添加剂分类表

2.2国内公开发布的甲醇汽油添加剂对比分析

通过检索，将国内一些主要甲醇汽油添加剂的供应商公开发布的信息，进行分类统计整理，列表对比分析如表3所示。

  表3. 国内各大区典型企业及南京巨澜公开发布的甲醇汽油添加剂相关数据

结论：1、从M15～M85全系列不改车可使用的甲醇汽油添加剂除南京巨澜科技公司外尚未发现有第二家实现商品化，一般均在M40以下。

2、助溶剂型添加剂的用量普遍较高，且随着甲醇用量的加大而添加量更高，导致添加剂占甲醇汽油的吨成本居高不下，直接影响到下游企业的经济效益。

3、甲醇汽油相对于汽油的替代比是衡量添加剂的一个重要指标，由于我国尚无甲醇汽油添加剂的统一标准，不同添加剂调配出的甲醇汽油的质量指标和性价比将有很大差别，这直接关系到消费者的切身利益，也不利于整个行业的健康发展。

三、大比例车用甲醇燃料的研发及长期道路试验的评价

3.1 大比例车用甲醇燃料的研发

长期以来，人们囿于甲醇热值低（甲醇的热值只有汽油的50%）的思维而放弃了从15%～85%这么大一个区间的甲醇燃料的开发利用；基于同样的理由，人们基本形成这样一个“共识”，即M15以下的甲醇汽油不改车可以使用， M85甲醇汽油则必须改装发动机或使用专用甲醇发动机，而M15以上至M85中间这一大片则成了技术禁区。

在此前的近20年时间里，业界一直没有摆脱甲醇热值低的困扰。专家们普遍担心的是甲醇热值低，约为汽油的50%，进而会影响到汽车的动力。

工程热力学的常识告诉我们，燃料的热值（能量）仅表示它作功（W）的能力，它与热值和功率成正比，而功率(P)是做功的效率，即单位时间（T）做功的能力：P=W/T，P、T之间成反比。通过计算发现，只要使M60甲醇汽油整个燃烧过程缩短0.001s，即可等效替代汽油使用，保持原发动机的动力与油耗不变。

这是第三代大比例甲醇催化燃烧甲醇汽油的核心理念。

当然，业内普遍关注的冷启动、热气阻、动力不足、遇水分层、低温相分离、腐蚀溶胀、高温润滑等诸多技术难题，远不是“催化”两个字就能解决的，复杂的问题最终形成了新颖而独特的大比例甲醇催化燃烧添加剂配方。

第三代催化燃烧甲醇汽油较第二代助溶剂甲醇汽油实现了三大突破：

（一）大比例：实现了甲醇比例从15%～85%间的任意比例使用；

（二）不改车：实现了使用车辆无需作任何改动即可直接使用大比例甲醇汽油，也可与普通汽油、乙醇汽油交叉使用或再掺混使用。

（三）照样用：实现了M15～60甲醇汽油的燃油消耗与汽油基本持平，而M70～85甲醇汽油也取得了较低的替代比（1.4～1.5）；

国家发改委工业司在《我国醇醚燃料及醇醚清洁汽车发展专题报告（征求意见稿）》中明确指出：“根据我国能源结构特点和醇醚替代燃料研究示范成果，将煤基甲醇和二甲醚作为今后20～30年过渡性车用替代燃料，是基本可行的，对我国实施能源多元化和能源替代战略具有积极意义。”

3.2 大比例车用甲醇燃料长期道路试验分析

实践是检验真理的唯一标准。我们从2007年起，使用“吉利1.3L”作为试验车，未作任何改动直接使用M85甲醇汽油，截至2009年底完成了“10万公里M85＋6万公里M55”的考核试验，系统无一部件出现涉油故障而进行更换，是替代石油、节能减排、安全使用的有力例证。

表4.汽车直接使用巨澜牌M85甲醇汽油与其它常规方案综合比较

说明 1根据国家替代能源标准协调工作组2007年考察报告；

2根据2007.10.23 太平洋汽车网发布某汽车厂有关资料。

我们将已完成10万公里行车考核试验后的油管解剖检查无可见溶胀现象（图1），而发动机汽缸盖也无明显积碳（图2）。

图1. 已完成10万公里行车考核试验后的油管剖面

图2. 已完成10万公里行车考核试验后的发动机汽缸盖

3.3在线即配即用大比例甲醇汽油调配工艺简介

目前我国现行使用的甲醇汽油调配技术大体分两种，一种是属于比较原始的混合静置型，使用的是相对较早期的助溶剂型添加剂，必须经过长时间的搅拌混合再静置反应，等待48小时沉淀后，才能成为产品销售，因此无法连续生产。另一种就是可在线混合即配即用型，可长时间连续生产，产品质量有保证，详细比较见表5。

表5. 我国现行使用的甲醇汽油调配技术对比

A、使用即配即用甲醇汽油调配技术必须具备如下3个条件：

1、要求使用的原料甲醇和基础油都必须达到规定的标准；

2、需要使用的添加剂有很强的化学亲合力，能在生产流程中迅速使燃料甲醇与原料油瞬间均匀溶合不再分开；

3、使用特殊的高效混合装置，保证比例悬殊的物料在瞬间能实现均匀分布的同时，并进行充分混合。

在线混合甲醇汽油调配工艺流程如图3所示。

图3. 即配即用甲醇汽油调配工艺流程

B、大比例甲醇催化燃烧添加剂的特点

大比例催化燃烧甲醇汽油添加剂是大比例催化燃烧甲醇汽油的核心技术，属于一种高活性复合型产品，机理复杂，使用简单，其主要特点：

1、大比例甲醇催化燃烧添加剂的添加量仅在1 %以下；

2、大比例甲醇催化燃烧添加剂不含铁、锰等金属型化合物，尤适合当代高精密度的汽车发动机使用；

3、使用大比例甲醇催化燃烧添加剂生产甲醇汽油，常温常压，无须搅拌、反应、静置、沉淀分离等复杂工艺，即配即用；

4、使用大比例甲醇催化燃烧添加剂生产甲醇燃料，不再需要添加其它任何辅料。

表6. 几种常见油品使用的添加剂主要原料

表7.巨澜牌系列型号添加剂适用范围推荐（供参考）

C、巨澜大比例甲醇汽油技术的应用情况

我们为了让广大客户亲身体验大比例甲醇催化燃烧添加剂的效果，在近两年巨澜公司已免费向客户发放添加剂样品200多份，添加剂的销量逐年放大，大比例甲醇汽油已逐渐被业界认可。到目前为止，国内使用巨澜技术立项、在建的大比例甲醇汽油调配产能近500万吨，一些10万吨级以上的规模厂不久将建成投产。

结尾

据《中国汽车报》官方网站发表的 “新能源汽车乱局” 署名文章，面对国内汽车企业纷纷上马新能源汽车的状况，国家发改委能源研究所副所长李俊峰近日在参加一次论坛时炮轰业界——“目前所有的新能源汽车，没有一辆是低碳的。必须寻找到新的技术路线才能生产出低碳汽车来。”

据统计，市场潜在的新能源汽车产品超过100个。新能源行业研究员李胜茂指出，这当中有很大一部分企业是在炒作新能源汽车概念。他认为，假如《细则》不与相对严格的市场准入制度相结合，那么它将沦为一部分企业骗取国家补贴的便利途径。（2010-06-18 汽车网）

据国际权威能源专家预测，在近100年内，液体燃料作为车用能源的地位很难改变。

据我国权威部门预计，2010年、2020年，机动车燃料需求将分别占当年石油总消费的43％和59％，汽车将成为石油消耗增长的主要因素。

随着《车用燃料甲醇》、《车用甲醇汽油（M85）》国标的出台和大比例甲醇汽油的逐步推广，对车用燃料实施大比例的甲醇替代，将现代煤化工技术和传统石油产品协调互补，实现资源可持续合理利用，经济格局更趋合理，才能真正替代进口拉动内需，能源安全，环境友好，我国众多的甲醇大省必将迎来一个前所未有和谐共赢的发展机遇。

作者简介：1966年毕业于西北工业大学航空发动机专业，中国发明协会会员，中国有突出贡献专家，全国醇醚燃料标准化技术委员会委员，2010年4月中国第五届“发明创业奖”获得者，南京巨澜科技开发有限责任公司法人代表。