[科普中国]-乙醇燃料

简介

燃料乙醇中主要杂质是正丙醇，它是一种可再生能源。大量的试验研究和成功的实践都证明，乙醇作为汽车的代用燃料是完全可行的。目前，乙醇作为燃料应用在汽油机上的技术已经相当成熟了，但在柴油机上的应用受到与柴油不能互溶的限制，尚未产业化。1

生产工艺车用乙醇燃料由变性燃料乙醇和汽(柴)油以一定比例混配而成。燃料乙醇的生产方法有合成法(即乙烯水合法)和生物法两种。近年来受原油资源问题及乙烯价格上涨的制约，合成法被生物法取代。生物法以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜、木屑、树枝和植物秸杆等农产品或农林废弃物为原料酶解糖化发酵制造乙醇。2

对发动机零部件的影响乙醇在汽油机上的应用技术已经相当成熟，巴西和美国多年的实践经验证明，普通汽油车无需任何改动就可以使用添加10%乙醇的汽油。超过15%乙醇的汽油，则必须对汽车发动机进行调整。

由于乙醇是一种有机溶剂，在生产、储存、燃烧过程都会产生有机酸，易对机件产生腐蚀和磨损。需清洗燃油系统和油箱，对汽车的塑料密封件进行防腐蚀处理，更换部分橡胶材料，如软管更换为丁睛橡胶，密封件更换为含氟橡胶。

我国试点使用中发现，发动机使用初期，燃油系零部件、油路及油管壁上的沉积物会剥落下来，可能会导致滤清器的堵塞；长期使用汽油醇时，一些镁、铝、锌的合金、镀铅锡的钢板及有些黑色金属将遭到腐蚀，尤其在燃料分层时更明显；润滑油的酸度值及粘度增加，在发动机进气系统的部件上，容易产生油污，润滑油污染严重可能导致拉缸；供油泵中的橡胶件、化油器加速泵中的皮碗及滤清器中的橡胶油封出现胀大现象。2

对发动机动力性的影响从机理讲，燃料乙醇热值比汽油热值低，会使动力性能下降。但因乙醇中的氧将原汽油中不能完全燃烧的部分充分燃烧，从而使功率上升。两者相抵，总体持平或略有下降。据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明，使用车用乙醇汽油，发动机不需改造，动力性能基本不变。2

主要特性乙醇的分子组成是C2H5OH，无限溶于水，与烃类燃料相溶性差。乙醇可以单独作为汽车燃料, 也可和汽油或柴油混合形成混合燃料。乙醇作为汽车燃料，有以下特点：

（1）乙醇的低热值相当于汽油的60.9%，相当于柴油的62.8%，但从相对能耗的角度看，其热效率并不比汽油和柴油低；

（2）乙醇的辛烷值比较高，是良好的汽油机代用燃料，也是提高汽油辛烷值的良好添加剂，但其十六烷值很低，在压燃式发动机上应用难度较大；

（3）乙醇的沸点比汽油低，有助于燃油-空气混合气的形成，但缺少高挥发性成分，对起动不利。乙醇的蒸气压比汽油低，会影响汽车的动力性和蒸发排放；

（4）乙醇的汽化潜热大，有助于改善N0×排放，乙醇的着火界限宽，能够在较稀的混合气状态下燃烧，所以适合稀混合气燃烧模式的发动机。1

主要缺点汽车用乙醇汽油在燃烧值、动力性和耐腐蚀性上的不足：

（1）乙醇的热值是常规车用汽油的60%，据有关资料的报道，若汽车不作任何改动就使用含乙醇10%的混合汽油时，发动机的油耗会增加5%。

（2）乙醇的汽化潜热大，理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃烧速度，导致汽车动力性，经济型，及冷启动性的下降，不利于汽车的加速性。

（3）乙醇在燃烧过程中会产生乙酸，对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。有关试验表明，在汽油中乙醇的含量在0～10%时，对金属基本没有腐蚀，但乙醇含量超过15%时，必须添加有效的腐蚀抑止剂。

（4）乙醇时一种优良溶剂，易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀，溶涨，软化或龟裂作用。

（5）乙醇易吸于水，车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后，容易发生液相分离。

发展与应用乙醇作为燃料早在20 世纪初就出现了，后来随着价廉物美的石化系燃油大量生产，使汽油和柴油成了发动机的主要燃料，从而抑制了乙醇燃料的发展。直到20 世纪70 年代初全球性“石油危机”的爆发和不断严格的汽车排放法规才使得燃料乙醇的研究应用迅速发展。1

国外乙醇燃料的发展现状巴西是世界上最大的燃料乙醇生产和消费国，年产乙醇1000 万吨以上，97%用于燃料，甘蔗是巴西生产乙醇的主要原料。巴西目前约40%的汽车以纯乙醇做燃料，其余的则以22%(体积比)的燃料乙醇和78%的车用汽油的混合物做燃料。巴西是全世界唯一不供应纯汽油的国家，因而使其有了“绿色能源之国”的美誉。1

美国的燃料乙醇的产量仅次于巴西，主要用玉米生产乙醇。目前，在汽油中掺加10%乙醇的gasohol( 汽油醇) 在全美已经普遍使用。1996 年，美国国家地质综合考察部的一篇研究报告指出，作为汽油抗爆剂的MTBE( 甲基叔丁基醚) 对地下水质有污染。所以，目前美国已经禁止使用MTBE。由于含10%乙醇的汽油不要求改动汽车发动机，在减少空气污染方面与MTBE 有相同的效果，因此各乙醇生产公司对其发展持乐观态度。1

在亚洲，泰国是第一个由政府开展全国生物燃料的国家。泰国由于石油95%依赖进口，使得外贸长期赤字。所以，在皇室和政府的积极推动下，短短的两年时间，就成功的开展了燃料乙醇的项目，主要是使用木薯为原料发酵生产乙醇。泰国的成功，影响了亚太地区其他国家，使众多东盟国家、韩国、澳洲等也开始积极实施乙醇燃料计划。1

我国乙醇燃料的发展现状我国是世界上第二大石油消费国，1993 年，我国开始成为石油净进口国，2001 年我国耗原油2亿吨，进口原油6500万吨，进口油占国内耗油的32.5%，已超过国际安全警戒线30%。预计到2010 年，进口原油占国内耗油比例将达到56%。我国目前各个大中城市大气污染严重，其中60%的污染物来自于机动车所排放的尾气。我国政府已经充分认识到了发展乙醇燃料的重要性，于2001 年颁布了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两个国家标准，并在河南、吉林、黑龙江、安徽等省开展使用车用乙醇汽油试点，燃用在汽油中添加10%无水乙醇的混合燃料，生产乙醇使用的原料主要为玉米。截至2005年4 月1 日，我国的东三省、河南和安徽已经实现了封闭推广乙醇汽油，禁止销售普通汽油。山东7 个地市、江苏5 个地市、河北6个地市成为局部试点城市。1

综合国内外各国成功先例，我们发现，发展乙醇燃料，一些外部的因素是必须具备的：（1）各国车用乙醇汽油的推广，既有行政法规的保障，又有税收优惠、财政补贴等经济政策的支持，这是顺利推广车用乙醇汽油的根本保障。这主要是因为目前汽油醇燃料生产成本高，在市场上缺乏竞争力，需要政府的引导；（2）结合本国实际国情，选择合适的原料生产乙醇。无论选择什么原料生产乙醇，都该和本国国情相结合，合理布局，避免重复建设导致浪费；（3）从社会的综合效益上看，评价乙醇燃料的价值。首先，它为农产品的转化和增值提供了渠道；其次增加农民收入( 尤其是欠发达地区) ，改善农民生活，酒精厂的建立为社会提供更多的就业机会；最后，它所产生的环保价值不仅可以节省一笔可观的环境治理费用，而且其对环境产生的积极影响是深远的。1

能源多样化是能源安全的一个良好对策，农作物燃料乙醇的推广使用意义重大。但是必须要注重生命周期问题，必须利用高产能作物，并且要改良作物品种，提高乙醇产出比；此外，改进乙醇生产工艺，提高能源利用率，降低生产过程排放污染；为了提高经济效益，要加强综合利用，采取联合生产，充分利用乙醇生产过程的废弃物，形成循环利用可持续发展的绿色能源经济。3