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甲醇燃料的应用

来源: 时间:2020-06-16 16:04:55 次数:

甲醇是重要的有机化工原料,甲醇生产工艺简单,合成甲醇的原料众多,可用天然气、石脑油、煤制合成气、焦炉气、地下瓦斯气、黄磷尾气等,现在我国主要通过焦硫煤中提取。

   甲醇是重要的有机化工原料,甲醇生产工艺简单,合成甲醇的原料众多,可用天然气、石脑油、煤制合成气、焦炉气、地下瓦斯气、黄磷尾气等,现在我国主要通过焦硫煤中提取。

   甲醇是无色、透明,易挥发、易燃的液体。蒸发潜热值高,抗爆性能好,含氧量高。但甲醇有毒,热值较低,在有少量水分存在的情况下容易产生相分离。
  那我们的甲醇能不能用作燃料,我们就一一来讨论一下,首先,安全性,我们从其毒性和危险性以及对环境的影响上来做一个分析:
  你喝过甲醇吗?你知道甲醇是什么味道吗?
   甲醇是化工原料、是新型燃料,是给汽车喝的而不是给人喝的。

甲醇很涩,就像野生柿子榨汁一样的刺激涩味,口再干再渴也喝不进去,一但进入口腔就自然迅速喷出,因条件反射无法吞咽下去,而被喉咙的第一道门槛锁闭。所以如果有人想喝甲醇自杀那根本就是不可能的事情。除非将甲醇稀释大量的自来水后喝下去,甲醇含量达20000~71000毫克才会中毒致命。
那我们日常生活中有没有甲醇的存在呢?

METHANOL INSTITUTE(甲醇学会)发布的【甲醇安全处理手册】(联盟国际顾问公司美国加利福尼亚洲圣地亚哥编拱)一书中阐明“甲醇不仅会在人体内自然产生,而且人们平常也会通过空气、水和食物接触到甲醇”。

食物是一般人群接触甲醇的主要源头

经观测:普遍认为饮食决定了血液中甲醇的浓度。甲醇广泛存在于人类的食物中,如新鲜水果、蔬菜和饮料(如果汁、啤酒、葡萄酒、白酒),以及甜味剂和DMDC (二烷酸二甲脂)等食物添加剂。甜味剂是一种人造甜料,DMDC是茶饮料、运动饮料、水果或气泡果汁、葡萄酒和白酒替代品中使用的一种发酵抑制剂、两种添加剂在被消化后都会转化成甲醇”。

食物和饮料中的甲醇含量

新鲜和罐装果汁:

橙汁1~43毫克/升

葡萄11~80毫克/升

柚子汁126~40毫克/升

(平均140毫克/升)

啤酒6~27毫克/升

葡萄酒96~329毫克/升

豆类1.5~7.9毫克/千克

扁豆4.4毫克/千克

碳酸饮料~56毫克/升

………………………

那么多的食物饮料水果酒类都存在不同程度的甲醇含量,现实生活中一日三餐都在吃喝甲醇。

接触甲醇的潜在非饮食类源头,其中香烟的烟雾中也含有甲醇蒸汽,每支烟含有180微克(μg)。

研究表明:美国一般人群血液中的甲醇浓度小于3mg/L(毫克/升)在对照研究中,呼吸气体包含200ppm(每百万单位体积中的单位数)甲醇的人类,其血液浓度低于10毫克/升。

事实上,世界卫生组织评定甲醇毒性为“中性”。论毒性比汽油要小些,比柴油更小。

国际卫生组织的调查结果显示:所有制造甲醇工厂生产车间第一线的工人,从未发现有过职业病患者的案例。

论甲醇慢性效应与汽柴油截然不同。大部分研究表明:甲醇不会导致癌症。到目前为止,无任何国际权威组织将甲醇列为致癌物质

(如IARC NTP NIOSH ACGIH或OSHA)。此外,无任何人类数据证明甲醇接触与提高天生缺陷率或生殖危害与有关。

但最近对大小老鼠的现有数据的更多研究表明,大小老鼠吸入或口腔接触大量甲醇具有发育危害。由于大小老鼠代谢甲醇的方式与人类不同,因此这些研究能否完全预言人体健康影响还值得怀疑。

当孕妇接触了一定量的甲醇,使得血液中甲醇浓度高于10毫克/升时,会对胎儿发育造成的不利影响。这是目前关注的一个问题。正常饮食或职业性接触不会导致血液中甲醇含量达到或高于10毫克/升。该值并不用来代表最高“安全”血液浓度。高得多的血液甲醇含量也可能不会造成发育毒性。


列表各种汽车燃料致癌度比较


甲醇本身不会导致癌症。

表中致癌度显示 柴油:27、 汽油:17.5、M85:5.3、M100:3.5。其中M100致癌度的产生数字是掺合了添加剂成分所致。

论甲醇燃料的优越性:甲醇燃料污染物的尾气排放比汽油更清洁、更环保,超低排放值达97%以上。详见下表使用M100甲醇燃料的实测数据:

奔驰E300车使用M100甲醇燃料对比国标的尾气排放


检测项目

检查结果

国 家 标 准  ASM

减少幅度

 

 

5025

 

CO (%)

0.02

0.75

99.97%

HC (X10-6)

2

95

99.98%

NO (X 10-6)

18

950

99.98%


甲醇作为燃料其尾气排放优于国标汽油,即尾气中不含硫、不含苯、不含丁二烯等多种致癌物。其不足之处在于初启动时因温度低燃烧不充分、未燃甲醇中间产生甲醛含量气体排出,这可以借助尾气净化器加以解决。也可以提高燃烧效力和催化裂解速度加以控制。使得燃烧充分排放干净。

论危险比汽油小。因为汽油闪点一46℃,甲醇闪点12℃,且甲醇着火燃烧比较缓慢,易燃不易爆炸,可用水扑灭;汽油则不能,汽油一旦点燃立即发生爆炸,用水扑救会越扑越旺。

甲醇和汽油的燃爆问题,我们专门做了小试验:10米1吋水管两条,各剖开一半烧焊连接并两端半圆封口。长度共40米,开口朝上平放,装满甲醇液体,从左边端头用手握火机点火,眼睛观察可见由左至右燃烧的火焰传播速度约20多米/秒,全长燃烧火焰40米不会爆炸。然后用同样的方法装满汽油,在左边端头用电线正负极远距离通电点火,(决不能用火机点火,如果火机点火的话,自己跑不开,反而被烧伤)通电按钮一按立刻爆炸,火焰就像打雷闪电一样猛烈。水管翻个底朝天,整条水管扭曲变形。试验得知汽油的爆速约是甲醇燃烧速度的30~40倍。而甲醇燃烧当温度尚未达到高温时,甲醇是不易爆炸的。甲醇一旦着火,还有一定的时间给救火人员进行扑救,不至于立刻爆炸造成重大危险。如果换上汽油着火,那后果就不堪设想了。

试验表明,使用甲醇燃料比使用汽油会更安全。国际比赛的汽车多半是使用甲醇燃料,因为甲醇的安全性、环保性、经济性、动力性都优于汽油所致。赛车发生碰撞或翻车事故时不会造成汽车爆炸。所以甲醇在环境中是安全的,爆炸的可能性远小于汽柴油,其着火的极限浓度是汽油的4.83倍。

甲醇泄露的危险也比汽柴油小,甲醇百分百溶于水,易稀释、易扑救和易降解。

甲醇组成单一,性能稳定,长期储存不易变质。

论甲醇对环境的影响。衡量甲醇对环境影响最重要的是其特性、挥发性和毒性。这些毒性决定了进入空气、溶入水和渗透到土地的甲醇的处置和运输方法,以及它对生物的影响。

植物、动物和人体都自然存在甲醇。

环境中的甲醇可能来自于自然来源和人类活动。

根据美国排放毒性化学品目录(TRI)的报告,释放到空气中的甲醇比释放到任何其他环境介质中的都要多。大气中的甲醇主要是来自工业活动。有些甲醇也会溶入到水中,甲醇对大多数水生物的毒性都较低,对鱼有无明显的生物积累尚未可知。

Organization for Economic CooperationandDeveiopment(OECD)的筛选信息数据集(SIDS)计划【54】己确定甲醇并非为排名靠前的化学品,在正常情况下,其特性对环境无害。

论降解比汽柴油快。甲醇可以通过光氧化作用降解,并通过生物学机制经历好氧和厌氧降解两个阶段。

论甲醇对饮用水的影响。目前美国EPA的国家基本饮用水规定(NPDWR),国家二级饮用水规定(NSDWR)或饮用水卫生公告未将甲醇列为污染物.

综上所述:甲醇从本质上讲对人体是安全可控的,甲 醇化学毒性低,不属于美国列入“城市大气毒物策略”的 33种对健康有害的物质,甲醇自然存在于人体,含量为 0.6 毫克/㎏体重,长期在 200~250ppm甲醇含量的环境中工作无害,甲醇挥发性低,同样在空气中暴露,挥发度仅是汽油的30%~60%,甲醇对人体主要的毒害在于误食饮用,但比较容 易控制,误饮中毒可以用碳酸氢钠、叶酸、酒精等降低它的 体内代谢,所以人们普遍对甲醇为“剧毒”物质的印象是一 种误导。

甲醇是生物质能,又是可再生可替代石油地地道道的 新能源。2019年,甲醇燃料被写入《世界燃油规范》。甲醇替代石油,不仅开启了人类走向低碳清洁能源的新进程,而且将强势冲击石油美元体系。

2019年,由欧盟、德国、美国、日本等汽车和发动机协会联合组织的世界燃料标准委员会(WWFC),共同编撰的第六版《全球燃料规范》,除了原有的汽油和柴油的规范外,在其中增加了甲醇燃料规范。规范中甲醇燃料质量分三类(3,4,5类), 3类---基础甲醇燃料质量,用于没有排放控制的天然气汽车和发动机,也用于当量比强制点火的带三元催化器的汽车和发动机。4类--较高甲醇燃料质量,用于带先进废气后处理装置的发动机或有性能强化要求(高压缩比强制点火)的发动机和汽车。5类--最高甲醇燃料质量,用于带最先进后处理装置和性能最强化的天然气汽车和发动机。5类甲醇燃料要求有最高的甲醇数(MN>75)和能量指数(Wobbe指数WI>46 MJ/m3)。同时具有更远的行驶里程和更高的燃料效率。
2019甲醇热遍全球2019年,中国的甲醇经济正在影响全世界。世界各国都来中国了解甲醇燃料应用实际情况,采购使用甲醇燃料的交通工具。《国际船舶网》报道称,11月19日,广船国际与瑞典PromanStena航运公司签署了4艘49990吨甲醇双燃料油轮建造合同,其中两艘实船建造合同当即生效。这是国内造船企业承接的首例采用甲醇双燃料动力的新型船舶。落实工信部等八部委组织开展的甲醇汽车推广工作,新组建甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长告知《选车网》:2019年10月11~13日,在2019重庆“甲醇汽车及燃料输配送加注装备展览会”上,多家企业在甲醇汽车、甲醇生产、输配送加注领域的相关产品参展,并与多家国外采购商签署了销售订单,其中有欧洲多个国家采购重型卡车,有印度中央研究院代表洽谈采购500辆甲醇乘用车。”

国内外对甲醇燃料的强烈需求,带动了全球甲醇燃料制造商扩产。2019年6月5日,中国化学工程集团公司与俄罗斯纳霍德卡化肥公司签订年产180万吨甲醇项目协议,合同总金额近15亿美元。2019年10月15日,沙特基础工业公司(SABIC)与俄罗斯直接投资基金(RDIF)和俄ESN集团签署协议,在俄远东阿穆尔河(Amur)地区共同建设运营产能为200万吨/年的甲醇工厂。 ”
  更为关键的是,过去一直被当作化工原料的甲醇,2019年其替代石油燃料的地位获得全球学术界认可。刚刚结束的2019年美国SAE出行创新大会上,出席大会并作报告的发动机专家都不约而同地谈到了一个词‘甲醇燃料’。“出行创新大会”热点话题和《全球燃料规范》(第六版)纳入甲醇燃料,相当于在全球范围内承认甲醇作为车用燃料已是不可或缺和达成共识。

通向低碳社会的桥梁甲醇是人类社会由高碳向低碳过度的重要桥梁,中国是这道桥梁的重要建设者。甲醇热之所以源自中国,原因是中国政府把它提到了能源安全的战略高度,并扎实稳步推进相关工作。

3月19日,八个部委联合发布《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》。八个国家部委同时在一份涉及能源消耗的汽车产品推广应用的文件上盖章,这是近年来极为少见的,表明国家对甲醇替代石油战略空前重视。同时,国家在原甲醇汽车试点专家组的基础上,成立了甲醇汽车推广应用专家指导委员会,来自八个部委的专家、中科院、各大研究所、各大学院的资深专家都参与进来。这个指导委员会在具体工作中,始终坚持服务基层,反映诉求,传递信息,解决问题,实现推广甲醇汽车和甲醇燃料最大化、最优化的原则。

甲醇成为中国战略能源的背后,是中国甲醇汽车技术已取得世界领先地位。从六十年代开始,中国三代工程技术人员用了60年的时间,开展推广甲醇燃料应用研究,我们有深厚的技术基础。从2012年开始,工信部会同发改委和科技部,在山西、上海、陕西、甘肃、贵州等10个地区组织开展了甲醇汽车试点工作,甲醇汽车推广的许多具体问题已经得到解决。同时,甲醇汽车试点地区已经形成应用产业链、消费服务体系和安全运行规范。全球甲醇协会主席感慨地说,把甲醇作为燃料,美国人虽然走在前面。但如今不得不承认,在甲醇汽车技术和应用领域,中国是老师。与传统化石燃料相比,甲醇是真正的低碳清洁燃料。从环保角度讲,甲醇作为燃料含1个碳,汽油含7~13个碳,柴油含14~22个碳。同时,汽油、柴油由于燃烧不充分,会产生一氧化碳,以及碳氢化合物、氮氧化合物等。相比之下,甲醇就显得‘单纯’的多了。

更重要的是,中国汽车未来甚至可以彻底甩掉石油……石油美元的终结者

至此,中美能源对弈的大局已然明朗:中国因地制宜发展甲醇燃料,直接目的是节能减排,深层次的含义是保障国家能源安全,最终目的是打破美国石油垄断地位,改写世界能源格局,推动人民币国际化。众所周知,二战后,美国通过一系列手段建立起来的石油美元体系,确保了美国的利益,赋予了美国以及美元特别权力,强化了美国霸权。而中国的迅速崛起让美国感到担忧,因而“中国威胁论”在美国不断蔓延,美国持续升级中美贸易摩擦。

尽管中美第一阶段贸易协议文本达成一致,但未来仍然存在着不确定性。美国限制中国发展的意图非常明显,甲醇替代石油战略,极大增强了中国继续保持中高速增长的可能性。美国作为石油输出国,手里攥着一张能源牌。它随时可以通过提高石油价格来限制中国经济发展速度。而中国由于缺油、少气、富煤的能源结构特性,因地制宜制定了甲醇替代石油战略,在西北地区用煤制甲醇,东南沿海地区进口甲醇,碳排放可以有效控制,应用替代能源又可推动自主研发技术进步。简言之,甲醇替代石油可以避开美国的能源遏制,使中国继续保持较高的经济发展速度。
  甲醇替代石油,将大大加速人民币国际化进程。因为“美元石油”是绑定关系,产油国只接受美元支付,所以其他国家必须先拿自己的工业品换美元,再拿美元买石油。简言之,只要石油是必需品,美元就是必需品。中国石油对外的依存度已经超过了70%,如果用甲醇替代石油,中国就会节省大量外汇。并且,中国是世界最大的甲醇生产国,最大的甲醇消费国,关键是甲醇的定价国。

长远看,中国发展甲醇替代石油战略,将使得中国的国际能源话语权大幅提升。同时,如果其他受到石油制约的国家把甲醇作为替代能源,走能源多元化道路,那么不仅破掉了石油美元的局,而且有助于推进人民币快速走向国际化。从石油到甲醇,能源结构的变化,意味着化石能源时代走向结束,清洁低碳能源的新时代正在到来。这背后是石油美元体系将走向衰落,人民币甲醇体系逐步建立和巩固,多元化能源结构带动世界经济格局多元化。

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