甲醇汽油的馏程特性研究

第39卷第1期小型内燃机与摩托车Vol. 39 No. 12010年2月SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND MOTORCYCLEFeb. 2010甲醇汽油的馏程特性研究周华张道文(西华大学交通与汽车工程学院四川 成都610039)摘要:低比例甲醇汽油的馏程特性试验研究结果表明:当甲醇含量不大于30%时,甲醇汽油的10%馏出温度普遍低于汽油;M5、M10甲醇汽油的50%馏出温度与汽油变化不大, M15、M20、M30甲醇汽油的50%馏出温度比90#汽油明显降低;甲醇汽油的90%馏出温度与90#汽油变化不大。甲醇含量不大于10%的甲醇汽油具有满意驾驶特性的馏程特性,含量不大于30%的甲醇汽油有较好的适用性。关键词:甲醇汽油馏程特性适用性试验研究中图分类号: TK464文献标识码: A文章编号: 1671 -0630(2010)02 -0068 -04Research of Distillation Range Characteristicson Methanol-GasolineZhou Hua, Zhang DaowenXihua University ( Chengdu , Sichuan, 610039, China)Abstract : The experimental research results of disillation range characteristics on low proportional showed: asthe proportional of methanol is lower than or equal to 30%，the temperature of 10% disillation range is lowerthan gasoline's; the temperature of 50% disillation range of M5 and M10 methanol-gasoline are about thesame as gasoline' and those of M15, M20 and M30 methanol-gasoline decrease obviously than gasolines; thetemperature of 90% disillation range is similar with gasolines. Methanol-gasoline has satisfied driving proper-ty of ditillation range characteristics as the proportion of methanol is low or equal to 10% , and methanol-gaso-line has better suitable property as the proportion of methanol is lower than or equal to 30% .Keywords: Methanol-gasoline ，Distillation range characteristics, Suitable property, Experimental research引言响发动机的加速性、平稳性以及最大功率和爬坡能力。燃料的馏程是蒸馏温度与该温度下馏出的容积百90%的溜出温度用以保证燃料良好的蒸发和完全燃烧分比的关系曲线。馏程是评价燃料蒸发性大小的主要以防止稀释机油,同时也控制燃料中不应有过多的重指标,从燃料的馏程即可以确定其沸点范围,也可以判质成分,以防止积炭、结胶"。断油品组成中轻质和重质成分的大致含量,燃料的馏甲醇可以与汽油掺烧或单独使用,使用低比例甲程特性是影响发动机性能的主要因素之- -。10% 的溜醇汽油,发动机可以不作改动2。但由于含量不同，出温度影响发动机的冷启动性能;50%的溜出温度影其馏程特性发生变化,对发动机性能产生明显的影响，基金项月:四川省重点学科建设项目(SZD0410)。作者简介:周华( 1968 -),男,硕士,助理研究员,主要从事发动机代用燃料的试验研究推厂运用以及代用燃料汽车的综合性能评价研究等。第1期周华等:甲醇汽油的馏程特性研究69论文研究低比例甲醇汽油的馏程特性变化规律,从而续表判断甲醇汽油在汽油机上的适用性,确定甲醇的最佳参数汽油甲醇掺烧比例,并为发动机的调整、改进提供参考。十六烷值0-10.31汽油及甲醇的理化特性理论混合热值/(MJ.kg"')|2.993.07甲醇是一种无色、透明高挥发、易燃液体,可由煤、天然气及其它生物质制取。甲醇含氧量高、H/C2甲醇汽油馏程试验条件值大、辛烷值高、汽化潜热大且蒸汽压低,与汽油相比2.1燃料甲醇具有较高的活性。甲醇与空气的混合气着火界限试验选用了90#商用无铅汽油作为基础油,其理宽燃烧速率快,对抑制碳烟生成有利,空气污染相对化指标满足CB17930 - 2006<车用无铅汽油》的要求。较小。其物理和化学性质与汽油相近(见表1),可作甲醇选用的是CB338-1992规定的工业甲醇中的一-为汽油的代用燃料。由于甲醇价格低廉,并且是可再等品(满足水份含量控制要求)。将甲醇含量体积分生的能源,有广阔的运用前景。数(占混合燃料)为5% .10%、15% 20%、30%的甲醇表1汽油与甲醇的理化特性汽油,分别记为MS、M10、M15、M20、M30,将90#商用汽油记为MO。参数.分子式C4 -C12烃化合物CH,0H2.2馏程试验方法馏程试验所用仪器的精度、设备的规格以及其他相对分子量约100.32试验条件满足国家标准GB/T6536 - 1997《石油产品沸点/C32 ~ 20064.8蒸馏测定法》的规定;试验方法以及试验数据的处理密度(20C) /(kg.L")0.69 -0.790.79均按照国家标准GB/T6536 - 1997《石油产品蒸馏测气化潜热/(kJ.kg"')293 ~8411167定法》的规定执行。雷德法蒸汽压/MPa0.05 ~0.090.0373试验结果及分析理论空燃比14.2~15.16.43.1甲醇汽油是 否具有满意驾驶特性的馏程特性研究法辛烷值( RON)84 ~96112表2中馏温上限、馏温下限数据是根据世界燃料自燃温度/C456500规范2类汽油挥发特性要求和欧洲无铅汽油标准EN228资料整理出的具有满意驾驶特性的汽油馏程特闪点/C6. I12性上、下限数据,对评价甲醇汽油馏程特性的优劣有很低热值/(MJ.kg~')43.519. 66好的参考作用。甲醇汽油馏程试验数据馏程温度/C馏温下限馏温上限MOM5M10M15M20M30初馏点224034.636. 135.735.035.335.410%386054.247.747.146.946.746. 84:7(63.551.351.230%5:8(72.873.055.454.053.840%66983.588.065.358.457.956.750%710094. 699.392.462.160.711107.2112.4105.996.9.85.370%103132122.0 .125.7121.1 .117.070小型内燃机与摩托车第39卷续表馏程温度/C馏温下限|馏温上限MOMSM10M15M20M3080%106150137.7142.0138.5 ;136.4134.5116.590%13075158.2160.2159.3158. 1156.8158.0终馏点165195189.9189.6189.7189.4188. 6188.0回收体积/mL97.197.096.896.7残余体积/mL/1.9.1.91.81.6损失体积/mL1.01.21.41.7MO、M5、M10、M15、M20、M30甲醇汽油的馏程均馏程特性数据在馏出体积为30%~55%;M30甲醇汽符合CB17930 -2006<车用无铅汽油》的馏程要求(见油的馏程特性数据在馏出体积为30%~80%均超出表3)。了具有满意驾驶特性的汽油馏程特性上、下限数据。可以看出,甲醇含量越大,馏程特性数据越偏离具有满表3车用无铅汽油馏程技术要求意驾驶特性的汽油馏程特性区域,虽然符合GB17930项目指标-2006<车用无铅汽油》的馏程要求,但对驾驶特性已10%燕发温度/C≤70经产生明显影响。也就是说,当甲醇含量超过10%的50%蒸发温度/C≤120甲醇汽油,其馏程特性不满足具有满意驾驶特性的馏90%蒸发温度/C≤190程特性的要求。终馏点/C≤205200棚温上限残留量/(%)(体积分数)≤2160蒸汽压/kPa(11月1日至4月30日)≤88120-。M3O. 汽油蒸汽压/kPa(5月1日至10月31日)≤74要80从表2和图1中可以看出,MO、M5、M10甲醇汽油的馏程特性数据均在具有满意驾驶特性的汽油馏0102030405060708090100馏出体积分数(%)程特性上、下限区域内。进一步研究发现:93#、97# .图2 甲醇汽油的馏程曲线-2商业汽油的馏程特性均满足满意驾驶特性的汽油馏3.2甲醇汽油 的馏程特性分析程特性。从表2、图1、图2可以看出:甲醇含量不大于10%的甲醇汽油,其馏出温度在溜出量30% ~90% 区间与160- :-0汽油汽油有交叉,甚至高于汽油;而当甲醇含量大于10%g 120时,其馏出温度均低于90#汽油。装80t10%馏出温度主要表示汽油中轻质成分的多少,对冬季汽油机冷起动的难易程度有决定性影响，同时也与炎热夏季发动机产生气阻的倾向有密切关系。比较不同比例甲醇汽油,10%馏出温度曲线可以看出(图3),与90#商用无铅汽油相比,添加甲醇图1甲醇汽油馏程曲线 -1后的几种甲醇汽油10%馏出温度均有不同程度的降从表2和图2中可以看出,M15、M20甲醇汽油的低,降低幅度最大的是M20、M30甲醇汽油(降幅超第1期周华等:甲醇汽油的馏程特性研究71过了13.5%)。这是因为90#汽油中加入了低沸点的能完全燃烧的重质成分的多少,它与燃料的完全燃甲醇后,产生了许多低沸点的共沸物,甲醇汽油对拉烧汽油机的耗油量和磨损程度有密切关系。从图5乌尔( Rault)定律呈正偏差[),甲醇含量越大,生成可以看出:甲醇汽油的90%馏出温度与90#汽油变的低沸点共沸物越多。说明当甲醇含量不大于30%化不大,表2也显示残留量随着甲醇含量的增加而时,发动机的冷起动性能比使用90#汽油时有所提减少,这是因为甲醇汽油中的重质成分是原汽油中高。而车辆使用甲醇汽油也证明,在南方炎热的夏含有的。天,使用M15、M20、M30甲醇汽油时偶尔发生气阻180(使用90#汽油不发生气阻)。17060r169年日日日-一---曰中40-日日日曰-曰130! 403040甲醇体积分数(%)图5甲 醇汽油90%馏程曲线2010甲醇体积分数/(%)4结论图3甲醇汽油 10%馏程曲线当甲醇含量不大于30%时，甲醇汽油的10%馏出图4所示几种甲醇汽油50%馏出温度曲线,可以温度普遍低于汽油,发动机冷起动性能比使用90#汽看出:M5、M10甲醇汽油的50%馏出温度与90#汽油油有所提高,发生气阻的倾向性增加。MS 、M10甲醇变化不大(M5比汽油稍有升高),随着甲醇浓度的增汽油的50%馏出温度与90#汽油变化不大;M15、M20、加馏出温度逐渐降低。由于50%馏出温度主要表示M30甲醇汽油的50%馏出温度比90#汽油明显降低,汽油的平均蒸发性,与汽油机起动后的升温时间、加速发动机加速好,反应灵敏,运转平稳。甲醇汽油的性和响应性有密切的关系。甲醇汽油50%馏出温度90%馏出温度与90#汽油变化不大。甲醇含量不大于降低,说明甲醇汽油在常温下能较多的蒸发,使混合气10%的甲醇汽油具有满意驾驶特性的馏程特性,含量中的油气混合较均匀,燃烧放出的热量较大，因而缩短不大于30%的甲醇汽油有较好的适用性。了发动机的暖机时间,发动机加速较好,反应灵敏,运参考文献转平稳。整车试验也表明,甲醇含量不大于30% ,整车的加速性能普遍比使用汽油好。1 崔心存.车用替代燃料与生物质能[ M].北京:中国石化.出版社,20071002刘生全, 马志义,王平福，等.车用甲醇汽油燃料技术性能[J].长安大学学报(自然科学版) ,2007 ,27(14):88 ~0一913罗陶涛,杨林,杨世光, 等.基础汽油对甲醇汽油气阻影响西日e研究[J].化工时刊,2005(4):5 ~6sof(收稿日期:2009 -05 -05)4050图4甲醇汽油50%馏程曲线图5所示几种甲醇汽油90%馏出温度曲线。90%馏出温度和干点主要表示汽油中不易蒸发和不