《综合实验能力实践》课程设计任务书
⏹ 查阅甲醇柴油互溶及乳化方面的相关文献资料，整理资料，并综述甲醇柴油互溶及乳化的研究现状、发展前景和发展趋势。
⏹ 了解甲醇柴油互溶的相关理论。
⏹ 对甲醇柴油互溶的多方面影响因素进行实验研究，确定科学可行的研究方案，并根据所掌握的甲醇柴油互溶的相关理论对实验结果进行讨论和分析，得出相应的结论。
1前言 . ............................................................................................................................. 3 2实验部分 . ...................................................................................................................... 7
2.1实验目的 ............................................................................................................. 7 2.2实验原理 ............................................................................................................. 7
2.2.1实验原理.................................................................................................... 7
2.2.2原材料的理化特性...................................................................................... 8 2.3实验仪器及药品 . .................................................................................................. 8 2.4实验步骤 ............................................................................................................. 9
2.4.1单一助溶剂存在的情况下甲醇与柴油的互溶性 ........................................... 9 2.4.2溶剂复配作用下甲醇和柴油的互溶性 ......................................................... 9
3结果与讨论 ................................................................................................................. 10 4结论 . ........................................................................................................................... 13 5参考文献 . .................................................................................................................... 14
1前言
甲醇系结构最为简单的饱和一元醇，化学式CH 3OH 。甲醇燃料是一种新型清洁燃料。可替代汽柴油，用于各种机动车和锅灶炉使用。生产甲醇的原料主要是煤、天然气、煤层气、焦炉气等，特别是利用高硫劣质煤和焦炉气生产甲醇，可提高资源综合利用又可减少环境污染。发展煤制甲醇燃料，补充和部分替代石油燃料，是缓解我国能源紧张局势，提高资源综合利用，保护生态环境的一条有效捷径。[1]
甲醇替代燃料的特点
由于甲醇具有沸点低辛烷值高等特点，使得它作为燃料具有含氧量高、热值比汽油弱的特点，汽化潜热是汽油的3.7倍。同时，由于甲醇燃料理化性能接近汽油，在汽油机上使用甲醇燃料，发动机不需做大的变动，甲醇与汽油相溶性较好，可实现各种比例掺烧。而且几十万吨/年的装置就可达到经济规模（合成油则至少应达到几百万吨/年规模），甲醇可以不必过分集中生产，便于企业投资兴建和产品输送，即使较长距离的输送，也比输煤和输气便利。[3][4]再加上它是含氧化合物，燃烧完全，在汽车发动机中的能量利用效率高于汽油，其经济性很具有竞争力。
甲醇替代燃料的应用
甲醇的燃烧特性有两大特点：一是极佳的冷却作用，可以降低发动机温度，不致过热；二是极高的抗爆能力，能够在高于优质汽油所容许的压力下燃烧而不会爆震。这正适合高压缩比、高性能的发动机。充分发挥其高辛烷值的作用，输出更大的功率。
甲醇的优点是燃烧彻底、挥发性低，所排放的碳氢化合物、氮氧化合物和一氧化碳等有害气体少。甲醇燃料在汽油机上使用，从低比例掺烧（M15甲醇占15％）逐渐发展到20世纪80年代后期的高比例（M85～M100）掺烧，也经历了一个相当艰难的过程。
首先，生产甲醇的资源是最丰富的甲醇是最简单的醇， 是迄今为止人类自己生产的燃料并具有极为广泛的生产资源。可以利用天然气、煤、石油伴生气生
物质（包括木材碎料、植物秸秆等）生产。总之， 凡是可以用低成本方法得到Ｈ２和Ｃ或ＣＯ 的地方，都可以用合成法得到甲醇。
其次，甲醇常温下是液体 特性与乙醇相似，可以方便地贮存、运输和加注。甲醇与乙醇一样具有辛烷值高、抗爆震、易降解等特点。与乙醇不同
的是，甲醇含氧量比较高，以分子量计高达 ５０ ％，在燃烧过程中需要的空气少，燃烧充分，燃烧后主要形成水和二氧化碳，污染极低。研究表明，只要规 范 使 用 ，不 会 出 现 因 甲 醇 引 起 的 健 康 异 常 和 职业病。而且，甲醇易溶于水，会在环境中被生物所降解，对环境是安全的。与汽油相比，甲醇火灾发生的可能性和破坏性很小。 再者，甲醇的生产技术成熟 采用低压工艺合成生产甲醇的选择性达到 ９ ９ ． ８ ％，生产过程的能量利用率达到 ７ ５ ％。正在研究的采用 Ｃ Ｏ ２ 加氢的方法生产甲醇，将会更有利于全球的 ＣＯ ２ 平衡和实现可持续发展。我国甲醇主要以煤为原料。我国的煤资源相对丰富，储量高达 １．０ 万亿 ｔ ，按采收率５０％计，成品煤 ５ ０ ０ ０ 亿 ｔ ，按照目前年消费量 ２ ５ 亿 ｔ，可用 ２ ０ ０ 年以上。近期仍有巨型储量新煤田的发现。我国煤的蕴藏量中约 ４０％是高含硫煤，既不适合发电，也不宜作民用，但综合利用生产甲醇就 可 以 激 活 这 些 资 源 。当 今 的 以 煤 为 原 料 的 甲 醇生产部门，其综合利用程度已经相当先进。做到原料煤进厂后，不产生任何废弃物。煤灰也成为宝贵的建材原料。而且由于二氧化碳排放集中，收集起来也十分方 便非常有利于温室气体的制备和收集中处理。
第四，甲醇的产量大 ２００８ 年我国现有甲醇的产能接近 ２０００ 万 ｔ。近些年来，我国甲醇产量增加速度很快，２０００ ～２0０６ 间我国甲醇产能平均增长率为 ２ ０ ． ６ ％，远远超过同期全球甲醇产能平均增 长率 ２. ６８％ 。甲醇产量已经接近全球的３０％ 。甲醇产能的迅速增长，为甲醇替代石油提供了可靠的生产保证。目前吨甲醇用煤平均是 １．４ ～２．０ ｔ。如果用甲醇替代 １ ０ ０ ０ 万 ｔ 柴油，则生产甲醇所需用煤不到 ４ ０ ０ ０ 万 ｔ 。以等热值计，以不到国家年耗煤量的２. ０％（近 ３ 年平均水平），可以替代的柴油占全国年消耗量近 １ ０ ％ 。这对缓解柴油紧张，实现我国燃料能源多元化结构，促进煤资源的综合利用都具有极为重要的作用。然而，尽管甲醇具有替代柴油的极大潜力，但至今没有见到商业化的 甲 醇 替 代 柴 油 的 现 实 应 用 。原 因 是 甲 醇 本 身 的理化特性在像柴油机这样的压燃方式工作存在很大的技术困难。[8]
前景无限
不断提高的石油对外依存度严重影响着我国的能源安全与国民经济发展。与石油资源贫乏不同的是，我国煤炭储量远大于石油，且价格相对低廉。近几年我国煤炭产量持续增长，每年净出口量都在千万吨左右，相对于高昂的石油产品来说，煤基甲醇的生产更具现实意义。随着化学工业的发展，我国甲醇消费量呈加速增长的发展态势，其原料来源除了煤炭（高硫煤）外，还可利用焦炉气、煤层气等。这不仅可以有效利用我国资源，而且对改善环境和安全性都是非常有意义的。此外，中国是世界石油消费大国，但石油储备刚刚启动，一旦遇到紧急情况，这点
储备只能是杯水车薪。将资金用于大力发展甲醇料，能从根本上解决中国能源问题，它既是最好的石油战略储备，也能创造更多的社会效益。另外，我国经济的快速发展为甲醇作为车用燃料提供了巨大市场需求. 卜伟华：甲醇汽油是符合我国国情的替代能源之一，不仅符合国家节能减排政的要求，而且因甲醇汽油可部分替代石油，在一定程度上相当于扩大了我国石油战略储备。同时，推广甲醇汽油，一方面可以释放我国每年2000 多万吨的甲醇能，改变我国甲醇产能严重过剩的局面，提高甲醇生产企业的开工率。另一方面，甲醇汽油的生产成本低，甲醇汽油价格更为
甲醇在柴油机上应用的缺点：
甲醇的十六烷值仅为3 左右, 比柴油低得多, 其自燃温度却高达470e , 比柴油的200~ 220e 高得多, 因此甲醇既难
以压燃, 也不易被点燃, 自发着火的能力比较差。。甲醇的黏度低, 直接使用柴油机原有的燃油喷射系统时, 会造成系统磨损, 甚至卡死等故障, 从而影响发动机的可靠性和耐久性。此外甲醇还对有色金属、橡胶件等具有强烈的腐蚀作用。由于甲醇中含有羟基( ) OH ), 是极性物质, 所以甲醇和柴油混合比较困难。不论是依靠压力混合, 还是加入一定量的助溶剂, 都不能保证甲醇和柴油的均匀混合。混合燃料易分层, 稳定性较差。甲醇燃料发动机排气中含有未燃醇、醛、酮等非常规排放物, 特别是醛类的排放量会大大高出常规发动机, 这些物质对人类和环境构成了威胁, 很容易带来二次污染。[7]
甲醇代替其它燃料燃烧的不足之处
（1）具有一定的腐蚀性。虽然现在研制的腐蚀抑制剂可以部分控制腐蚀的
发生，但是只能在短时间内起作用，不能满足汽车8万～16万千米的基本行驶要求。
(2)甲醇对汽车的橡胶部件具有溶涨作用。而橡胶部件在汽车中起密封、连接作用，一旦发生溶涨，极易导致泄漏，甚至有可能导致事故发生。另外，对于尾气排放，虽然汽油车排大量污染物，但是甲醇燃料车会排放甲醛等物质，也会污染环境。
(3)甲醇能量较低、行驶同一距离的消耗几乎比汽油多一倍，因而需要大的油箱。
(4)甲醇为无色挥发性液体，毒性很强。能在人体内蓄积，并有麻醉作用。误饮5~10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。
(5)甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物。
(6)甲醇废水是指在甲醇生产或利用过程中，由精馏塔底排出的蒸馏残液，其COD 浓度高达几万甚至几十万mg/L，主要含有甲醇、乙醇、高级醇和醛类等；还含有一些长链化合物。高浓度甲醇废水直接排放既[2]
甲醇柴油助溶剂难题
甲醇质量比 10%～40%、柴油质量比 40%～70%,并选择合适助剂 , 把助剂的 质量比确定为 5%～20%的技术方案 , 再通过实施一系列工艺解决了现有甲醇柴油的缺陷。目前, 国内甲醇的生产技术已经很成熟, 既可在化肥厂生产, 又可用焦炉气联产, 每产 1 t 甲醇, 前
者用 1. 3 t 煤, 后者用 1 700 m 3 气。山西省现在大小化肥厂约40家，稍加改造，即可形成100万t/a的生产能力，投资仅为建新项目的1/6。山西省生产5000万t 焦炭，大约排放100亿立方米煤气，若回收生产甲醇，产量可达600万t ，实现年销售收入90亿元。
2实验部分
2.1实验目的
1．了解甲醇与燃料油的乳化特性。
2．掌握研究燃料油与甲醇互溶的基本方法。
2.2实验原理
2.2.1实验原理
甲醇显极性，具有较强的亲水性，能无限溶于水；而柴油属于石油系燃料，具有较强的憎水性，石油燃料憎水性顺序为：脂肪族烃＞烯烃＞芳香烃，柴油中含有较多的脂肪烃，较少的芳香烃。当柴油和甲醇混合时，表现出较差的相溶性，很容易分层。因而解决柴油与甲醇的相溶性问题是柴油掺混甲醇的一个关键技术。
根据相似相溶原理, 柴油与甲醇在不加助溶剂的情况下是不会完全相溶的。助溶剂分子一般是由非极性的、亲油(疏水) 的碳氢链部分和极性的、亲水(疏油) 的基团共同构成的, 具有既亲油又亲水的两亲性质。助溶剂在甲醇/柴油混合燃料中具有降低甲醇/柴油界面的表面张力和在甲醇/柴油界面上形成界面膜的作用。试验选择的助溶剂1亲油(疏水) 的碳氢链(CH3—) 占主要部分，也有亲水基；助溶剂2亲水(疏油) 的基团(—OH , —CH2—) 占主要部分，也有亲油基。柴油能与助溶剂1以任意比例互溶, 甲醇能与助溶剂2以任意比例互溶, 助溶剂1能与助溶。剂2以任意比例互溶。
采用两亲性分子在柴油中形成对甲醇具有增溶能力的胶团，通过胶团的增溶作用，实现互溶。
粘度是发动机燃油的一个重要特性，它是衡量流体内部摩擦阻力大小的尺度，是流体内部阻碍其相对运动的一种特性，体现了流体抵抗剪切作用的能力，它影响喷射系统的润滑特性以及燃油的雾化质量。燃料的粘度太低就不能为油
泵、油嘴提供足够的润滑，因此会加剧系统的磨损。燃油的雾化程度、燃油液滴的大小、贯穿距离等也受粘度的影响。如果燃油粘度太高，液滴粒径就会变大，影响燃料与空气的良好混合；粘度太小，会引起发动机相应运动部件的磨损量增大，可靠性降低。表5.1为原料的理化特性，由于原料的纯度不同，表5.1仅供参考。
2.2.2原材料的理化特性
表5.1 原材料的理化特性
助溶剂1为油酸，助溶剂2为正丁醇
2.3实验仪器及药品
1．仪器：乌氏粘度计、天平、恒温水浴，磁力搅拌器、三角瓶或烧杯、滴定管
2．药品：柴油，汽油，甲醇，乙醇
非离子表面活性剂——Tween －60，80；Span －60，80；OP －10；
TX －100
阴离子表面活性剂——十二烷基硫酸钠（SDS ）；十二烷基苯磺酸
钠（SDBS ）；十二醇聚氧乙烯硫酸钠
助表面活性剂——正丁醇、油酸、正辛醇。
2.4实验步骤
2.4.1单一助溶剂存在的情况下甲醇与柴油的互溶性
（1） 在室温的条件下，称取甲醇体积为10ml 、柴油体积为25ml 于烧杯内，将烧杯放置于磁力搅拌器上。
（2） 用正丁醇进行滴定，直到甲醇柴油混合溶液出现澄清透明为止，并记录正丁醇消耗的体积。
（3） 多次重复（1）的操作，分别用油酸、正辛醇、环已醇单独滴定，并记录消耗的体积。研究它们单独存在时对甲醇柴油互溶性的影响。
2.4.2溶剂复配作用下甲醇和柴油的互溶性
（1） 在室温的条件下，称取甲醇体积为10ml 、柴油体积为25ml 于烧杯内，并置于磁力搅拌器上。
（2） 用正丁醇与油酸复配进行滴定，直到甲醇柴油混合溶液出现澄清透明为止，并记录二者消耗的体积。
（3）重复（1）的步骤，用正辛醇与油酸进行复配，并记录二者消耗的体积。
3结果与讨论
1 常温下柴油与甲醇互溶单一助溶剂的用量如下(20℃)
药品
正丁醇 7
油酸 >7
正辛醇 3.3
用量（mL ）
由上表可以看出在常温下柴油甲醇互溶助溶剂正辛醇用量最少。油酸用量太大，已没有实验价值。
2常温下柴油与甲醇互溶复配助溶剂的用量如下(20℃)
复配剂 正丁醇+油酸（定） 正辛醇+油酸（定）
用量（mL ）
2.6+2（定）
1.2+2（定）
正丁醇（定）+正辛醇
（定）3+1.1
由此可得，常温下由正辛醇和油酸的复配总用量最少，最有研究价值；正丁醇和正辛醇的复配次之，最大的为正丁醇和油酸的复配。所以我们可以进一步研究正辛醇和油酸的复配助溶剂，可能其在某一温度下的用量会更少。
3 在不同温度下柴油与甲醇互溶正辛醇为助溶剂时的用量如下 温度（℃） 20 30 35 用量（mL ）
3.3
2.1
1.8
40 2.2
可以看出，在以上的四个温度中35℃为助溶剂用量最少的温度点，也可能存在用量更少的温度点，需要我们进一步研究。
4 在不同温度下柴油与甲醇互溶油酸/正辛醇复配时的用量如下 复配剂 （定）油酸+正辛醇 温度（℃） 用量（mL ）
20
（定）1+4.3
30
（定）1+4.2
35
（定）1+2.8
40
（定）1+1.2
从上表可以看出，在一定温度范围内，温度越高，复配助溶剂的用量越少。
4结论
1、通过实验数据可知，三种单一助溶剂正辛醇最好，正丁醇次之，油酸最差。 2、在常温下，复配助溶剂中正辛醇+油酸效果最好，用量最少；正丁醇+正辛醇次之；正丁醇+油酸最差。
3、在以正辛醇为单一助溶剂时，正辛醇用量随温度变化而变化，其中在试验温度中，35℃用量最少，。
4、用油酸和正辛醇复配作助熔剂，油酸定量，观察正辛醇用量与时间变化可知，温度越高，效果越好，需要正辛醇越少。
5参考文献
[1]宋瑞等编《甲醇工学》
[2]房鼎业等编《甲醇生产技术及进展》
[3]乔治A. 奥拉，阿兰·戈佩特，G.K. 苏耶·普拉卡西著《跨越油气时代：甲醇经济》 [4]洪世亮，诺贝尔化学奖得主奥拉教授畅谈后油气时代的新能源选择---关注“甲醇经济”
[5]《山西化工 2002年5月 王乐意 , 我国燃料甲醇发展的可行性》 [6]中国石油石化半月刊 2010/06/01 第11 期 [7]现代化工第30卷第6期 甲醇柴油的研究进展 曹建喜1, 董松祥2, 商红岩2, 徐春明1
[8]《研究与探讨第３１卷第６期２００9年６月 甲醇替代柴油
破解柴油紧张之局》
《综合实验能力实践》课程设计任务书
⏹ 查阅甲醇柴油互溶及乳化方面的相关文献资料，整理资料，并综述甲醇柴油互溶及乳化的研究现状、发展前景和发展趋势。
⏹ 了解甲醇柴油互溶的相关理论。
⏹ 对甲醇柴油互溶的多方面影响因素进行实验研究，确定科学可行的研究方案，并根据所掌握的甲醇柴油互溶的相关理论对实验结果进行讨论和分析，得出相应的结论。
1前言 . ............................................................................................................................. 3 2实验部分 . ...................................................................................................................... 7
2.1实验目的 ............................................................................................................. 7 2.2实验原理 ............................................................................................................. 7
2.2.1实验原理.................................................................................................... 7
2.2.2原材料的理化特性...................................................................................... 8 2.3实验仪器及药品 . .................................................................................................. 8 2.4实验步骤 ............................................................................................................. 9
2.4.1单一助溶剂存在的情况下甲醇与柴油的互溶性 ........................................... 9 2.4.2溶剂复配作用下甲醇和柴油的互溶性 ......................................................... 9
3结果与讨论 ................................................................................................................. 10 4结论 . ........................................................................................................................... 13 5参考文献 . .................................................................................................................... 14
1前言
甲醇系结构最为简单的饱和一元醇，化学式CH 3OH 。甲醇燃料是一种新型清洁燃料。可替代汽柴油，用于各种机动车和锅灶炉使用。生产甲醇的原料主要是煤、天然气、煤层气、焦炉气等，特别是利用高硫劣质煤和焦炉气生产甲醇，可提高资源综合利用又可减少环境污染。发展煤制甲醇燃料，补充和部分替代石油燃料，是缓解我国能源紧张局势，提高资源综合利用，保护生态环境的一条有效捷径。[1]
甲醇替代燃料的特点
由于甲醇具有沸点低辛烷值高等特点，使得它作为燃料具有含氧量高、热值比汽油弱的特点，汽化潜热是汽油的3.7倍。同时，由于甲醇燃料理化性能接近汽油，在汽油机上使用甲醇燃料，发动机不需做大的变动，甲醇与汽油相溶性较好，可实现各种比例掺烧。而且几十万吨/年的装置就可达到经济规模（合成油则至少应达到几百万吨/年规模），甲醇可以不必过分集中生产，便于企业投资兴建和产品输送，即使较长距离的输送，也比输煤和输气便利。[3][4]再加上它是含氧化合物，燃烧完全，在汽车发动机中的能量利用效率高于汽油，其经济性很具有竞争力。
甲醇替代燃料的应用
甲醇的燃烧特性有两大特点：一是极佳的冷却作用，可以降低发动机温度，不致过热；二是极高的抗爆能力，能够在高于优质汽油所容许的压力下燃烧而不会爆震。这正适合高压缩比、高性能的发动机。充分发挥其高辛烷值的作用，输出更大的功率。
甲醇的优点是燃烧彻底、挥发性低，所排放的碳氢化合物、氮氧化合物和一氧化碳等有害气体少。甲醇燃料在汽油机上使用，从低比例掺烧（M15甲醇占15％）逐渐发展到20世纪80年代后期的高比例（M85～M100）掺烧，也经历了一个相当艰难的过程。
首先，生产甲醇的资源是最丰富的甲醇是最简单的醇， 是迄今为止人类自己生产的燃料并具有极为广泛的生产资源。可以利用天然气、煤、石油伴生气生
物质（包括木材碎料、植物秸秆等）生产。总之， 凡是可以用低成本方法得到Ｈ２和Ｃ或ＣＯ 的地方，都可以用合成法得到甲醇。
其次，甲醇常温下是液体 特性与乙醇相似，可以方便地贮存、运输和加注。甲醇与乙醇一样具有辛烷值高、抗爆震、易降解等特点。与乙醇不同
的是，甲醇含氧量比较高，以分子量计高达 ５０ ％，在燃烧过程中需要的空气少，燃烧充分，燃烧后主要形成水和二氧化碳，污染极低。研究表明，只要规 范 使 用 ，不 会 出 现 因 甲 醇 引 起 的 健 康 异 常 和 职业病。而且，甲醇易溶于水，会在环境中被生物所降解，对环境是安全的。与汽油相比，甲醇火灾发生的可能性和破坏性很小。 再者，甲醇的生产技术成熟 采用低压工艺合成生产甲醇的选择性达到 ９ ９ ． ８ ％，生产过程的能量利用率达到 ７ ５ ％。正在研究的采用 Ｃ Ｏ ２ 加氢的方法生产甲醇，将会更有利于全球的 ＣＯ ２ 平衡和实现可持续发展。我国甲醇主要以煤为原料。我国的煤资源相对丰富，储量高达 １．０ 万亿 ｔ ，按采收率５０％计，成品煤 ５ ０ ０ ０ 亿 ｔ ，按照目前年消费量 ２ ５ 亿 ｔ，可用 ２ ０ ０ 年以上。近期仍有巨型储量新煤田的发现。我国煤的蕴藏量中约 ４０％是高含硫煤，既不适合发电，也不宜作民用，但综合利用生产甲醇就 可 以 激 活 这 些 资 源 。当 今 的 以 煤 为 原 料 的 甲 醇生产部门，其综合利用程度已经相当先进。做到原料煤进厂后，不产生任何废弃物。煤灰也成为宝贵的建材原料。而且由于二氧化碳排放集中，收集起来也十分方 便非常有利于温室气体的制备和收集中处理。
第四，甲醇的产量大 ２００８ 年我国现有甲醇的产能接近 ２０００ 万 ｔ。近些年来，我国甲醇产量增加速度很快，２０００ ～２0０６ 间我国甲醇产能平均增长率为 ２ ０ ． ６ ％，远远超过同期全球甲醇产能平均增 长率 ２. ６８％ 。甲醇产量已经接近全球的３０％ 。甲醇产能的迅速增长，为甲醇替代石油提供了可靠的生产保证。目前吨甲醇用煤平均是 １．４ ～２．０ ｔ。如果用甲醇替代 １ ０ ０ ０ 万 ｔ 柴油，则生产甲醇所需用煤不到 ４ ０ ０ ０ 万 ｔ 。以等热值计，以不到国家年耗煤量的２. ０％（近 ３ 年平均水平），可以替代的柴油占全国年消耗量近 １ ０ ％ 。这对缓解柴油紧张，实现我国燃料能源多元化结构，促进煤资源的综合利用都具有极为重要的作用。然而，尽管甲醇具有替代柴油的极大潜力，但至今没有见到商业化的 甲 醇 替 代 柴 油 的 现 实 应 用 。原 因 是 甲 醇 本 身 的理化特性在像柴油机这样的压燃方式工作存在很大的技术困难。[8]
前景无限
不断提高的石油对外依存度严重影响着我国的能源安全与国民经济发展。与石油资源贫乏不同的是，我国煤炭储量远大于石油，且价格相对低廉。近几年我国煤炭产量持续增长，每年净出口量都在千万吨左右，相对于高昂的石油产品来说，煤基甲醇的生产更具现实意义。随着化学工业的发展，我国甲醇消费量呈加速增长的发展态势，其原料来源除了煤炭（高硫煤）外，还可利用焦炉气、煤层气等。这不仅可以有效利用我国资源，而且对改善环境和安全性都是非常有意义的。此外，中国是世界石油消费大国，但石油储备刚刚启动，一旦遇到紧急情况，这点
储备只能是杯水车薪。将资金用于大力发展甲醇料，能从根本上解决中国能源问题，它既是最好的石油战略储备，也能创造更多的社会效益。另外，我国经济的快速发展为甲醇作为车用燃料提供了巨大市场需求. 卜伟华：甲醇汽油是符合我国国情的替代能源之一，不仅符合国家节能减排政的要求，而且因甲醇汽油可部分替代石油，在一定程度上相当于扩大了我国石油战略储备。同时，推广甲醇汽油，一方面可以释放我国每年2000 多万吨的甲醇能，改变我国甲醇产能严重过剩的局面，提高甲醇生产企业的开工率。另一方面，甲醇汽油的生产成本低，甲醇汽油价格更为
甲醇在柴油机上应用的缺点：
甲醇的十六烷值仅为3 左右, 比柴油低得多, 其自燃温度却高达470e , 比柴油的200~ 220e 高得多, 因此甲醇既难
以压燃, 也不易被点燃, 自发着火的能力比较差。。甲醇的黏度低, 直接使用柴油机原有的燃油喷射系统时, 会造成系统磨损, 甚至卡死等故障, 从而影响发动机的可靠性和耐久性。此外甲醇还对有色金属、橡胶件等具有强烈的腐蚀作用。由于甲醇中含有羟基( ) OH ), 是极性物质, 所以甲醇和柴油混合比较困难。不论是依靠压力混合, 还是加入一定量的助溶剂, 都不能保证甲醇和柴油的均匀混合。混合燃料易分层, 稳定性较差。甲醇燃料发动机排气中含有未燃醇、醛、酮等非常规排放物, 特别是醛类的排放量会大大高出常规发动机, 这些物质对人类和环境构成了威胁, 很容易带来二次污染。[7]
甲醇代替其它燃料燃烧的不足之处
（1）具有一定的腐蚀性。虽然现在研制的腐蚀抑制剂可以部分控制腐蚀的
发生，但是只能在短时间内起作用，不能满足汽车8万～16万千米的基本行驶要求。
(2)甲醇对汽车的橡胶部件具有溶涨作用。而橡胶部件在汽车中起密封、连接作用，一旦发生溶涨，极易导致泄漏，甚至有可能导致事故发生。另外，对于尾气排放，虽然汽油车排大量污染物，但是甲醇燃料车会排放甲醛等物质，也会污染环境。
(3)甲醇能量较低、行驶同一距离的消耗几乎比汽油多一倍，因而需要大的油箱。
(4)甲醇为无色挥发性液体，毒性很强。能在人体内蓄积，并有麻醉作用。误饮5~10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。
(5)甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物。
(6)甲醇废水是指在甲醇生产或利用过程中，由精馏塔底排出的蒸馏残液，其COD 浓度高达几万甚至几十万mg/L，主要含有甲醇、乙醇、高级醇和醛类等；还含有一些长链化合物。高浓度甲醇废水直接排放既[2]
甲醇柴油助溶剂难题
甲醇质量比 10%～40%、柴油质量比 40%～70%,并选择合适助剂 , 把助剂的 质量比确定为 5%～20%的技术方案 , 再通过实施一系列工艺解决了现有甲醇柴油的缺陷。目前, 国内甲醇的生产技术已经很成熟, 既可在化肥厂生产, 又可用焦炉气联产, 每产 1 t 甲醇, 前
者用 1. 3 t 煤, 后者用 1 700 m 3 气。山西省现在大小化肥厂约40家，稍加改造，即可形成100万t/a的生产能力，投资仅为建新项目的1/6。山西省生产5000万t 焦炭，大约排放100亿立方米煤气，若回收生产甲醇，产量可达600万t ，实现年销售收入90亿元。
2实验部分
2.1实验目的
1．了解甲醇与燃料油的乳化特性。
2．掌握研究燃料油与甲醇互溶的基本方法。
2.2实验原理
2.2.1实验原理
甲醇显极性，具有较强的亲水性，能无限溶于水；而柴油属于石油系燃料，具有较强的憎水性，石油燃料憎水性顺序为：脂肪族烃＞烯烃＞芳香烃，柴油中含有较多的脂肪烃，较少的芳香烃。当柴油和甲醇混合时，表现出较差的相溶性，很容易分层。因而解决柴油与甲醇的相溶性问题是柴油掺混甲醇的一个关键技术。
根据相似相溶原理, 柴油与甲醇在不加助溶剂的情况下是不会完全相溶的。助溶剂分子一般是由非极性的、亲油(疏水) 的碳氢链部分和极性的、亲水(疏油) 的基团共同构成的, 具有既亲油又亲水的两亲性质。助溶剂在甲醇/柴油混合燃料中具有降低甲醇/柴油界面的表面张力和在甲醇/柴油界面上形成界面膜的作用。试验选择的助溶剂1亲油(疏水) 的碳氢链(CH3—) 占主要部分，也有亲水基；助溶剂2亲水(疏油) 的基团(—OH , —CH2—) 占主要部分，也有亲油基。柴油能与助溶剂1以任意比例互溶, 甲醇能与助溶剂2以任意比例互溶, 助溶剂1能与助溶。剂2以任意比例互溶。
采用两亲性分子在柴油中形成对甲醇具有增溶能力的胶团，通过胶团的增溶作用，实现互溶。
粘度是发动机燃油的一个重要特性，它是衡量流体内部摩擦阻力大小的尺度，是流体内部阻碍其相对运动的一种特性，体现了流体抵抗剪切作用的能力，它影响喷射系统的润滑特性以及燃油的雾化质量。燃料的粘度太低就不能为油
泵、油嘴提供足够的润滑，因此会加剧系统的磨损。燃油的雾化程度、燃油液滴的大小、贯穿距离等也受粘度的影响。如果燃油粘度太高，液滴粒径就会变大，影响燃料与空气的良好混合；粘度太小，会引起发动机相应运动部件的磨损量增大，可靠性降低。表5.1为原料的理化特性，由于原料的纯度不同，表5.1仅供参考。
2.2.2原材料的理化特性
表5.1 原材料的理化特性
助溶剂1为油酸，助溶剂2为正丁醇
2.3实验仪器及药品
1．仪器：乌氏粘度计、天平、恒温水浴，磁力搅拌器、三角瓶或烧杯、滴定管
2．药品：柴油，汽油，甲醇，乙醇
非离子表面活性剂——Tween －60，80；Span －60，80；OP －10；
TX －100
阴离子表面活性剂——十二烷基硫酸钠（SDS ）；十二烷基苯磺酸
钠（SDBS ）；十二醇聚氧乙烯硫酸钠
助表面活性剂——正丁醇、油酸、正辛醇。
2.4实验步骤
2.4.1单一助溶剂存在的情况下甲醇与柴油的互溶性
（1） 在室温的条件下，称取甲醇体积为10ml 、柴油体积为25ml 于烧杯内，将烧杯放置于磁力搅拌器上。
（2） 用正丁醇进行滴定，直到甲醇柴油混合溶液出现澄清透明为止，并记录正丁醇消耗的体积。
（3） 多次重复（1）的操作，分别用油酸、正辛醇、环已醇单独滴定，并记录消耗的体积。研究它们单独存在时对甲醇柴油互溶性的影响。
2.4.2溶剂复配作用下甲醇和柴油的互溶性
（1） 在室温的条件下，称取甲醇体积为10ml 、柴油体积为25ml 于烧杯内，并置于磁力搅拌器上。
（2） 用正丁醇与油酸复配进行滴定，直到甲醇柴油混合溶液出现澄清透明为止，并记录二者消耗的体积。
（3）重复（1）的步骤，用正辛醇与油酸进行复配，并记录二者消耗的体积。
3结果与讨论
1 常温下柴油与甲醇互溶单一助溶剂的用量如下(20℃)
药品
正丁醇 7
油酸 >7
正辛醇 3.3
用量（mL ）
由上表可以看出在常温下柴油甲醇互溶助溶剂正辛醇用量最少。油酸用量太大，已没有实验价值。
2常温下柴油与甲醇互溶复配助溶剂的用量如下(20℃)
复配剂 正丁醇+油酸（定） 正辛醇+油酸（定）
用量（mL ）
2.6+2（定）
1.2+2（定）
正丁醇（定）+正辛醇
（定）3+1.1
由此可得，常温下由正辛醇和油酸的复配总用量最少，最有研究价值；正丁醇和正辛醇的复配次之，最大的为正丁醇和油酸的复配。所以我们可以进一步研究正辛醇和油酸的复配助溶剂，可能其在某一温度下的用量会更少。
3 在不同温度下柴油与甲醇互溶正辛醇为助溶剂时的用量如下 温度（℃） 20 30 35 用量（mL ）
3.3
2.1
1.8
40 2.2
可以看出，在以上的四个温度中35℃为助溶剂用量最少的温度点，也可能存在用量更少的温度点，需要我们进一步研究。
4 在不同温度下柴油与甲醇互溶油酸/正辛醇复配时的用量如下 复配剂 （定）油酸+正辛醇 温度（℃） 用量（mL ）
20
（定）1+4.3
30
（定）1+4.2
35
（定）1+2.8
40
（定）1+1.2
从上表可以看出，在一定温度范围内，温度越高，复配助溶剂的用量越少。
4结论
1、通过实验数据可知，三种单一助溶剂正辛醇最好，正丁醇次之，油酸最差。 2、在常温下，复配助溶剂中正辛醇+油酸效果最好，用量最少；正丁醇+正辛醇次之；正丁醇+油酸最差。
3、在以正辛醇为单一助溶剂时，正辛醇用量随温度变化而变化，其中在试验温度中，35℃用量最少，。
4、用油酸和正辛醇复配作助熔剂，油酸定量，观察正辛醇用量与时间变化可知，温度越高，效果越好，需要正辛醇越少。
5参考文献
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[2]房鼎业等编《甲醇生产技术及进展》
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[8]《研究与探讨第３１卷第６期２００9年６月 甲醇替代柴油
破解柴油紧张之局》