甲醇汽油的理化性能研究

第34卷第4期化学工业与工程技术Vol 34 No 42013年8月Journal of Chemical Industry EngineeringAug,2013甲醇汽油的理化性能研究刘晓霞',张娟利2,杨天华2(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司,陕西西安710075;2.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075)摘要:通过对甲醇汽油馏程、蒸汽压、实际胶质、抗相分离性能等关键理化性质的进一步分析,提出了目前调制甲醇汽油所存在的主要技术问题。关键词:甲醇汽油理化性能分析中图分类号:TE626文献标识码:A文章编号:1006-7906(2013)04-0053-04Study on the physical and chemical properties of methanol gasolineLIU XiAoxia, ZHANG Juanli, YANG Tianhua(1. Shaanxi Yanchang Petroleum( Group)Corp. Ltd, Xi'an 710075, Chin2. Shaanxi Yanchang Petroleum( Group)Corp. Ltd. Research Institute, Xi'an 710075, China)Abstract: The key physical and chemical properties of the methanol gasoline including boiling range, vapour pressure, existentgum, anti-phase separation and so on are analyzed, the main problem existed in the modulating process of the methanol gasoline is pro-Key words: Methanol gasoline; Physical and chemical properties; Analysis当前石油资源日益匮乏,甲醇作为来源充分、价积分数为10%,50%,90%时的馏出温度均有不同格低廉的可代用燃料具有良好的发展前景,研究开程度的降低,其中50%点馏出温度降低的幅度最发甲醇的掺烧技术对于缓解目前的石油供需矛盾具大,为42.6℃;甲醇汽油中的甲醇含量越高,其馏程有十分重要的意义,而甲醇汽油的调配技术已成为数据偏离基础汽油越远。甲醇汽油馏出体积分数目前国内研究的热点。1甲醇汽油的理化性质变化分析50%时馏出温度降低,说明甲醇汽油的平均蒸发性能汽油中加入甲醇后,其物理性质的变化主要集好因而发动机的加速性能好,反应灵敏,运转平稳。中在馏程、蒸汽压、实际胶质、抗相分离性能以及氧为了进一步评价甲醇汽油馏程特性的优劣,将含量上。基础汽油、甲醇汽油及具有满意驾驶特性的汽油馏1.1馏程的变化程特性上、下限数据列于表11。不同甲醇汽油与基础汽油的馏程数据对比见由表1可见:基础汽油与不同甲醇汽油的馏程数据均符合GB17930-2006《车用无铅汽油》对汽基础汽油油馏程的技术要求;基础汽油的馏程数据均在满意0%的甲醇汽油含甲醇20%的甲醇汽油驾驶特性的汽油馏程温度范围内,但所列甲醇汽油含甲醇27%的甲醇汽油如目150含甲醇30%的甲醇汽的馏出体积分数50%时馏出温度普遍低于满意驾驶特性的77℃馏温下限,同时也低于64.5℃的甲醇沸点。分析其原因,主要是由于甲醇与汽油形成了大量低沸点的共沸物,而且随着甲醇含量的增大,终馏点馏出体积分数,%收稿日期:201图1甲醇汽油与基础汽油的馏程数据对比曲线作者简介:刘中国煤化工士,工程师,现主要从事石油化工THECNMHG由图1可见:与基础汽油相比,甲醇汽油馏出体 Email:135391832化学工业与工程技术2013年第34卷第4期形成的低沸点共沸物增多。与基础汽油相比,甲醇有升有降,变化不大,但残留量普遍增大,这说明甲醇汽油馏出体积分数90%时馏出温度降低,终馏点则汽油中增加了一些较难挥发,且易形成胶质的物质。表1甲醇汽油与基础汽油的馏程特性比较馏出体积分数,%残留量体汽油类型终馏点积分数车用汽油的技术要求(国标Ⅲ)不高于70不高于120不高于190不高于205不大于2EN28所界定馏温下限的满意驾驶馏温上限基础汽油47.297.4161.2甲醇质量分数为15%的甲醇汽油45.473.9161.0198.0甲醇质量分数为19%的甲醇汽油39.959.4157.0194.9甲醇质量分数为20%的甲醇汽油155.5189.0甲醇质量分数为27%的甲醇汽油153.8甲醇质量分数为29%的甲醇汽油407557140219141.0表2列出了汽油馏出体积分数10%时馏出温和日本汽车n=0.7计算所得)34见表4度与开始产生气阻温度的关系2表4不同甲醇汽油的气阻指数表2馏程10%的馏出温度与开始产生气阻温度的关系甲醇质量分数,%01519202729馏出体积分数10%时馏出4050607080蒸汽压/kPa66.370.474.073.872.573.5温度/℃气阻指数86.4104.0114.6112.3115.2115.5开始产生气阻温度/℃137274767可能发生气阻的403327272625临界温度/℃由表1、表2数据可见:基础汽油开始产生气阻的温度约在5℃左右,但掺入甲醇后,开始产生气阻由气阻指数查图得到发生气阻的临界温度。由的温度降至-13~5℃之间。可见调入甲醇后,甲醇表4可见:在使用车型不变的情况下,随着甲醇质量汽油产生气阻的倾向加大。分数的增加(小于30%),汽车发生气阻的临界温度1.2蒸汽压的变化降低,即发生气阻的可能性增大。汽油中加入甲醇对汽油蒸汽压的影响见表3。1.3实际胶质的变化表3甲醇汽油与基础汽油的蒸汽压比较实际胶质是判断油品安定性的重要指标之甲醇质量分数,%01519202729常用来评定汽油或柴油在发动机中生成胶质的倾蒸汽压/kPa66.370.474.073.872.573.5向,是判断油品能否使用和继续储存的重要依据调制甲醇汽油的实际胶质见表5。由表3可见:与基础汽油相比,甲醇汽油的蒸汽表5不同甲醇汽油的实际胶质数据压均有不同程度的增大。甲醇的饱和蒸气压为甲醇质量分数,%0151920272931.0kPa,根据理论推算甲醇汽油的饱和蒸气压值实际胶质/[mg3.53.84.54.05.05.3应该介于31.0kPa和基础汽油蒸汽压之间。但表3(100mL)-]数据表明:甲醇汽油的饱和蒸气压比甲醇和基础汽油的都高得多。其原因是甲醇和汽油中的轻组分形由表5可见:所调制甲醇汽油的实际胶质相对成了沸点低饱和蒸气压大的共沸物。饱和蒸汽压于基础汽油均有所增加。分析其原因:一方面,甲醇增大,挥发性过强的油品会产生如下问题:①使汽车的化学性质活泼,易发生氧化,产生胶质;另一方面供油系统产生气阻;②使汽油在保管和使用中的蒸为加入的添加剂所致。油品中的含氮化合物是油品发损失增加;③容易使喷射发动机中的炭罐过载影形成胶质的主要因素之一,同时含硫化合物,特别是响发动机排放污染物的治理。硫酚和硫凵中国煤化工在与空气接触中气阻指数是评价车用汽油产生气阻的重要指产生胶状CNMHG调制时,应充分标,不同甲醇含量的甲醇汽油的气阻指数(以欧洲考虑添加剂的负面影响,合理选择添加剂。刘晓霞等甲醇汽油的理化性能研究1.4抗相分离性能的变化2调制甲醇汽油需要解决的技术问题均一、稳定是汽车对车用燃料最基本的要求,也目前,石油资源的日渐短缺和石油价格的不断是甲醇汽油的重要指标之一。调制甲醇汽油的含水上涨是促进甲醇汽油车用燃料和添加剂快速发展的量和相分离情况见表6。主要因素,进行甲醇汽油及其添加剂的研究也具有表6不同甲醇汽油的含水量及抗相分离性能非常重要的意义。甲醇质量分数,%01519202729甲醇是具有一定热值的燃料,但是作为具有较含水质量分数,%/0.100.050.110.050.05强极性的醇类物质,其性质有别于传统的车用燃低温抗相分离无无无无无料——汽油和柴油。作为掺烧燃料,还需要对甲醇遇水抗相分离(加的部分性能加以改进。水1.5%,振荡5无有无无有无2.1改进甲醇与汽油的互溶性min目前,所有研究基本上都解决了甲醇与汽油的由表6可见:所调制的部分甲醇汽油产品遇水互溶性问题,而且所用的助溶剂种类也不尽相存在相分离现象,这说明其抗水性能还有待于进同,加人的添加剂主要有芳烃、高碳酮醚、醇等化合步提高。物。有专利报道,在甲醇汽油中加入6%~7%的水相分离现象的存在直接影响甲醇汽油的贮存以也不会分层。可见在甲醇汽油的研究上相分离及使用性能,甲醇在汽油中的溶解性见图2。稳定性已经不是难题。由图2可见:甲醇与汽油的互溶性受环境温度2.2解决甲醇汽油产生气阻的问题甲醇与汽油的调合比例以及含水量的影响,其中甲目前,国内所进行的研究对气阻的产生讨论相醇占汽油的体积分数50%左右时,其互溶性最差,对较多,但很少有有效解决此类问题的报道,解决措同时受含水量的影响也最大。推荐的组分油也较复杂,且两者对蒸汽压的调节作溶区不含水含水用也不明显,所以不利于工业化应用。而国外主要是通过改进汽车发动机来解决这一问题。2.3解决甲醇汽油对油箱和发动机内材料的腐蚀和溶胀作用通过加入防腐添加剂就可以有效解决甲醇汽油的腐蚀问题0。目前主要通过加入苯并三氮唑甲醇体积分数,%类、二聚亚油酸抗腐蚀剂酚类抗氧剂、马来酸酐、伯图2甲醇与汽油的互溶曲线胺和一些含氮杂环化合物等制得的腐蚀抑制剂。但图3是不同甲醇汽油中含水量对分层温度的是由于甲醇和汽油中的烃类对不同橡胶、塑料的溶影响。胀性不一致,所以甲醇汽油对橡胶塑料的溶胀作用还得通过更换汽车的部分材料来加以缓解。尔此外,甲醇汽油胶质含量增高的原因,还要从胶25%30%质的生成原理以及添加剂对甲醇汽油的影响上进行深人研究3结论与基础汽油相比,调制甲醇汽油馏程的10%,0.10.20304050.6070850%,90%馏出温度均有不同程度的降低,其中含水体积分数,%50%点降低的幅度最大,且不具有满意驾驶特性;但图3不同甲醇汽油中水体积分数对互溶性的影响残留量均有不同程度的增加。甲醇汽油的饱和蒸气由图3可见,随着汽油中甲醇含量的增加,水体压明显增大,高温下产生气阻的倾向增大。甲醇与积分数对甲醇汽油分层温度的影响减小。综合图汽油形成了低中国煤化工的组成及含2、图3可见,甲醇汽油的贮存、运输和使用条件较水量、环境温CNMHG醇汽油的贮苛刻。存、运输和使用条件苛刻第34卷第4期化学工业与工程技术013年8月Journal of chemical industry Engineeringug,2013A低温LNG管道热力安全泄压阀泄放过程研究张立宁,姚云,商丽娟(中海油山东化学工程有限责任公司,山东济南250013)摘要:利用 HYSYS流程模拟软件对低温LNG管道热力安全泄压阀泄放过程进行了热力学分析,论述了整个泄放过程中热力安全泄压阀进出口相态变化和泄放量变化情况,并结合实例定量分析了热力安全泄压阀的设计工况,旨在为工程上热力安全泄压阀的准确选型提供一种较为完整的程序和方法。关键词:液化天然气热力安全泄压阀热力学分析低温管道 HYSYS中图分类号:TQ05.8,TU996.7文献标识码:A文章编号:1006-7906(2013)04-006-03Research on relieving process of thermal safety relief valve in LNGcryogenic pipelineZHANG Lining, YAO Yun, SHANG LijuanCNOOC Shandong Chemical Engineering Co, Ltd., Jinan 250013, ChinaAbstract: Thermodynamics analysis for discharge process of thermal safety relief valve of LNG cryogenic pipeline is made usingHYSYS process simulation software. Phase changes at inlet and outlet of thermal safety relief valve and relieving requirement are dis-sed for the whole discharge process. The design conditions of thermal safety relief valve are quantitatively analyzed with the combi-nation of example. The research would provide an integrated procedure and method for the design and choice of thermal safety reliefKey words: Liquid natural gas; Thermal safety relief valve; Thermodynamics analysis; Cryogenic pipeline; HYSYS液化天然气(ING)已经成为我国乃至世界供LNG的储运温度一般在-160~-140℃,为低应增长速度最快的能源具有清洁高效优质的特温液化气体,受热易汽化,且密度受温度影响较大点。为了满足对清洁能源的需求,我国近年来建设收稿日期2013-03-28。了大量LNG接收站、LNG卫星站、天然气液化工厂作者简介:张立宁(1983—),男,河北涿州人,硕土研究生,工艺工程师,现从事石油化工工程设计工作。等生产储运LNG的设施。Emai:zlnbaby@163.como在能源短缺的背景下,虽然甲醇作为替代能源5]王芸志.车用甲醇汽油的理化性能研究(D].西安:有其自身的优势,但要认识到甲醇作为燃料的不利长安大学,2006方面。解决好掺烧甲醇所带来的各种问题,才能使6]华洪基.甲醇汽油的研制与应用D]成都:西南石甲醇汽油的应用发挥出最大的作用。油学院,2003[7]奚强,李传厂,徐福亮,等.甲醇汽油相稳定剂的研究参考文献:[J].化工时刊,2007,21(8):10-12[1]刘彦成,张吉国.汽车使用[M].北京:北京大学出版[8]占小玲.一种甲醇汽油溶水剂:中国,200910164611[P].2010-01-06[2]徐春明,杨朝合,石油炼制工程[M].北京:石油工业9]吴耀曲郭四虎.甲醇汽油金属腐蚀抑制剂的应用研出版社,2009:41-43究[玎].内燃机,2008,14(2):52-54.[3]孙凤英.汽车运行材料M]北京人民交通出版社,[10李圣勇李圣涛,甲醇汽油的腐蚀性和溶胀性研究2007:8-10.中国煤化工(6):33344]许世海,刘晓秦敏.甲醇汽油的蒸发性与气阻倾向[]王殿CNMHG油的溶胀性研究研究[J].车用发动机,2008(3):90-9[J].化学工业,2009,27(1):31-33