1.3 甲醇-汽油
1.3.1 甲醇-汽油发展现状
中国石油天然气集团公司和国家海关总署2011年12月底公布的数据显示,2011年我国共生产原油2.04×108t,进口原油2.54×108t、成品油4.06×107t,中国已成为仅次于美国的世界第二大石油进口国和消费国,原油对外依存度达到56.5%,已超过国际公认的原油对外依存度警戒线(50%),我国石油安全已成为亟待解决的重大问题。在我国整个石油消费市场中,交通燃料消耗占70%以上,而这其中的70%来自汽车消耗。再者汽车量日益增加,汽车尾气对环境的影响日益严峻。因此寻找资源丰富,环境友好,经济可行的车用代用燃料显得极为迫切。
甲醇的若干燃料性能与汽油相近,主要原料煤丰富易得且价廉,生产工艺简单成熟,能提高我国煤资源的综合利用水平,全面带动煤炭化工产业结构调整,提高产业的综合效益,符合我国国情,成为车用替代燃料的首选,具有特殊的现实意义和战略意义。
甲醇汽油与汽油相比,具有辛烷值高,抗爆性好,理论混合气热效率高,气化潜热高,含氧量高,C/H低,燃烧充分,CO、HC和NOx排放量减少等优点,达到节能环保的效果。但是由于甲醇自身的一些物理化学特性,使得混合后的甲醇-汽油特性与汽油自身相比发生了很大的变化。首先是甲醇-汽油的燃料特性。甲醇汽油是指将甲醇掺入汽油制作出的车用燃料。由于甲醇的掺入,与汽油相比,甲醇汽油的燃烧性发生了明显改变。另外,甲醇的氧含量为50%,理论空燃比仅相当于汽油空燃比的44%。掺入甲醇将使汽油空燃比下降。掺入越多,下降越大。M15甲醇汽油的氧含量为7.15%,用作汽车燃料,发动机适当调整即可适应。M85甲醇汽油的氧含量为42%,M100甲醇汽油的氧含量为50%。这种高含氧燃料空燃比较低,普通汽车的发动机难以适应,要专门设计发动机以适应M85和M100甲醇汽油。但是甲醇的辛烷值较高,在汽油中掺入可改变其辛烷值,燃烧时能提高发动机的压缩比,从而提高发动机的功率。使用M15甲醇汽油的发动机功率可提高约2%。辛烷值是表示汽化器式发动机燃料的抗爆性能好坏的一项重要指标。如果汽油的辛烷值不断提高,则汽车制造厂可随之提高发动机压缩比。这样既可提高发动机功率,又可节约燃料,对提高汽油的动力经济性能有重要意义。此外,甲醇在生产和燃烧过程中会产生少量的甲醛或甲酸。因此,甲醇汽油对发动机有一定的腐蚀性。汽油是不良溶剂,对橡胶材料无侵蚀作用。而甲醇是一种良溶剂,因而甲醇汽油对汽车供油系统或油泵中的橡塑密封件都有溶胀作用。
目前甲醇汽油的全面推广和应用所面临的主要问题是由于甲醇与汽油极性的差异,存在低温相稳定性问题,影响到甲醇汽油储运和安定性;此外,甲醇的蒸气压比汽油低,甲醇与汽油混合后,混合燃料中会产生低沸点共沸物,对拉乌尔(Raoult)定律呈正偏差,汽油机产生气阻的可能性增加。因此,提高稳定性以及消除气阻这两方面成为甲醇汽油急需解决的问题。
目前,通常是向甲醇汽油中添加不同类型添加剂来解决上诉问题,比如相稳定剂正丁醇,改善冷启动的活性过氧化物或低沸点醚化物,腐蚀抑制剂苯并唑和吡啶酮的复合物等。甲醇汽油使用中存在的问题正在逐渐被解决和完善,但是有关的应用基础理论和配套工艺技术的研究还很少。随着中国对石油需求量的日益增大,发展现有的车用能源替代品甲醇汽油显得越来越紧迫。
1.3.2 甲醇-汽油相稳定性影响因素分析
甲醇含羟基,具有较强的极性,可与水无限互溶。而汽油主要由C4~C12脂肪烃和环烃类,并含少量芳香烃和硫化物的一个低极性多组分混合体系,但与甲醇在很大比例范围内互不相溶。并且两者之间的相容性还受到汽油组分、甲醇加量、含水量和外界环境温度的影响。
1.3.2.1 汽油组分
汽油含有C4~C12脂肪烃和环烃类以及少量芳香烃和硫化物,是一个低极性多组分混合体系。汽油中不同组分对甲醇汽油稳定性的影响不尽相同。王幼慧的实验表明,在水含量约200mg·kg-1时,5.0%(V)甲醇分别与直馏汽油、烷基化油、催化裂化汽油、催化重整汽油调合,各体系相分离温度相差很大,分别为18.0℃、21.0℃、-2.0℃、-66.0℃。其中直馏汽油的主要组分是直链烷烃和环烷烃,烷基化油的主要组分是直链烷烃,催化裂化汽油的主要组分是不饱和烃,催化重整汽油的主要组分是芳香烃。其含量高达73.8%(m),由此可见,芳烃有助于甲醇汽油体系的相稳定性。A.I.uelenchuk等测定了不同组分汽油与5.0%(V)甲醇调和后的各体系相分离温度,也得到类似的结论,即芳烃含量越高体系相分离温度越低,不饱和烃和直链烷烃含量越高体系相分离温度越高。这主要是由于芳烃有显著的极性和氢键亲和力,可以降低甲醇与汽油之间的极性差,使其稳定性增强。
F.Nasrollahi等用连续热力学方法计算了甲醇汽油混合体系液-液平衡点,也说明了汽油中芳烃含量越多甲醇汽油体系越稳定,但直馏汽油或直链烷烃含量的增加则会降低甲醇汽油体系的稳定性。其原因是相同温度下,芳烃与甲醇的互溶性比直馏汽油或直链烷烃与甲醇的互溶性要好。付文慧等系统考察了汽油中不同组分的物质对甲醇汽油稳定性的影响,研究发现芳烃含量越高其甲醇汽油互溶性越好。实验将几种纯烃与5.0%(V)甲醇调和,分别测定各体系相分离温度,发现甲苯与甲醇的相分离温度最低,其次是异辛烷,然后是正庚烷,最后是正壬烷。由此可见,甲苯与甲醇的互溶性很好;直链烷烃链长越长,与甲醇的互溶性越差;直链烷烃异构化程度越高,与甲醇的互溶性越好。一般情况下,芳香烃极性强于不饱和烃,强于异构烷烃,强于正构烷烃,正构烷烃链长越长极性越弱,根据“相似相溶”原理,极性越强与甲醇互溶性越好,因此,汽油不同组分的体积分数会影响甲醇汽油相稳定性。
此外,汽油的异构化程度即异构烷烃的含量也是影响甲醇汽油体系的关键因素。周瑞等人通过研究发现,汽油中烷烃的异构化程度增加能够促进其对甲醇的溶解。
1.3.2.2 甲醇含量
不同系列的甲醇汽油稳定性不同,甲醇汽油体系存在有甲醇分子间氢键的作用力和甲醇与汽油、汽油与汽油之间的分子作用力,当甲醇的含量较少时,甲醇与汽油分子间的作用力强于氢键的作用力,表现出良好互溶性。随着甲醇含量增加,甲醇分子间氢键作用力强于汽油分子间的作用力,互溶性降低。施加外力,可以促进汽油在甲醇中的分散,体系均处于相稳定状态。高于临界温度,甲醇可与汽油以任意比例互溶。杨学军等人研究了常压下不同甲醇含量对70#汽油的互溶情况。不含水的甲醇与汽油在温度高于28℃时能完全互溶,低于此温度就有可能出现分层现象。当甲醇含量小于8%和大于70%时,甲醇与汽油互溶性很好,甲醇含量在8%~70%之间时,二者会发生分层。图1.6为常压下甲醇与70#汽油的互溶情况。
图1.6 甲醇-汽油体系相图
1.3.2.3 水含量
甲醇极性很强,可以与水以任意比互溶,因而纯甲醇具有很强的吸水性。水会与甲醇形成氢键,新的氢键作用力打破体系的原始平衡状态,需要外力促使体系产生新的平衡,如升高体系温度、使用大量相稳定剂等。Lykovop等研究发现,含5%(V)甲醇和1.7%(V)异丁醇的甲醇汽油,水分含量为0.02%(V)时,相分离温度为-40℃,水分含量增加到0.1%(V)时,相分离温度升高为-5℃。崔玲以2号调合油为基础(2号调合油组分即催汽:甲醇:裂汽:异丁醇=74:5:20:1)。当水含量由283mL·m-3增至1220mL·m-3时,相分层温度由-32℃升高到0℃。相稳定剂的加入能改善甲醇汽油含水体系的相稳定性。张楠嵩等通过分别在15℃及-25℃的温度环境中,对含有不同添加剂的甲醇汽油M5、M15以及M30进行调和发现:在15℃下,水含量的增加会使各甲醇汽油体系所需添加剂的用量逐渐增大;对比1%与5%两种水含量的情况,添加剂用量后者比前者增加了接近10倍;甲醇汽油中甲醇含量也对体系的耐水性也会造成影响。王幼慧发现当含水量大于300mL·m-3时甲醇-催化重整汽油调合油的相分离温度随甲醇比例的增加而下降,水含量小于300mL·m-3时则相反。甲醇-催化裂化汽油的调合油中也有同样的规律,但水含量约以500mL·m-3为界。
1.3.3 甲醇汽油相稳定剂使用现状
目前,甲醇汽油所用的相稳定剂有醚类、酮类、高级醇类、低碳杂醇类、脂肪烃类、脂肪酸类、芳香族化合物类、非离子表面活性剂类、缩醛(酮)类、天然油脂衍生物类、脒类、聚醚胺类、酯类。液体互溶遵循“相似相溶”的原理,即溶剂和溶剂分子间力与溶质和溶质分子间力近似相等,则两相互溶性好。
1.3.3.1 醚类
醚类甲醇汽油下相稳定剂主要包括甲基叔丁基醚、仲丁基甲醚类,或者是二者的混合;以及乙二醇二乙醚、乙二醇一甲醚类和四氢呋喃类等。一般单独采用醚类化合物为相稳定剂时用量在5%~15%之间,而加入醇类化合物后醚类相稳定剂的量可以降低到4%以下。宋树新等开发的甲基叔丁基醚、仲丁基甲醚相稳定剂,当含量为5%~15%时,可以将汽油组分为65%~85%、甲醇为10%~20%的甲醇汽油体系的相稳定温度降低到相对较低值。姜彬等采用乙二醇二乙醚和乙二醇一甲醚为相稳定剂,加入少量醇做助剂,能使相稳定剂量降低到2%~4%。醚类相稳定剂应用时有很好的相容性和冷起动性、不污染环境、生产成本低、与无铅汽油相比有较高的应用价值和经济价值。
1.3.3.2 酮类
酮类甲醇汽油相稳定剂主要包括丙酮、丁酮等。张明全开发了以丙酮作为相稳定剂,当含量在4%~8%时,可以将甲醇40%~60%、商品汽油20%~60%的甲醇汽油体系,相稳定温度降低到相对较低值。酮类相稳定剂具有不分层、无气阻、抗爆性能好等优点。
1.3.3.3 脂肪醇类
脂肪醇类甲醇汽油相稳定剂主要包括丙醇、异戊醇、正丁醇、异丁醇、戊醇、己醇、庚醇等。贺焕然等开发的无水乙醇、叔丁醇、异丙醇或异丁醇相稳定剂当含量为0.5%~4%时,可以将甲醇占清洁燃料总体积的5%~30%的甲醇汽油体系,相分离温度降低到-15℃,因而具有较好的贮存稳定性。该清洁燃料与90#商品汽油相比,辛烷值高、价格低廉,而且功率、燃油消耗率和尾气排放量等性能指标都有明显改善,具有显著的社会和经济效益。
低碳杂醇类甲醇汽油相稳定剂主要包括杂醇油提炼异戊醇后的剩余物,包括正丙醇、异丁醇、正丁醇、异戊醇、活性戊醇等混合物。研究表明:添加少量杂醇就能显著地改善甲醇汽油混合燃料的低温互溶性,在-10℃时,杂醇用量也只有5.6%,杂醇的增溶效果略优于正丁醇,同时,加入杂醇后饱和蒸气压明显降低,最大值为460mmHg,低于SYB所规定的汽油标准,可抑制气阻的形成,杂醇对提高辛烷值与甲醇大体相当。
1.3.3.4 酯类
酯类甲醇汽油相稳定剂主要包括脂肪醇与脂肪酸、无机酸合成的酯类。我们课题组前期已经系统研究过一系列乙酸酯作相稳定剂对甲醇-直馏汽油体系相稳定性的影响。实验表明:在实验温度-30~40℃范围内,C3~C7乙酸酯皆对M15、M30、M50、M65不含水和含水甲醇-直馏汽油体系有一定的助溶效果;乙酸丁酯和乙酸戊酯相比于其它酯对各不含水体系有较好的助溶效果,在加量约5%时开始产生助溶效果,约10%时保持体系在0℃处于相稳定状态;乙酸异戊酯相比于其它酯对各含水体系有较好的助溶效果,特别是对M50和M65两含水体系,分别在加量约17%和13%时开始产生助溶效果,约30%和20%时保持体系在0℃处于相稳定状态。Anders Jonsson等人研究了以脂肪醇与无机酸亚硝酸合成的酯类亚硝酸甲酯作为相稳定剂,能显著地改善甲醇汽油混合燃料的低温互溶性。
1.3.3.5 烃类
脂肪烃类甲醇汽油相稳定剂主要包括高碳的饱和烷烃或环烷烃,包括2-甲基丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷等。张成如开发了以正己烷作为相稳定剂,加入5~10份表面活性剂作为助剂,能使相稳定剂量降低到30份左右。但其中高碳的饱和烷烃或环烷烃组成,存在成本问题,增加了甲醇汽油的造价。使用开发的甲醇汽油复合添加剂调和制成的甲醇汽油,具有稳定性好、便于储运且长时间和低温存放也不发生相分离和沉淀现象的特点,综合起来,生产的成本较低。
芳香烃类甲醇汽油相稳定剂主要包括苯、甲苯、二甲苯等。付文慧等人发现甲苯可以改善甲醇汽油的抗水性能和低温稳定性,减少相稳定剂的用量。张柏义发明一种甲醇汽油,采用0.5%~1.5%的二甲苯作为相稳定剂。它具有抗爆性好、稳定性好、不具腐蚀性和造价低等优点。陈庆福等发明了M10-M80甲醇汽油及MxEx双醇汽油的制备方法。双醇汽油的组成是基础油、甲醇、乙醇和添加剂。其添加剂组成为:苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、异丁醇、叔丁醇、异丙醇、T501、PEA。采用本发明技术制备的甲醇汽油和双醇汽油性能稳定,长期存放不分层、不变质、动力性能好、环保,与同标号汽油比较,尾气排放仅为国标油的百分之一。
1.3.3.6 脂肪酸类
脂肪酸类甲醇汽油相稳定剂主要包括油酸、环烷酸、乳酸等。王建业在专利中公开了以油酸作为相稳定剂,加入5%~20%MTBE作为助剂,能使相稳定剂量降低到10%左右。油酸能起到互溶效果,促进醇基车用燃料的稳定周期,可满足使用要求。但油酸是一种酸性物质,加入甲醇汽油中对发动机燃烧不利。
1.3.3.7 非离子表面活性剂类
非离子表面活性剂类甲醇汽油相稳定剂主要包括吐温(Tween)系列、司盘(Span)系列、脂肪醇聚氧乙烯醚。向胜树开发了以吐温-20或吐温-80作为相稳定剂,加入1%~2.2%叔丁醇作为助剂,能使相稳定剂量降低到0.3%~1.8%。该发明耐水性好,甲醇掺入量大,使用中不分层、稳定性好;用于汽油发动机,结构不作改动,燃烧效果好,产生的一氧化碳和氮氧化合物量较汽油明显降低,利于环境保护,是较为理想的车用替代燃料。
翟雁萍开发了以脂肪醇聚氧乙烯醚作为相稳定剂,加入一定量醚、醇作为助剂,能使相稳定剂量降低到0.1%~10%。加入开发的组合物用于甲醇和汽油混配,使之互溶性好,且可提高甲醇汽油和相关理化性能。
1.3.3.8 缩醛(酮)类
缩醛(酮)类甲醇汽油相稳定剂主要包括乙氧基甲氧基甲烷、二甲氧基甲烷等。以乙醇、甲醇以及30%甲醛水溶液为原料,强酸性阳离子交换树脂Amberlyst35为催化剂,通过缩醛反应,制备乙氧基甲氧基甲烷,可用作甲醇汽油的增溶剂。该制备方法步骤简单、原料易得、转化率较高、分离方式简易可行,适宜于实现工业化生产。胡教平采用二甲氧基甲烷作为添加剂,将甲醇含量提高到50%~65%,并提高了甲醇汽油的贮存稳定性。从调整油、机配伍条件入手,解决了因甲醇热值低随其含量增加甲醇汽油的动力性,经济性下降的矛盾,提高了实用性。由于其汽油含量仅占25%左右。如能得以推广,可使车用汽油产量从现基础上增加三倍。
1.3.3.9 天然油脂衍生物类
天然油脂衍生物类甲醇汽油相稳定剂主要是脂肪酸甲酯,即生物柴油,生物柴油一端具有与汽油结构相近的长链烷基,一端具有与甲醇结构相近的甲酯基,因而可以作为甲醇汽油的相稳定剂。李搏等开发的生物柴油相稳定剂,当含量为1%~5%时,可以将石化汽油65%~90%、甲醇9%~30%的甲醇汽油体系,相稳定温度降低到相对较低值。本发明具有成本较低、低温冷启动好、夏天不气阻、对橡胶不腐蚀等特点,同时将生物柴油产业与甲醇汽油产业贯穿,有利于促进替代能源的全面发展。
1.3.3.10 脒类
脒类甲醇汽油相稳定剂主要有正庚脒等。正庚脒是一种在碳原子上连有一个氨基和一个亚氨基的化合物,烃基端作为疏水基,易溶于有机相,脒基端作为亲水基,易溶于水相或极性较大的有机相。甲醇汽油加入脒后,相当于在烃类和醇分子之间架设了一座分子连接桥,增加了相平衡的稳定性,使互溶能力增强。对亚氨基和氨基的极性比较可知,亚氨基上的电子云密度更大,更易于和吸收的水分子形成氢键。当甲醇汽油中加入脒后还可以吸收的二氧化碳首先和亚氨成盐,此时氨基与水和甲醇形成的氢键并没有破坏。在敞口体系中,加入脒互溶剂配制的甲醇汽油48h仍可保持相平衡。任涛采用脒类互溶添加剂以解决醇类汽油分层问题。采用的技术方案是:异丁醇5~12份、异戊醇5~12份、正庚脒0.5~1.5份、抗溶胀剂1~5份。该体系中添加水分高达6%时仍然稳定,提高了生产、运输和储存中的稳定性。
1.3.3.11 聚醚胺类
李治等研究了一种聚醚胺及其生产方法。它能使甲醇汽油的互溶抗水性、防止气阻、酸中和能力同时获得提高,甲醇汽油的添加剂配方和生产过程得以简化。该聚醚胺由己胺和环氧乙烷加成而得,实验表明,它与占总重量2%~3%的丁醇或者辛醇其中的一种合用,可使甲醇汽油抗水能力达到1%~2%。其中x+y=6,结构式如图1.7所示。
图1.7 己胺和环氧乙烷加成产物聚醚胺结构式
1.3.4 甲醇-汽油清净性影响因素分析
1.3.4.1 沉积物生成的影响
20世纪80年代,电控喷射(PFI)技术迅速发展,发动机结构得到优化,喷油嘴精密度提高,但积炭问题日渐突出,影响着汽车行驶速度及汽油燃烧效率,造成环境污染,缩短发动机使用寿命。汽油机清净性主要受到沉积物的影响,根据生成区域的不同,沉积物主要分为喷油嘴沉积物(PFID)、进气阀沉积物(IVD)和燃烧室沉积物(CCD)。Yusmady等通过热表面沉积实验发现,热表面温度、燃料最大蒸发率点(EMP)温度及环境湿度对沉积物的生成都有一定的影响。沉积物生成的热表面温度显示了不同油滴的表面反应情况;热表面温度低于EMP温度比在EMP温度附近更易生成沉积物;环境湿度越高越易生成沉积物。此外,不同沉积物的生成还有其不同的影响因素。
1.3.4.1.1 PFID生成的影响
在汽车停运时,发动机处于热浸状态,燃油喷嘴顶部的温度骤然升高至100.0℃左右,在此条件下,烯烃易发生氧化和聚合反应生成胶质和树脂状沉积物,即喷油嘴沉积物(PFID)。大量实验研究表明,汽油中烯烃组分的存在对喷油嘴沉积物(PFID)的生成有较大的影响。Richardson等实验研究表明烯烃含量较低时,单烯烃对PFID生成影响较小,而二烯烃影响十分显著。Tupa等实验研究发现烯烃总含量在20.0%以下PFID生成较少,在20.0%~40.0%最易生成PFID。此外,Kim等的实验研究表明,O2、N、S等极性物质会缩短燃料氧化诱导期从而加速PFID的生成。
有资料显示,喷油嘴上6μm厚的沉积物将降低20.0%的喷油量,而且会改变喷雾形状。当积碳对喷油嘴的污染造成喷油嘴的堵塞率超过10.0%以后,发动机的驱动性能明显变差,甚至点不着火,燃油经济性降低,排放恶化。
1.3.4.1.2 IVD生成的影响
进气阀温度影响着IVD的生成。Cheng的单缸发动机实验研究表明,进气阀温度在190.0~280.0℃之间IVD都可能生成,其中在190.0~250.0℃间生成较多,以230.0℃生成最多。Esaki等研究表明,IVD生成大致是在230.0~350.0℃。燃油组分也影响着IVD的生成。Nishizaki等实验研究表明IVD生成量会随汽油中烯烃含量的增加而增多,但受单环和二环芳烃含量的影响不大。徐小红等人进行了醇类汽油清净性研究,研究表明在汽油中添加甲醇、乙醇等醇类物质可减少IVD生成量。
沉积物在进气系统、进气阀上的堆积,会干扰进气阀的密封,造成阀门关闭不严,导致窜气严重,同时沉积物的存在减少了发动机容量的有效性并限制了最大功率,最终导致发动机驱动性变差、功率降低、排放污染物和油耗增加。
1.3.4.1.3 CCD生成的影响
CCD生成的主要影响因素是燃油组分,其中最关键是高沸点化合物和不饱和化合物。Kim等研究表明,汽油中各组分沸点相同时,芳烃最易生成CCD,其次是二烯烃和单烯烃,烷烃生成CCD最少。Masato等用两冲程内燃机和蒸压器测定燃料和润滑油组分对CCD生成的影响,实验表明,CCD主要来源于润滑油中的有灰型清净分散剂,且低压条件下更易生成CCD。徐小红等实验研究表明醇类汽油可减少CCD生成量。Tsukasaki等研究了燃用甲醇汽车的CCD情况,发现其CCD主要来源于润滑油,由甲醇生成的CCD较少。
大量实验研究总结出了不同类型汽油主要组分烷烃、烯烃和芳烃含量对汽油机沉积物生成的影响,如表1.3所示。由表1.3可以看出,影响三大沉积物生成的汽油组分主要是烯烃和多环芳烃,易产生沉积物的汽油是催化裂化汽油和含多环芳烃的催化重整汽油。
表1.3 汽油组分与汽油机沉积物的关系
燃烧室沉积物的形成会引起三种不良后果:①压缩比和混合气温度提高,使其对汽油辛烷值的要求高于原设计值,引起辛烷值增加需要;②由于燃烧室沉积物增加,会引起燃烧室温度升高,从而导致NOx排放增加;③增加活塞顶部和钢盖之间的机械干扰,引起积碳敲缸,从而影响发动机寿命,严重时还会导致发动机的损坏甚至报废。
1.3.4.2 甲醇组分对汽油清净剂效果的影响
目前,市售甲醇汽油清净剂并非专用添加剂。许多研究者就甲醇对汽油清净剂作用效能的影响进行了研究,建议筛选或研制专用于甲醇汽油的清净剂。董元虎[45,46]等采用恒温成焦板模拟实验方法和高、低温斑点分散实验方法进行了甲醇汽油对汽油机油(15W/40SF)清净分散性的影响实验研究,实验结果表明随着甲醇含量的增加,汽油机油的成焦量逐渐增大,在M50时达到最大,然后趋于平缓;而高低温分散系数随甲醇含量的增加逐渐减小,分散能力下降。表明甲醇会减弱清净分散剂的作用效能,可能原因是:甲醇进入汽油机油的溶解稀释作用,使汽油机油中的高分子聚合物溶解度变小,导致粘度指数改进剂从汽油机油中沉淀出来并生成油泥。
再者,甲醇与汽油机清净剂混合后,会使其中的抗乳化剂和减磨剂失去作用效能;而且对控制汽油机沉积物生成和汽油机磨损的抗氧化剂也有干扰,使汽油机清净剂抗氧化性能减弱,导致其变质,从而无法控制沉积物的生成。此外,甲醇汽油燃烧产物甲酸和甲醛对汽油清净剂也有影响,并且甲酸和甲醛的量随着体系中甲醇含量的增加呈线性增长。甲酸与呈碱性的清净分散剂中和,快速消耗其含量,严重影响汽油机胶质的生成,而且甲酸还会使减磨剂分解和腐蚀发动机部件;甲醛沸点仅-21.0℃,容易挥发,剩余的水分稀释了清净分散剂,使其浓度降低,作用效能减弱。因此,甲醇汽油要求汽油清净剂具有强碱性、良好的酸中和能力、良好的黏温性、良好的抗乳化性能、良好的抗氧化性能和良好的抗磨性等。
目前中国石油兰州润滑油研究开发中心研制的SJ10W-30甲醇汽油专用润滑油,经汪利平等行车试验研究表明该润滑油适用于M0-M100甲醇汽油,完全满足甲醇汽油发动机使用性能要求。但针对甲醇汽油在我国的应用前景,仍需加强对甲醇汽油清净性的研究,筛选或研制出适用于甲醇汽油的清净剂。