M100车用甲醇燃料国标解读及配方的设计

最近,一种在甲醇汽车上使用的《M100车用甲醇燃料》国家标准（征求意见稿）的新配方技术,由海南省海洋油气研究所占小玲研究问世。这是占小玲继2009年发明成功第一代用于甲醇汽车的国家标准M85甲醇汽油技术后，又一次进行后续改进，创新出第二代M100车用甲醇燃料的新配方技术。

据介绍，《M100车用甲醇燃料》国家标准要求完成时间为2021年3月，2020年初新冠疫情肆虐全球，能源供应、交通物流、队员出行受到影响，标准涉及的多项试验与检测工作也因此暂缓，标准编制的进度受到影响。2020年6月标准起草组提出延期申请，经国标委批准，项目周期延长为36个月，于2022年4月完成。该标准在全国醇醚燃料标准化技术委员会统一领导下，在行业内多家企业和有关专家的协助下开展制订工作。《M100车用甲醇燃料》国家标准（征求意见稿）已公布，下一步将由国家标准委予以正式发布实施。为了更好地使相关人员及时准确地了解到该标准的内容，本文对标准中的主要内容进行部分的解读，同时按该标准（征求意见稿）的技术要求，对M100车用甲醇燃料配方技术进行了设计。

一、标准主要技术要求

1、范围、定义、安全及阐释

1.1.范围：M100车用甲醇燃料国家标准适用于M100甲醇汽车和M100甲醇发动机使用的、加有改善使用性能的添加剂的M100车用甲醇燃料。

1.2.定义：M100车用甲醇燃料定义：由基础甲醇（质量百分数不小于99.5%）和符合相应国家标准的M100车用甲醇燃料添加剂（质量百分数不大于0.5%）组成的车用燃料。

1.3.安全：M100车用甲醇燃料仅用作M100甲醇发动机与M100甲醇汽车的燃料，不得做其它用途。

1.4.阐释：从以上内容可以看出，M100车用甲醇燃料必须添加M100车用甲醇燃料添加剂才能达到国标。也就是说，要想调和合格的国标M100车用甲醇燃料，必须要先制备出合格的国标M100车用甲醇燃料添加剂。

2、基本性能

2.1.外观

因为本产品需加入添加剂使用，为避免由于添加剂的加入影响最终产品的外观，及加入添加剂长期不用储存不当造成燃料分层，所以设置外观指标。测定方法为：采用目测法，将试样注入具塞比色管中观察，应当为清澈透明液体，没有悬浮和沉降的机械杂质。在有异议时，以GB/T511方法测定结果为准。外观为清澈透明，无悬浮物或沉淀。

2.2. 甲醇含量（质量分数）/%

由于本产品M100车用甲醇燃料，是以工业用甲醇一等品及以上为基础甲醇添加一定量的改善甲醇使用性能的添加剂调和而成。为避免加入过多添加剂或其他成份影响燃料性能与使用效果，因此设置甲醇含量的指标，并用GB/T23510附录A的检测方法进行检测，M100车用甲醇燃料对甲醇含量指标限值为不低于99.5%。

2.3. 密度（20℃/）g/cm3

《M100车用甲醇燃料》中添加剂及其他杂质的含量不同，会引起燃料密度变化。甲醇密度在0.7913～0.7918g/cm3间。考虑到基础甲醇密度范围及甲醇添加剂加注量的影响，因此，规定M100车用甲醇燃料的密度在20℃时的值为0.791～0.793g/cm3，并按GB/T4472中的相关规定进行检测。

2.4.沸程（0℃，101.3kPa）/℃

沸程是衡量挥发性有机液体纯度的重要指标，并且沸程的大小决定了甲醇的汽化速度，对于产生足够的可燃混合气使发动机能顺利启动有较大的影响。M100车用甲醇燃料中含有一定量的添加剂，因此沸程也会有变化。在一定的条件下按GB/T7534中的相关规定进行检测，甲醇一等品及以上中对沸程的要求为小于等于1°，考虑到添加剂对沸程的影响并结合检测数据，本标准M100车用甲醇燃料沸程限定小于1.2℃。

2.5.蒸发残渣（质量分数）/%

蒸发残渣是衡量挥发性有机液体的重要指标，值越大，说明杂质含量越多，会造成发动机供油系统及油路的堵塞，会加剧发动机缸内沉积物的生成，也会导致尾气排放颗粒物的增多。按GB/T6324.2中的相关规定进行检测。甲醇一等品及以上中蒸发残渣要求为小于等于0.003%，考虑到M100车用甲醇燃料中有甲醇添加剂成份影响，本标准中M100车用甲醇燃料中蒸发残渣要求小于0.05%。

2.6.水分（质量分数）/%

甲醇是强极性物质，与水完全互溶，具有很强的吸水性。水分对车上的传感器及电控元件的灵敏度产生影响，对发动机的零部件产生锈蚀作用，因此，需要控制甲醇中水分含量。甲醇汽车实际运行中也证明了甲醇的含水量需要进行控制。检测方法采用GB/T6283《化工产品中水分含量的测定卡尔·费休法（通用方法）》。甲醇一等品及以上中对水分要求小于等于0.15%，本标准M100车用甲醇燃料标准中水分含量设置为小于0.2%。

2.7.碱值（mgKOH/g）

由于氧化原因，M100车用甲醇燃料中甲醇会部分氧化成甲酸，使其甲醇燃料呈酸性。如果M100车用甲醇燃料呈酸性，会造成甲醇汽车油路系统、发动机的金属部件的腐蚀，所以要求M100车用甲醇燃料整体要呈中性或偏碱性。碱值测定方法依据SH/T 0251《石油产品碱值测定方法（高氯酸电位法》的相关规定进行；本标准规定碱值为0.001～0.030。

3、限制性指标

3.1.有机氯含量mg/kg

有机氯燃烧后易生成氯化氢，甲醇燃烧过程中燃烧产物是水和二氧化碳；氯化氢和水结合后，将以盐酸的形式存在。盐酸是强腐蚀性物质，对发动机汽缸、排气系统产生腐蚀作用，严重时会导致车辆熄火、发动机停止工作。此外还会对大气及环境造成污染。因此，要严格控制M100车用甲醇燃料中有机氯的含量。试验方法参照GB/T18612 《原油中有机氯含量的测定 微库仑计法》，本标准规定有机氯含量不大于1mg/kg。

3.2.无机氯含量（以Cl-1计）/（mg/L）

M100车用燃料中除有机氯外，还有无机氯存在的可能。和有机氯一样，无机氯对车辆、环境、存储和运输设备的也产生严重的负面影响。因此，严格控制无机氯含量也是非常必要的。试验方法参照GB/T23510《车用燃料甲醇》的规定用沉淀滴定法测定，本标准规定无机氯含量限值不大于1mg/L。

3.3.硫含量（mg/kg）

硫含量是车用燃料的重要参数之一，对发动机的腐蚀和排放产生重要影响。当硫含量过高时，会导致汽车尾气催化转化器的催化剂转化效率降低和氧传感器灵敏度的下降，不利于对车辆尾气排放量进行有效的控制；同时硫燃烧后会生成酸性成份，腐蚀发动机零部件，降低发动机寿命。鉴于近年来对环境保护的呼声日益高涨，要求减少对大气环境的污染，降低废气排放，因此严格要求M100车用甲醇燃料中硫含量是非常必要的。国六汽油和柴油标准中对硫含量的要求不大于10mg/kg，考虑到硫的危害性及甲醇燃料自身的特点，M100车用甲醇燃料中对硫的要求为小于1mg/kg。

3.4.钠含量mg/kg、铁含量g/L

甲醇生产、运输及贮存过程中，可能会有钠、铁等元素进入甲醇中。含有钠与铁的M100车用甲醇燃料在发动机长期使用后，发动机燃烧室易堆积沉积物，影响可燃气的混合，对发动机经济性和可靠性产生负面影响；同时，无法燃烧的金属元素化合物排出发动机后，可能会堵塞三元催化器、降低三元催化功效，增加尾气中颗粒物和气态污染物排放。钠含量按GB/T17476、铁含量按SH/T0712进行检测，GB17930-2016车用汽油（国六B）中对铁含量要求为小于等于0.01g/L。M100车用甲醇燃料标准中要求钠含量不大于2mg/kg，铁的含量不大于0.01g/L。

4、清洁性指标

清洁度（颗粒分布）/级

由于甲醇燃料的特性，如果清洁度不够，会加剧供油系统关键零件的磨损，对油路造成堵塞，影响发动机的正常运转，因此需要对清洁度进行检测，按GB/T 20082《液压传动液体污染采用光学显微镜测定颗粒污染度的方法》中规定进行检测、GB/T14039-2002 标准进行判定。M100车用甲醇燃料标准中清洁度指标限定为不大于-/16/13级。

以上是标准主要技术指标的部分介绍，仅供参考，详情请参照该国家标准。如本文介绍有纰漏或出入之处，一切以国标内容为准。

二、配方设计

根据M100车用甲醇燃料国家标准（征求意见稿）中的技术性能指标要求，设计出以下配方。

1、设计的M100车用甲醇燃料配方

1.1.配方比例(质量分数)

注：国标中对添加剂用量要求不大于0.5%，本配方中用量仅为0.15%。

1.2.配制方法：

按配方①②的顺序和比例，分别向调和装置投料，经调和均匀50-60min清澈透明即可，取样按国标的全部技术指标进行检验，合格后进入产品罐储存。

三、标准指标的控制

1、诀窍性技术：因为M100车用甲醇燃料的组分和配比在国标中已明确限定，所以配方技术设计简单。但看似简单，其实还具有许多配方以外的诀窍性技术。往往是国标中配比技术确定后，细节是决定的因素。也就是说软件技术有了，还需硬件技术配合才能完成。要有灵活的战略战术，特别是国标中各项理化指标的控制成了关键。实践中往往会碰到用合格的国标M100车用甲醇燃料添加剂，去调和合格的国标甲醇，结果调和的M100车用甲醇燃料却不合格，质量达不到标准要求。这是为什么呢？这其中就涉及到诀窍性技术问题，要不然为什么用合格的添加剂去调和合格的甲醇，产生的M100车用甲醇燃料，在国标中还设置了14个之多的指标限值呢？

2、过程细节技术：M100车用甲醇燃料的调和，从原料到产品，每个细节都有控制技术。不然一个细节被忽略了，影响全盘产品不合格。例如从厂家购来的甲醇，购进时符合国标，仅存放了一周这么短时间，用合格的添加剂调和后，M100车用甲醇燃料产品居然不合格，这就需要运用过程细节技术来解决问题。

3、国标指标调控技术：甲醇在生产、运输及贮存过程中，可能会有钠、铁、氯、水杂等进入甲醇中，导致钠、铁和有机氯、无机氯及水分等指标不合格；甲醇在生产、运输及贮存过程中，会部分氧化成甲酸，使甲醇燃料呈酸性，造成碱值指标不合格。这就需要运用国标指标调控技术。

4、运行环节技术：从调配-加油站-加油-汽车油箱是一个系统程序。为了使质量自始至终符合国标，除了配方技术外，还有很多环节的注意亊项要引起重视。即使是调配中心调和的合格M100车用甲醇燃料，要经过储运至加油站，再由加油站最后加注到用户汽车油箱中等多个环节。调和的产品合格，往往进入用户汽车油箱后的M100车用甲醇燃料不合格，有多项指标超标，这就存在需要运行环节技术的问题。

6、安全防护技术：有时合格的原料做不出合格的产品，做出了合格的产品稍不注意又变成不合格，在我这里合格，到你那里又不合格。这并不是魔术也不是幻觉，更不是危言耸听，这是缺少安全防护技术的结果。

产品的最终合格才是目的，这个最终就是用户的汽车油箱，要达到这个目的，必须在细节、环节上调控好与国标指标的差距，要解决好这些差距，只有依靠技术创新才是唯一的有效途径。

甲醇燃料在我国发展已经超过40年了，上世纪八十年代，山西充分利用化工行业副产甲醇，开创了甲醇作为车用燃料应用的先河。除了煤制甲醇，还可利用我国每年约7.5亿吨的生物质体量，可制取绿色甲醇超过3亿吨。绿色甲醇燃料的推广使用对乡村振兴、能源革命、环境保护以及实现“双碳”战略目标都具有重要意义。发展甲醇经济，不仅有利于碳中和，还可以推进能源结构变革，保障国家能源安全。把甲醇作为绿色能源的存储载体，既可以把废气变成甲醇，也可以把废弃的二氧化碳变成甲醇，还可以把垃圾、秸秆等生物质变成甲醇。从分子结构上看，甲醇就是氢气，但氢气很难存储。因此，甲醇可以成为可再生能源的中间体，灵活应对气候变化所带来的挑战，绿色甲醇是全球公认的碳中和必由之路。科技创新是一切变革的动力，甲醇汽车的发展，必将给甲醇燃料行业带来更大的发展机遇和挑战。目前，我国甲醇汽车产业完成了技术链、产业链和供应链的建设。我国绿色甲醇燃料技术已成熟，正在向规模化发展。在应用甲醇燃料方面，我国已经掌握了先进的技术和解决方案，走在了世界该领域的前沿。

占小玲在M100车用甲醇燃料国家标准还未正式出台前，提前按该国家标准（征求意见稿）的要求设计出技术配方，这种事先行动，将为M100车用甲醇燃料的普及打好事前基础，更为甲醇汽车的发展创造有利条件，有效的助力实现“双碳”目标，具有广阔的市场前景。