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龔冬梅，張翠君，張戟，陳淑鳳
(石油化工科學研究院，北京100083)
摘要：車用乙醇汽油是一種具有發展潛力的清潔燃料，但是由于乙醇具有親水性，車用乙醇汽油在儲運過程中易發生分層，這是使用乙醇汽油首先需要解決的問題。本實驗考察了水含量對乙醇汽油分層的影響，研究了某些醇類對乙醇汽油的增溶效果，觀察了乙醇汽油的儲存情況。
1前言
車用乙醇汽油(以下簡稱乙醇汽油)是由變性燃料乙醇與汽油以一定比例調合而成的一種汽車燃料。乙醇汽油具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高等優點，是一種清潔燃料，可以顯著降低汽車尾氣中有害物質的排放[1]。乙醇汽油的推廣使用可以節約日益減少的石油資源。
然而，由于乙醇的親水性，乙醇汽油容易吸水，當水含量過大或溫度降低，都會導致分層，即發生了相分離。一旦發生相分離會導致調合、儲存時出現問題，在使用中出現發動機啟動困難，降低輸出功率，甚至導致發動機損壞；因此乙醇汽油相分離是乙醇汽油使用中首先需要解決的問題。
為了便于研究這個問題，我們采用相分離溫度來表征相分離特性。相分離溫度越低則表示乙醇汽油越不易發生相分離。本試驗通過以下四個方面對乙醇汽油的相分離特性進行了研究：①乙醇汽油中水含量對相分離溫度的影響；②乙醇含量對相分離溫度的影響；③增溶劑對相分離溫度的影響；④乙醇汽油儲存試驗。
2試驗部分
2.1乙醇汽油中水含量對相分離溫度的影響
采用燕山石化煉油廠的三催化汽油(以下簡稱燕山三催化)為基礎油，用移液管定量地向乙醇汽油中加入微量的水混合搖勻，配成所需的不同水含量的乙醇汽油樣品，參照美國ASTMD6422-99乙醇汽油調合組分相分離標準實驗方法，測定不同水含量的乙醇汽油的相分離溫度，實驗結果見下頁表1。
只有在水含量較低時，醇—汽油—水三元混合物才易形成均相體系，水含量增大易發生相分離。
實驗表明，水含量對乙醇汽油相分離溫度的影響很大，水含量越高，相分離發生的溫度越高，水含量高的乙醇汽油樣品，以下同。到一定程度時，在室溫下乙醇汽油即可發生相分離。
2.2乙醇含量對乙醇汽油相分離溫度的影響
乙醇含量的增高有利于形成均相體系，從表1也可以看出，在水含量相同的情況下，乙醇含量越高，相分離溫度越低。
2.3增溶劑對乙醇汽油相溶性的影響
乙醇汽油相分離的問題可以通過加入增溶劑來改善。調入高級醇、醚、芳烴等化合物能降低乙醇汽油的相分離溫度[2]。它們能把乙醇汽油中的水進行乳化，使每個小水滴外裹一層油膜，使乙醇汽油不易發生相分離，具有增溶作用[3]。本試驗用異丁醇(分析純)、叔丁醇(化學純)為增溶劑，考察其對乙醇汽油相溶性的影響。結果見表2。
實驗表明，在乙醇汽油中加入異丁醇、叔丁醇后相分離溫度有明顯的下降(對于E10的乙醇汽油而言，加入1.0%異丁醇可使相分離溫度下降約10℃)，相分離溫度下降的幅度隨著其加入量的增大而增大，說明異丁醇、叔丁醇確有明顯的增溶效果。
2.4乙醇汽油儲存實驗
乙醇汽油中的乙醇具有吸水性，能從大氣中直接吸收水分，當水分增大到一定程度時，可導致乙醇汽油發生相分離，直接影響到乙醇汽油的使用。為此本實驗模擬了乙醇汽油的儲存情況，對儲存過程中乙醇汽油的水含量變化和相分離情況進行了考察。
儲存實驗方法是：在葡萄糖注射液玻璃瓶內注入500mL乙醇汽油(基礎油為燕山三催化)，用橡膠塞密封后，插入一支9#注射針頭與大氣相通。將試驗樣品放于室外能防塵、雨、雪的環境中，每月測一次水含量的變化，并檢查樣品相分離情況。室外儲存試驗表明，隨著儲存時間的增長，儲存樣中的水含量呈增加的趨勢，這是由于乙醇的吸水性所致，但所有室外樣品經3個月的儲存均未發生相分離。
2.5模擬儲罐底部有游離水的儲存實驗
在實際生產中和儲運、使用中，儲油罐底部可能存在有游離水，在這種情況下，乙醇汽油中的乙醇會溶入水中，導致乙醇損失并引起相分離溫度的變化，為了考察這種儲存條件下乙醇含量隨時間的變化，本儲存實驗模擬儲罐底有水層的情況，方法是在醫用注射液玻璃瓶中加入500mL乙醇汽油，向瓶底小心注入25mL水，每月測定乙醇汽油中乙醇含量的變化，從裝樣靜置半天后測定乙醇汽油中乙醇含量。
試驗表明，樣品靜置半天，乙醇含量就有所下降，1個月內下降急劇，1個月后趨于平穩，由此可見乙醇汽油在儲運過程中，要嚴格防止水的進入。目前美國用于調合乙醇汽油的燃料乙醇仍然采用汽車、火車、輪船等成本較高的運輸手段，在調配中心分別用計算機將燃料乙醇和汽油計量、加入專用的運輸車輛，完成調合，送至加油站銷售，其儲存周期只有4～5天。而我國現在仍在生產廠完成調合，然后分銷運輸至各加油站，在這種情況下，如何防止水的進入積聚非常重要。
3結果討論
乙醇汽油相分離溫度的變化與其中乙醇含量、水含量有關，在乙醇濃度7.7%～15%的范圍內，相分離溫度隨著乙醇濃度的增加而降低；隨著水含量的增大而升高。
乙醇汽油中加入某些醇類如異丁醇、叔丁醇等能降低相分離溫度，產生一定的增溶作用。
在儲存期間內經3個月，樣品均未發生相分離，說明無游離水存在。乙醇汽油一旦遇到游離水就會發生相分離。因此，乙醇汽油在生產、貯運、使用中，要嚴格控制儲罐中的游離水，以保證乙醇汽油的正常使用。
參考文獻：
[1]曹湘洪.我國發展燃料乙醇和乙醇汽油應注意的若干問題[J].石油煉制與化工，2001，32(6)：7-10.
[2]陸九芳，李總成，包鐵竹.分離過程化學[M].北京：清華大學出版社，1993.106-116.
[3]斯坦利M瓦拉斯.化工相平衡[M].北京：中國石化出版社，1992.317-321. |
