微乳化甲醇柴油金属腐蚀性研究

摘 要：本文研究了微乳化甲醇柴油对黄铜、紫铜、45号钢、Q235、铝合金的腐蚀特性。并自制出缓蚀剂YGY，缓蚀剂对微乳化甲醇柴油的腐蚀油明显抑制所用。

关键词：微乳化甲醇柴油 金属 腐蚀 缓蚀剂

中图分类号：TQ517.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0076-01

1 我国能源消耗现状

石油短缺，需要大量进口，2011年进口量为2.54亿吨，对外依存度达到56.7%，随着经济社会发展，能源消费还将大幅增长。高昂的石油对我国的经济发展构成了严重制约。能源供给形势也很不乐观，国际上油气资源丰富的地区，政治局面形势不稳，石油产量受到限制。

2 内燃机替代燃料

石油供应的紧缺以及内燃机有害气体排放污染等问题都迫使人们寻找石油的清洁替代燃料。目前主要的替代燃料有[1]：（1）氢气：氢气被认为是最清洁的燃料，燃烧后没有污染物的排放。但是氢气成本太高，储运不安全。（2）天然气：天然气主要成份为甲烷。天然气燃烧更完全。天然气储存和运输不便，并且安全性较差。（3）二甲醚：二甲醚是一种无色无毒的气体。但是二甲醚粘度低，润滑性差，而且能溶解多种橡胶材料。（4）生物燃料：生物柴油是以植物果实、动物脂肪油、废弃食用油等为原料，与醇反应获得。但是生物燃料价格高制约了生物柴油的广泛推广。（5）乙醇：乙醇是一种可再生资源。然而对粮食大量的消耗会引发很多的社会问题。（6）甲醇：我国是富煤炭、缺油气、少再生能源的国家，预测出的全国煤炭资源总量达6000亿吨是世界上煤炭储存最丰富的国家之一，这样的国情决定了以煤为原料生产甲醇燃料是缓解我国石油供应矛盾的有效措施之一。除了来源丰富的优势以外，甲醇在生产价格、储运以及加注等费用方面都具有很大的竞争优势。因此，与其他国家相比，甲醇燃料在我国更有发展前途。

2.1 甲醇作为车用替代燃料

2.1.1 甲醇的理化性质

甲醇之所以能够作为汽车燃料，主要是由以下几个理化特性决定[1]。甲醇的抗爆性好；甲醇的着火极限宽；甲醇中含氧高达50%；柴油和甲醇密度差别不大；甲醇的汽化潜热远远大于柴油；甲醇的冷凝点较低；甲醇的闪点远远的低于柴油的闪点；甲醇的沸点要比汽油和柴油都低。

2.1.2 甲醇在柴油机上的掺烧方式

由于甲醇的理化性质与柴油有较大差异，在柴油机上燃用甲醇燃料，需要对发动机供油系统或者甲醇燃料作些调整，选择合适的掺烧方式，以获得良好的发动机性能。当前研究较多的掺烧方式是乳化液法、双供油系统法和低压喷嘴法。[1]柴油与甲醇在喷入发动机之前均匀混合，混合好的燃料经喷油泵、喷油器喷入柴油机进行燃烧，此方法称为乳化法。乳化法几乎不需对发动机进行改动。然而乳化柴油只是暂时稳定，经过一段时间仍逃不掉分层的命运。乳化甲醇柴油的不稳定，限制了甲醇柴油的普及推广使用。[1，2]

2.1.3 推广乳化甲醇柴油之前必须解决两个问题。

（1）稳定性问题。微乳化液只要配方合适恰当，将各个物质均匀混合，溶液即可自发形成，并且溶液均匀、透明、稳定。只要溶液的化学组成和溶液的保存的物理状态不变，则溶液一直是稳定的。正因为微乳化溶液的热力学稳定性，使用微乳化方法可以解决甲醇柴油稳定性问题。[2，3]

文献[4]制备出稳定不分层的微乳化甲醇柴油。组分是：柴油为50%～70%、甲醇为10%～25%、油酸为6.8%～8.6%、异丁醇为2.7%～9.4%、乙酸乙酯为4.9%～6%、大豆油为1%～5%，上述比例为质量百分比。把上述各物质按照指定比例混合，搅拌3～5min。当甲醇质量含量为10%时称为M10；当甲醇质量含量为20%时称为M20，依次类推。用此方法制备成功的微乳化甲醇柴油保存一年依然不分层，保持澄清透明的状态。实验期间为环境温度，温度范围-5℃～35℃，湿度范围30%～80%。

（2）腐蚀问题。柴油对金属的腐蚀很弱，主要是活性硫化物引起的铜片腐蚀。燃料系统大量使用各种金属，如铜、铁、铝、铅、锌、镁及其合金，甲醇对这些金属都有不同程度的腐蚀性。甲醇柴油对金属的腐蚀主要有下面几个方面造成[5～7]。

①当柴油中存在醇时，醇会离解出氢氧根离子，氢氧根离子将会引起金属的腐蚀，本文的微乳化甲醇柴油。②甲醇生产过程中不可避免的会有有机酸生成，本文为了制备微乳化甲醇柴油加了一定比例的有机酸，另外大豆油长时间放置还会产生酸败，此三项会对金属产生酸腐蚀和电化学腐蚀。③甲醇吸水性很强，含水的微乳化甲醇柴油将引起酸的电离，使活泼金属的酸腐蚀加剧，并激活其他腐蚀行为。

微乳化甲醇柴油即使含有少量的甲醇也会使燃料腐蚀性大大增强，醇含量越高，腐蚀性越大。

防止微乳化甲醇柴油燃料腐蚀油料系统金属的基本方法有类：一是改变原来油料系统的金属，整个系统全部使用耐腐蚀的金属来制造生产，此种方法无疑使一项巨大的工程；二是在微乳化甲醇柴油中加防腐蚀添加剂或者缓蚀剂。两方法相比，显而易见前者的经济成本极高；后者只要找到合适的试剂及其配比即可，方法简单，易行，而且成本很低，效果较好。[5～7]

3 微乳化甲醇柴油腐蚀特性的实验研究

3.1 实验材料

本文实验所用微乳化甲醇柴油为根据文献[4]制备而得。根据柴油系统所使用的金属来选择本实验所用金属试样种类。[5-7]本实验选择六种金属放置在微乳化甲醇柴油溶液中进行浸泡实验。分别为45号钢、Q235、黄铜、紫铜、CrWMn、铸铝合金。

3.2 实验过程

实验金属金属先用线切割机切成大小为10 mm见方的小试样，然后用砂纸磨光，磨光后用暖风机烘干。

本文实验所添加的缓蚀剂为自制缓蚀剂YGY。把不同质量分数的缓蚀剂添加到微乳化甲醇柴油M17中，缓蚀剂YGY的质量分数分别为微乳化甲醇柴油M17的0.2%、0.4%、0.6%、0.8%，然后在添加不同质量分数缓蚀剂的溶液中放置不同的金属试样进行浸泡。

3.3 实验结果

浸泡一周、一月后观察，加缓蚀剂的溶液颜色明显较浅，证明缓蚀剂可以有效抑制微乳化甲醇柴油对45号钢、Q235、黄铜、紫铜、CrWMn、铸铝合金的腐蚀作用。

4 结论

缓蚀剂可以有效抑制微乳化甲醇柴油对45号钢、Q235、黄铜、紫铜、CrWMn、铸铝合金的腐蚀作用。

参考文献

[1]张登攀.柴油机进气预混甲醇的台架试验和醇气混合过程数值模拟[D].江苏大学，2011.

[2]崔正刚，殷福珊.微乳化技术及应用[M].北京中国轻工出版社，1999：83-90.

[3]胡福田，于新.甲醇—柴油微乳化液配方研制[J].广东化工，2007，34（9）：5-8.

[4]宋印东，袁银男，李鹏，等.一种微乳化甲醇柴油及其制备方法[P].中国：CN1022 29821A，2011.11.02.

[5]郭四虎，吴耀曲.甲醇汽油腐蚀抑制剂的应用特性试验[J].化工生产与技术，2007，16（4）：30-32.

[6]陈林，陈凯，邓冰清.生物燃料对金属腐蚀的试验研究[J].腐蚀与防护，2009，30（3）：165-170

[7]陈飞.生物物柴油的腐蚀性和稳定性研究[D].昆明理工大学，2011.

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