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中唐集团川渝能源发展公司低碳甲醇清洁燃料核心母液技术的先进性.可靠性.价值性
甲醇是全球公认的可循环再生的绿色液体燃料，是除汽油柴油之外唯一的常温常压下的液体能源，是可替代汽油、柴油最理想的能源产品，具有“原料再生性、规模储存性、低碳安全性、广泛市场性、巨大产业性、承载金融性”六大特性优势，以及可形成“大消费、大市场、大参与、大产业、大平台、承载大金融”的引擎杠杆作用，能撬动“三农”、链动工业、带动商业、融通金融，催生和引发新业态、新动能，在能源安全、生态安全、新农村建设三大战略领域均可大有作为。
一、改性甲醇燃料“核心母液”技术机理与特性
当今甲醇作为替代汽油、柴油燃料有两条技术路线：一是改发动机技术路线，即以吉利为代表的“改车”技术路线；二是改燃料不改车路线，我公司是走“改燃料不改车”即走“改性甲醇燃料”的技术路线。
（一）甲醇的主要特性
甲醇的分子式 CH3OH ，分子量32、含碳量37.5%、含氢量12.5%、氧含量49.87%、密度0.791、低热值19.7、沸点64.8度、凝点-97.8、闪点12度、粘度0.59、汽化热1109千焦、着火温度385、火焰传播速度每秒0.523米、理论空燃比6.45kg-1、辛烷值114，只有1个碳4个氢1个氧。含碳量少，含氧量高，燃烧充分、完全、清洁。
（二）改性甲醇燃料技术机理与特性
改性甲醇燃料技术是一种综合性的核心技术。通过将该核心技术机理运用到各种比例甲醇汽柴油、甲醇燃料中，不仅能有效改善和提高甲醇汽、柴油、甲醇燃料整体性能，而且使高效低碳的甲醇燃料全面替代汽柴油成为了可能。
1．“核心母液”的技术机理
针对甲醇汽柴油燃料普遍存在的“动力不足、油耗偏高、高温气阻、低温启动困难、吸湿分层、金属腐蚀、橡胶溶胀、稳定性差”八大世界性难题，公司技术团队经过40年不懈的奋斗努力，研发出了“八种关键改性剂”制取了关键的“核心母液”，其“核心母液”中的各种关键成分通过科学配伍和关键技术，制取的甲醇汽、柴油燃料彻底解决了一直困扰甲醇燃料的八大世界性技术难题、提高性能的同时互相兼容。
2．八大“核心改性剂”及作用机理
一是热值提高剂
甲醇的热值低，仅为4650大卡，占汽油热值的45%，但其气化潜热高，约为汽油的3倍。理论上，随着甲醇掺烧比例的增加，混合燃料的热值将逐渐减少，使发动机动力下降， 油耗增大。甲醇的热值是一个静态参数，而燃烧做功是一个动态过程，只要能提高燃料的燃烧速度，充分利用燃料的热效能，实现使用甲醇汽油、甲醇燃料不降低动力、不增大油耗是完全可行的。“核心母液”热值提高剂中的有效成分，具有催化裂解功能。热值提高剂通过与价态可变的中心离子的电子传递，活化甲醇的分子键，分解部分甲醇生成的氢气和一氧化碳能释放出比未裂解的甲醇高得多的热量。热值提高剂还具有载氧功能，有助于燃料的进一步完全燃烧，加快甲醇汽油、甲醇燃料的火焰传播速度，缩短主燃期和滞燃期，短时间内形成较高的温度和压力，具有更高的热效率，从而提升了动力、降低了油耗。
二是抗气阻剂
甲醇汽油中，由于甲醇和汽油相互作用，产生拉乌尔定律正偏差，易形成低共沸点，饱和蒸气压较高，其形成的气体浓度较大，易造成气阻现象，从而使发动机中途熄火不能工作。抗气阻剂与甲醇中的羟基形成的氢键可使馏程的第一滴温度（即初馏点）升高，从而抑制甲醇汽油、甲醇燃料饱和蒸气压的大幅度上升，有效解决了甲醇汽油、甲醇燃料的气阻问题。
三是低温启动剂
随着甲醇比例的增高，冷启动问题也越加严重。解决的办法是在甲醇汽油、甲醇燃料中添加冷启动的催化剂，足以点燃混合气体，能有效适应各种高比例甲醇汽油及M100甲醇燃料的冷启动温度，使之能在-40℃温度下气化点火、顺利启动。
四是抗水剂
甲醇汽油、甲醇燃料在生产、储运和使用过程中容易遇到的一个突出问题就是混合燃料的相分离问题。由于甲醇极性很强，易吸收空气中大量的水分，而甲醇汽油在微量水分存在下就易发生相分离，从而影响甲醇汽油的正常使用。“核心母液”抗水剂可在甲醇汽油中形成绞束，能使不溶或微溶于水的有机化合物溶解度显著增大，提高甲醇汽油的抗水能力,高比例甲醇汽油溶水量在-25℃低温状态下达到 1.5%～2%，核心母液抗水剂的作用可随着甲醇的掺量增加而使抗水能力加大，而M100甲醇燃料的抗水量可达3%以上，并在日常使用中满足12个月不分层的要求。这是目前普遍使用的高碳醇、醚、酯类等助溶剂无法达到的效果。
五是抗腐蚀剂
甲醇是极性物质，具有高吸湿性，甲醇中的水分受到空气中氧的作用或微生物作用会产生少量有机酸。同时，甲醇在燃烧过程中会生成少量的甲醛、甲酸等酸性物质，给发动机燃烧系统造成金属腐蚀与磨损。“核心母液”中的抗腐蚀剂由极性和非极性化合物组成，具有极强的吸附能力，在常温下能对金属的表面进行钝化，在金属表面形成一层牢固的隔离膜，这层隔离膜由甲醇汽油在流动过程中自然形成，可阻止微量的酸或碱与金属接触，从而保护金属不被腐蚀。
六是抗溶胀剂
纯甲醇和纯汽油对于丁腈橡胶溶胀性很小，但甲醇汽油对于丁腈橡胶则具有较大的溶胀性。这是表面张力和极性基团共同作用的结果。由于甲醇汽油具有甲醇和汽油的共性，甲醇汽油中的汽油先润湿丁腈橡胶表面，然后甲醇进入丁腈橡胶内部，削弱了丁腈橡胶高分子链的作用力，从而导致丁腈橡胶体积膨胀。“核心母液”抗溶胀剂由亲油非极性基团和亲醇极性基团化合物组成，能吸附在丁腈橡胶表面，形成一个牢固的保护膜。抗溶胀剂的极性端吸附在丁腈橡胶表面，非极性端向外与甲醇汽油相连，这样便阻止了甲醇的侵入，减少了对丁腈橡胶的溶胀。该保护膜的形成是物理吸附和化学吸附双重作用的结果，其中的化学吸附就是极性基团和丙烯腈的双链结合发生反应覆盖在橡胶表面，因此，形成的保护膜非常牢固。建议汽车上的油路密封圈最好使用特氟隆橡胶，因其具有良好的形稳性，并且抵抗侵蚀和降解。
七是抗磨剂
由于甲醇是极性物质，它不但不溶解机油，反而破坏机油。甲醇汽油、甲醇燃料气体在发动机气缸内燃烧压缩做功时，由于活塞环的气、油环空隙会渗透甲醇气体进入曲轴箱内与机油混浅，容易使机油断链形成相分离，黏度降低，机油润滑性能下降，直接影响发动机润滑，导致发动机早期损坏。为了防止甲醇气体破坏润滑效果，促进抗磨功效，在母液成分中配有脂肪类润滑剂，再加入燃油中从而起保护作用，达到了抗磨损促润滑的效果。
八是安定剂
甲醇汽油为醇油混合物，极性的甲醇和非极性的汽油混合后的双重性能，带来了甲醇汽油安定性差的问题，即甲醇汽油在贮运和使用过程中极易氧化、变色、生胶和沉渣，易导致发动机喷嘴粘结。核心母液安定剂可有效延长甲醇汽油氧化诱导期、使诱导期≥1000小时以上，分散沉淀颗粒、防止喷嘴污染，同时还能降低甲醇汽油中溶解性金属离子的活性，大大抑制对油品的氧化反应。
二、改性甲醇燃料产品先进性
（一）产品性能达到国际领先水平。公司产品通过了世界汽车前沿技术、系统及系 统部件的顶级全球供应商日本电装上海技术中心长达两年时间使用两台Ford Focus车辆各行驶 10.8万公里和 6.6 万公里耐久性实车试验，各项指标性能检测指标全能达标，其发动机磨损对比国标汽油降低 28.2%，日本专家为之震惊；还通过了全球国际SGS质量检测等国际权威部门经过了一系列的权威论证，得到了日本、西班牙等国际知名汽车厂商的称赞及认可，得到东盟、欧美多国的青睐。
（二）产品质量达到国内一流水平。公司产品通过了国家权威部门多次检测、台架试验、国家科技成果鉴定：通过了：1.北京理工大学国家重点实验室；2.国家级长安大学；3.国家车用乙醇汽油质量监督检验中心；4.中国石油化工检测研究院；5.深圳计量质量检测研究院;6.南京计量质量检测研究院;7.国家级广东惠州油品检测中心;8.国际SGS检测等国家权威部门一系列的本公司的技术产品曾经多次参与国内同行业组织的产品质量比赛，进行PK、打擂台，而比赛的结果都能夺取冠军，经得起考验，是实实在在具有技术挑战性的产品；9.产品荣获江苏省科技厅“高新技术产品”证书；10.今年又获得了中国发明协会“发明创业奖成果奖”一等奖。
综上看出：多年来的市场使用实践表明，改性甲醇燃料技术先进、成熟、可靠，质量稳定，完全达到产业化。
主要先进性体现在：“六个唯一”、“六大优势”、“六大独特性”
（一）六个唯一
一是国内唯一得到彻底解决了“低中高比例甲醇汽柴油、甲醇燃料”的高温气阻问题。
二是目前国内唯一能够做到不改车使用高比例“甲醇汽柴油、甲醇燃料”的。
三是国内同行业中唯一常规排放指标中碳氢化物（CH）和氮氧化物（NOx）排放能够得到同时下降的。
四是国内目前唯一最低的“非常规排放指标中醛类和二氧化硫（SO2）的排放。
五是国内唯一“使用“高比例甲醇汽柴油和甲醇燃料”耗能最省甚至更小（对比国标汽柴油百公里油耗基本持平）。
六是国内唯一对比国标汽油磨损降低 28.2%的（使用甲醇汽油发动机润滑性调查显示）。
（二）六大优势
通过物理化学反应调整改变甲醇燃料的性质，使其在燃烧传播速度、汽化潜热、抗爆性、加速性及抗水、抗冻、抗气阻、抗腐蚀、抗溶胀、抗磨损、安定性等方面均达到或优于国标汽油的性能要求。
一是动力强劲
高比例甲醇汽柴油、甲醇燃料与国标93#汽油台架对比实验表明，功率大、动力强、油耗相当，能够完全满足发动机的动力需求，从而使甲醇汽柴油、甲醇燃料的使用价值大大提高。
二是不改车
无需改动发动机的任何部件，不腐蚀不溶胀汽车零部件和输配装置，可以与国标汽柴油混合使用或互换使用，也可以单独使用。给汽车远程升级、做到传统车辆使用高比例甲醇燃料不会亮故障灯，解决了无需改车的“卡脖子”世界性技术难题,大大方便了甲醇汽柴油、甲醇燃料的储存、运输和加注，也无需增加任何附加设备。
三是延长发动机使用寿命
日本电装耐久性实车试验的润滑性查显示，使用低比例甲醇汽油行驶10.8万公里和6.6万公里的发动机分别减少发动机磨损28.2%，延长发动机使用寿命近三分之一。
四是燃烧充分减少排放
甲醇是最简单的一元醇，不含硫、苯、丁二烯、芳烃等有害成分，是世界能源界公认的清洁燃料。甲醇汽柴油、甲醇燃料核心母液具有很强的速燃递进作用，可大大抑制发动机冷启动时未燃甲醇中间产物甲醛气体的生成和排放。使用甲醇汽柴油、甲醇燃料的常规和非常规排放物比国标汽油大大减少，节能减排效果显著。
五是具有国家战略能源储备功能
当今三种化石能源天然气、煤、石油、四种非化石能源风、光、水、核能中，只有甲醇是唯一与石油是液体的燃料，此形态决定了不仅能量密度最高，而且可大规模安全低成本的储、运、加注、用，进而可担当国家战略能源储备、保国家能源安全的使命。
六是带动乡村产业振兴的新型能源
因甲醇可利用农作物秸秆、农林废弃物、生活垃圾、人畜粪污等生物质资源生产绿色甲醇，将农村农业生物质资源、农林生态资源、“四地”、“四荒地”资源、农产品资源，变成可以循环利用的宝贵能源，也是真正能把绿水青山变为金山银山的能源，从而通过建设生物质甲醇能源大产业带动乡村产业振兴。
（三）六大独特性
一是抗水性。能抵御运输、储存、加注时被吸入空气中的水分，并能将容器中积聚5%以内的水分吸附掉。
二是温度适应性。可在（-40℃～40℃）环境温度下一键启动，使用正常且低温不分层、高温不气阻。
三是无限互溶性。能与国标汽油、不分比例、不分标号达到分子结构的无限互溶。
四是抗腐蚀、抗溶胀、抗磨损。不但不腐蚀发动机零部件、不溶胀发动机的橡胶件和塑胶件，而且增强发动机润滑，降低发动机磨损，从而保护了发动机，延长了发动机的使用寿命。
五是百分百有效替代性。适应范围大，使用范围广。可适应低、中、高不同压缩比的车辆使用。
六是低碳清洁性。整个过程燃烧充分，排放干净。常规、非常规排放指标都优于国标汽柴油。
三、可靠性
(一)技术可靠性
1.利用“核心母液”生产甲醇燃料是采用生物化工和精细化工原料的物理反应。
2. 生产是常温常压、无废气、废水、废渣、可量化。
3.原料资源丰富，生产量化有保障。
4.核心母液与甲醇配制成中、高比例的甲醇汽柴油及甲醇燃料等不同的比例进行有效替代汽油，有效替代柴油。
5.可适应市场各种不同车型排量的车辆使用且无需改车，能在各种极端环境气候、高原缺氧、复杂道路上平稳使用。
6.安全性更好
（1）甲醇易燃不易爆。其蒸气的密度较低，略大于空气密度，易于扩散流动。甲醇蒸气的点燃爆炸浓度为汽油的4.2倍。因此，甲醇燃料发生火灾爆炸的可能性远低于汽油。为此国际上比赛的赛车均选用甲醇作为安全、 经济、环保燃料。
（2）甲醇遗洒在地上，土壤中的微生物会使甲醇很快降解，而汽柴油的降解时间则很长。甲醇遗洒到水里，能够净化水域而不会导致水体污染。甲醇燃料发生火灾，可用水进行扑灭，而汽油则不能。
甲醇危险程度比汽油小，在运输、储存和使用过程中比汽油更安全。
（3）甲醇毒性比汽油低，对比柴油的毒性更低。公共场所允许值与汽油浓度都是200PPM。甲醇中毒在于误饮，可用叶酸、酒精解毒；溅到眼里，用水清洗。国内外的甲醇生产、销售和使用的实践证明：按规范操作，甲醇对人体是安全可控的，从未发现职业病患者。
（二）产品可靠性
通过“核心母液”技术制取的“改性甲醇燃料”产品可靠，其理化指标、常规和非常规排放、能耗等大大优于国标汽柴油标准，具体体现在：
1.常规排放总量对比国标汽油降低 82%（其中一氧化碳（CO）降低 97.33%、碳氢化合物（HC）降低 97.89%、氮氧化合物（NOx）降低 98.11%）；
2.非常规排放总量低于国标汽油 62.8%（其中甲醛降低 55%）；PM2.5颗粒物排放和碳烟降低78%；
3.实验百公里油耗同比国六汽油相同。
4．产品特性发生整体改变：“不腐蚀、不溶胀、含氧高、低排放、易启动、噪音小、提速快、动力强、无气阻、故障少、润滑好、磨损小、无积碳、寿命长、热值高、省油耗。”燃油品质大幅提升，尾气排放大幅下降，技术水平居于国际领先地位。
四、价值性
公司改性甲醇燃料从“全生命周期”维度评价具有重大的产业价值和国家战略价值。 主要体现在：
（一）能源安全价值。减少国家能源对外依存度，有效增强国家能源自主自控能力和能源安全。据专家测算，如果甲醇燃料应用规模达到3.5亿吨以上，可将我国原油对外依存度由目前的70%降到30%以下。
（二）节约国家大量外汇的价值。若按每吨汽油70美元、每吨柴油？美元计，替代进口石油1亿吨，每年可节约？亿美元，特别是减少因国际油价不可控所带来的汇率风险带来的损失。
（三）环境安全价值。化石能源所造成的污染，国家每年对污染的治理投入几千亿。
（四）提高大众健康的价值。健康中国战略已是国家全面建成小康社会、基本实现社会主义现代化的重要基础，而化石能源石油、煤的利用带来的雾霾、颗粒物给人民健康带来严重危害，项目的实施不仅可有效提高人民健康水平，还可减少国家每年由此实施的全民医保费用；
（五）富农价值。甲醇是可循环的再生能源，如采用农村农林废弃物等生物质制甲醇将带动三农直接参与投资甲醇的生产、消费，从而带动促进乡村三农发展。
（六）富民价值。根据国家对试点甲醇车辆的经济性分析：车辆每100公里消耗的甲醇为35.19元，消耗汽油为70元左右。每吨标号汽油终端用户价在8000元左右，每吨甲醇终端用户价仅5500元，使用甲醇汽柴油、甲醇燃料经济上对比国标汽油更为明显，可降低使用成本60%～80%以上，实施后可有效降低民众用燃料支出。
（七）能源效能价值。甲醇能源密度高，甲醇锅炉比电锅炉、燃气锅炉性价比高20%，具有作为功能资源储备的经济合理性。
五、技术研发创新规划：
技术研发团队计划三至五年时间内完成甲醇燃料深层次的研发与应用：
1．空领域和航海领域高比例甲醇燃料的开发与应用。
2．完成【中国制造】清洁能源高端智能装备制造业“醇氢燃料气化裂化燃烧器”和“醇氢气化裂化燃料”在热力（工业锅炉、取暖炉、窑炉、发电蒸汽锅炉等）燃烧的生产与应用。
3.充分利用农村大量的秸秆、树枝、野草、污泥浆及各类垃圾等废弃物变废为宝，完成生物质“霸王菌发酵”产生甲烷（沼气）再用甲烷转化为绿色甲醇的新技术开发与应用。
4.常温常压、随用随产水制氢的研发与应用。
附：项目产品发明专利授权及奖励荣誉
1.2008.3.甲醇汽油核心母液及其制备方法以及将该母液配制成为甲醇汽油的方法通过深圳科技局科技成果鉴定，成果“国内先进水平”，荣获深圳市“科技成果鉴定证书” 和“科技成果登记证书”。
2.2008.9.项目产品发明专利 ZL200810000485.9 荣获“第九届中国专利高新技术产品博览会金奖”。
3.2012.10.项目产品高效低碳甲醇汽油获得江苏省科技厅高新技术产品的认证，颁发了“高新科技产品证书”。
4.2013.8至9月项目产品获国家知识产权局四项发明专利证书，专利号分别为ZL201210388130.8 、ZL201210388148.8 、ZL201210388146.9、ZL201210388147.3。
5.2013.9.12.项目产品五项发明专利通过国家科技部科技成果鉴定，低、中、高比例的甲醇汽油、甲醇燃料技术居 “国际先进水平”。荣获“科技成果鉴定证书”和颁发了“科技成果登记证书”
6.2013.12.及2014.11.项目产品连续两届被中国产学研合作促进会授予“中国产学研合作促进奖”，并在第七届、第八届中国产学研合作科技创新大会上宣布批准为“中国甲醇燃料产业技术创新战略联盟”团体会员单位。
7.2014.1.项目产品被中国管理科学研究院学术委员会授予“甲醇燃料核心母液技术发明优秀成果奖”。同年8月又被中国国际经济技术合作促进会、中国管理科学研究院共同授予2014中国科技创新发展论坛年度科技人物。
8.2019.10.28.项目产品被国家发改委《中国改革报》题为“破题能源质量变革 引领甲醇增量崛起”专访纪实进行整版报道，报道的第二天就上了今日头条。
9.2020.11.本项目技术发明人被中国生产力促进学会新能源发展委员会任命为该会副秘书长，并将项目产品技术发明人单位吸收为新能源发展委员会副理事长理事单位。
10.2021年1月4日国家发改委中国改革报“创新甲醇燃料推动能源变革”创新发展纪实整版刊出并上头条新闻及40多家新闻媒体转载。
11.2021年10月23日中国生产力学会新能源发展委员会授予：陈茂高2021年度《中国新能源产业发展先锋人物创新奖》所在单位被中国生产力学会新能源发展委员会推选为《中国新能源产业最具影响力企业卓越贡献奖》。
13.2022.3.7.中央政府两会期间《中国改革报》整版刊登“改性甲醇燃料亮相开启能源消费革命新赛到”全文，至9日我国的中央媒体、国家政府媒体、各省市区政府所有媒体及今日头条等所有媒体都纷纷转载报道，达到史无前例、全覆盖，一时轰动全国。说明了党和国家政府各部门非常重视低碳燃料甲醇替代能源的推广与应用。
14.2022年3月17日陈茂高授任起草人并担任主编参与了中国能源研究会组织的“改性甲醇燃料点燃式发动机用、改性甲醇燃料压燃式发动机用、改性甲醇燃料工业用、改性甲醇燃料民用”共4项团体标准的制定工作，最后由国家民政部批准，由中国能源研究会在全国标准化信息平台上正式颁布实施。
15.2022.10.17.《以甲醇产业为抓手 引领“农工商+金融”融合创新行动》这一记着采访---中懋华能源投资有限公司团队的发展布局与实践纪实整版文章与《党的二十大全国代表大会》召开的同一天发表在“中国改革报上”。这一纪实文章的发表，“充分体现了绿色甲醇不仅符合能源安全的要求，而且形成甲醇经济产业链，在当前俄乌战争、欧洲能源危机背景下甲醇能发挥更大的作用”。采访纪实的发表，受到了国内外7000多家媒体的普遍转载和上了当天头条。
16.2022.11.中国管理科学院授予陈茂高2022中国高精尖技术创新人物和授予中懋华2022中国高精尖技术创新企业。同时还授予中懋华2022中国新经济科技创新品牌。
17.2022.12.中国科学院将陈茂高的事迹及所得的成就刊入中国科学家年鉴，发表刊登【中国科学家年鉴封面人物】。
18.2023.4.25.中国发明家协会在中国科技会堂召开【中国第三届发明创业奖成果奖】奖励表彰大会，中懋华研发团队获得了国家第三届【甲醇燃料核心母液技术研发及应用】科技发明创业奖成果奖一等奖。
中唐空铁集团有限公司
2023年5月18日
