甲醇可用做赛车燃料,若其燃烧产物与乙醇相同,其化学方程式是什么
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发布时间：2023-05-15 06:38
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时间：2023-05-15 22:42
CH4 3O2=2CO2 2H20
CH4不充分燃烧也可以生成CO
2CO O2=2CO2
2CO 2NO=N2 2CO2
CH2 3nNO=nN2 nCO2 nH2O
2NO 2H2=N2 2H2O
附一篇有关尾气的文章，可能有帮助：
编辑： 汽车尾气污染的问题受到了广泛的重视，国家正在执行越来越严格的尾气排放标准。以乙醇、甲基叔丁基醚为主的醇、醚等含氧化合物正在被越来越多的添加到汽油、柴油中，实践表明，含氧燃料的使用能够明显降低汽车尾气中一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、颗粒污染物的排放量。
随着全球经济的发展，汽车保有量逐年增加，正面临汽车能源需求与环境保护的双重巨大压力，另一方面汽车尾气对环境的污染也日益加重，已成为空气污染的主要来源之一。我国同样面临着相似的问题，据统计，近年来上海城区内机动车排放的CO、HC和NOx已分别占总排污负荷的86％、90％和56％，北京在非采暖期，城区内机动车排放的CO、HC和NOx已分别占总排污负荷的60％、86.8％和54.7％，城市机动车排放污染日趋严重[1]。以乙醇、MTBE为主的含氧化合物正在被越来越多的添加到汽油、柴油中，用于减少对石油资源的严重依靠，并减轻对环境的污染。
1. 汽车尾气污染物分析
近年城市机动车数量激增，大量的尾气排放是一氧化碳和二氧化氮持续偏高的主要原因，二氧化氮在强光照下光解引起臭氧浓度升高，这是形成光化学烟雾的基本原因；颗粒物的组成复杂，其中的细颗粒是人为活动的产物，如燃料未完全燃烧形成的炭粒等；汽车起步、怠速时排放的挥发性碳氢化合物同样是汽车尾气的主要污染物。
1.1 一氧化碳（CO）
一氧化碳即通常说的“煤气”，是无色、无味、无臭的有毒气体，化学性质较稳定，是大气中排放量最大的大气污染物。一氧化碳是由于含碳物质不完全燃烧产生的，城市大气环境中的一氧化碳主要来源于机动车排气和燃煤，CO能很快和血红素蛋白（Hb）结合形成碳氧血红素蛋白（CO-Hb），使血液的输氧能力大大降低，引起头晕、恶心、头痛等症状，严重时会使心血管工作困难，直至死亡。
1.2 碳氢化合物（HC）
碳氢化合物（也称烃类）包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物，如苯、醛、烯烃和多环芳香族碳氢化合物等200多种复杂成分。应当引起注意的是带多环的多芳香烃，是强烈致癌物质，烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。
1.3 氮氧化物（NOx）
氮氧化物是燃烧过程中形成的多种氮氧化物，如NO、NO2、N2O3、N2O5等，总称NOx，以汽油、柴油为燃料的汽车，尾气中氮氧化物的浓度相当高，氮氧化物最终会转化成*和*盐，随着降水和降尘从空气中去除，*是酸雨的原因之一。在内燃机中主要是NO，约占95%，其次是NO2，占5%。NO是无色无味气体，只有轻度刺激性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经系统轻度障碍，NO可以被氧化成NO2。NO2是一种棕红色强烈刺激性的有毒气体，对心、肝、肾都会有影响。
1.4 光化学烟雾
环境空气中的臭氧、过乙酰*酯（PAN）、醛类等混合形成的淡兰色烟雾，具有很强的氧化性和刺激性，不是由污染源直接排放的污染物，它们是石油燃料燃烧排放大量的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物在紫外光照射下，发生化学反应生成的二次污染物，是光化学烟雾污染的主要污染物，具有很强的氧化性和刺激性，它降低能见度，对人体的眼、喉、鼻，对动物、植物、各种材料都由很大的危害。下列方程式为臭氧（O3）形成的方式之一，其中hv代表紫外光，M代表自由基[2]。防止光化学烟雾主要是控制汽车尾气排放，安装尾气净化装置，此外控制工业过程中一次污染物也很重要。
NO2 hv → NO O (1)，
O O2 M → O3 M (2)
1.5 微粒污染物（PM）
微粒（也称颗粒）对人体的健康的危害程度和颗粒的大小及组成有关。微粒越小，悬浮在空气中的时间越长，它们进入人体肺部后停滞在肺部及支气管中的比例越大，危害越大。微粒除了对人体的呼吸系统有害外，由于微粒存在孔隙能粘附SO2、未燃HC、NO2等有毒物质或苯丙芘等致癌物质，因而对人体的健康造成更大的危害。由于柴油机的微粒直径大多小于0.3微米，而且数量比汽油机高出30－60倍，成分更复杂，因而柴油机的微粒排放相对更大。
2. 国家排放标准的进展
2000年我国开始全面实现汽油无铅化，2003年1月1日，全国范围内的所有销售部门必须销售高标准的清洁汽油，而且北京申办2008年奥运会时，承诺届时达到欧洲Ⅲ号排放标准，因此对于汽油、柴油的供应商，和汽车生产厂家来说，必须仔细考虑油品的组成和规定的排放标准等问题。
2.1 车用汽油、柴油标准
2.2 对排放的要求
我国在售的汽车车型以欧洲车型为主，同时国家制定的汽车排放标准也主要依靠欧洲的排放标准要求。表3数据仅列出对轻型商务车的要求，轻型商务车是指总重量小于1305Kg。
3. 含氧化合物对排放的影响分析
3.1 含氧化合物的类型及性质
含氧化合物主要使用类型包括醇类，甲醇、乙醇、叔丁醇，醚类化合物：甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基叔戊基醚（TAME）、乙基叔丁基醚（ETBE）、二甲醚（DME）、二异丙醚（DIPE），碳酸二甲酯（DMC），抗爆剂四乙基铅等类型，四乙基铅这类含铅金属化合物已经被禁止使用。这类含氧化合物燃料具有辛烷值高、汽化潜热大和雷氏蒸汽压低等优点。表4列出这些在使用的主要类型含氧化合物的性质。
3.2 含氧燃料对汽车尾气排放的影响的实践
越来越多的实验室和组织在进行各种各样的含氧燃料对汽车尾气排放的影响的试验，下面列举几个具有代表性的试验结果。
3.2.1 MTBE能够明显的减少尾气污染物的排放。Kisenyi等人[3]对六辆欧洲车型的汽油车实践结果表明，使用加入15％的MTBE的燃料后，CO的排放量减少10－15％，NOx的排放量减少1.0－1.7％，HC排放量减少10－20％，同时增加了燃油的经济性，但是试验发现，MTBE能够溶于地下水，很难降解，正在被某些地区禁止使用。
3.2.2 乙醇是一种正在被大量使用的生物质含氧化合物，巴西，美国，我国的河南、吉林等省都已经大量使用或正在大力推广燃料乙醇。清华大学何邦全领导的小组[4]研究了多点电喷汽油机（EFI）燃用不同掺混比的乙醇－汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明：在汽油机参数未做任何调整的情况下，随着乙醇-汽油混合燃料中乙醇含量的增加，对改善电喷汽油机怠速时催化器前的THC，CO和NOx排放特别明显，使用含30％(V)乙醇的汽油相对于未添加乙醇的纯汽油试验结果表明，CO、HC、NOx的排放量分别减少35.7％、53.4％、33％，这说明燃料具有较高的含氧量能够提高燃烧性。
3.2.3 碳酸二甲酯（DMC）具有高含氧量以及和柴油的良好互溶性，被用来改善柴油发动机的动力性和经济性以及碳烟颗粒排放的影响，西安交通大学周龙保领导的小组[5]在Ford76PSNA 4冲程4缸非增压轻型直喷柴油机上的实验表明，当DMC的质量分数为10－15％时，碳烟颗粒度下降40－50％，热效率从35％提高到38％。同时随着柴油含氧量的增加，颗粒排放量呈线性下降的趋势。
3.2.4 乙醇与柴油的互溶性不是很好，加入一种叫做Puranol的添加剂，能够使两者很好的相溶，Irahad Ahmed等人[6]在美国西南研究院（SwRI）进行的试验表明，由15％乙醇、3％Puranol和82％的2号柴油组成的含氧柴油（氧原子的质量百分比为5.7％）在12.7L 底特律DDC 60系列压燃柴油机上的尾气排放试验，相对于2号柴油的尾气排放试验，颗粒碳烟排放量减少41％，NOx排放量减少5％，CO排放量减少27％。
3.2.5 美国MathPro公司[7]依据加利福尼亚州调整汽油第三阶段（RFG 3）标准，进行的测试表明，当用乙醇代替具有争议的MTBE，氧含量达到2.7wt％时，相对于未加乙醇的第二阶段（RFG 2）汽油的试验，挥发性碳氢化合物排放量减少3.66％，NOx减少3.91％，添加含氧化合物的燃料能够减少空气中温室气体的浓度。
3.3 含氧燃料对汽车尾气排放的原因分析
3.3.1 燃料组成变化（包括减少汽油中烯烃、芳烃含量，柴油中的硫、重烃含量，降低蒸汽压）能够减少汽车尾气排放物，车用汽油中加MTBE、乙醇等含氧化合物，本身辛烷值较高，雷氏蒸汽压（RVP）比较低，自身易于完全燃烧，增加燃料中的含氧量可以帮助汽、柴油中烃类燃烧，可以减少汽、柴油中的CO、NOx、HC和其它有害物质如臭氧、苯、丁二烯的排放等污染物的排放，同时可减少油路及燃烧系统生炭量和沉积物。
3.3.2 乙醇、TAME、DMC等含氧化合物添加到汽柴油中，一旦着火燃烧，着火速度快，燃烧后污染程度较轻，其中所含氧原子也可参与燃烧，改善燃烧过程，降低未燃烧HC排放量。
3.3.3 DMC、乙醇等含氧燃料添加到柴油中，由于含氧量高，与柴油混合后进入汽缸燃烧时，提高了柴油和氧的接触机会，降低了浓混合气区由于缺氧而导致的碳烟颗粒生成量，其次含氧化合物的分子结构中，C-C键没有或比例较低，减少了柴油中C-C键的断裂而产生碳烟颗粒的生成源。
3.3.4 可靠的试验数据表明，改变燃料的组成（例如改变芳烃、烯烃的体积分数，使用废气再循环系统－EGR等）能够取得减少NOx排放的效果，含氧化合物辛烷值较高的特性相对于芳烃化合物能够显著的降低燃料的着火温度，因此能够减少NOx的形成。
4. 结束语
使用含氧化合物，是调整现有汽油、柴油组成的有效方法，能够充分利用各种资源满足对燃油的巨大消费量，同时由于氧原子的引入，能够使燃料充分燃烧，明显改善尾气的排放量，减少一氧化碳、氮氧化合物、挥发性碳氢化合物、碳烟颗粒污染物的排放量，改善大气环境，因此目前包括美国、日本在内多数国家都在倡导并使用含氧燃料，多数规定燃油中的氧含量质量百分比在2.0－3.5％。但是使用含氧燃料时，也应考虑组分互溶性、燃料的腐蚀性、成本及运输、发动机的改造等
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时间：2023-05-15 22:43
