امکان‌سنجی فنی - اقتصادی استفاده از متانول به‌عنوان افزونه سوختی در بنزین ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی انرژی دانشگاه شریف، تهران، ایران

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 عضو هیات علمی پژوهشکده انرژی، آب، محیط زیست دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

4 استاد تمام دانشکده مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده
با افزایش تقاضای بنزین و محدودیت در ظرفیت تولید داخلی، استفاده از متانول به عنوان افزونه‌ای در بنزین به‌عنوان راهکاری برای کاهش ناترازی انرژی در ایران مطرح شده است. این پژوهش با هدف ارزیابی فنی-اقتصادی این راهکار، به بررسی ظرفیت تولید متانول کشور، مرور تجربیات جهانی، تحلیل‌های آزمایشگاهی و ارزیابی اقتصادی پرداخته است.

ایران با تولید سالانه بیش از ۱۲ میلیون تن متانول، جایگاه مهمی در جهان دارد و ظرفیت لازم برای اختلاط متانول با بنزین را داراست. یافته‌ها نشان می‌دهد که افزودن متانول در نسبت‌های پایین (حدود ۳ درصد حجمی) می‌تواند عدد اکتان سوخت را افزایش داده، برخی آلاینده‌ها را کاهش داده و سالانه تا ۱.۶ میلیارد دلار صرفه‌جویی ارزی ایجاد کند. با این حال، چالش‌های فنی همچون افزایش فشار بخار، دوفازی شدن در دماهای پایین و خوردگی قطعات سیستم سوخت‌رسان نیازمند مدیریت از طریق انتخاب مواد مقاوم، استفاده از افزودنی‌های مناسب و بهینه‌سازی شرایط اختلاط است.

در بخش تجربی، سه نمونه بنزین داخلی با ۳ درصد حجمی متانول مخلوط شده و رفتار آن‌ها از نظر تشکیل فاز دوم و تغییر فشار بخار در دماهای مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که در دماهای زیر صفر برخی نمونه‌ها دچار دوفازی می‌شوند که ضرورت بهبود فرمولاسیون سوخت یا استفاده از امولسیون‌کننده‌ها را مطرح می‌کند.

از دیدگاه اقتصادی، اختلاط متانول در نسبت‌های پایین می‌تواند واردات بنزین را کاهش داده و صرفه‌جویی ارزی ایجاد کند. موفقیت این راهکار مستلزم همکاری صنایع پتروشیمی، خودروسازی و نهادهای سیاست‌گذار و تدوین استانداردهای فنی جدید است.

کلیدواژه‌ها


- منابع
[1]      Methanol fuel in China. China Association of Alcohol and Ether Fuel and Automobiles (CAAEFA). March 2021.
[2]      Methanex Corporation Annual Information Form. Methanex. March 2017.
[3]      Taher Rahimi, Ibrahim Karimi Saleh, Abbas Latifi, Zahra Hassankhani Majd. “Methanol as a Fuel for Light Vehicles” Research Institute of Science and Technology, Maham.
[4]      Genia Kostka, William Hobbs. “Embedded Interests and the Managerial Local State: the Political Economy of Methanol Fuel-Switching in China”, Journal of Contemporary China, 2 November 2012.
[5]      Abigail Martin, Jane O’Malley. “Compatibility of Methanol Fuel Blends with Gasoline Vehicles and Engines in Indonesia” The International Council on Clean Transportation, December 2021.
[6]      S. Babazadeh Shayan, S. M. Seyedpour, F. Ommi, S. H. Moosavy, and M. Alizadeh. “Impact of Methanol–Gasoline Fuel Blends on the Performance and Exhaust Emissions of a SI Engine“ International Journal of Automotive Engineering, July 2011.
[7]      Mohamad Rifal,  Nazaruddin Sinaga. “Impact of Methanol-Gasoline Fuel Blend on The Fuel Consumption and Exhaust Emission of A SI Engine“. The 3rd International Conference on Advanced Materials Science and Technology (ICAMST 2015), April 2016.
[8]      “Innovation Outlook Renewable Methanol”. International Renewable Energy Agency, 2021.
[9]      Eelco Dekker.” Renewable Methanol Trends and Developments” Methanol Institute, 21 October 2019.
[10]   Market Analytics: Methanol and Derivatives - 2020. Nexant, 2020.
[11]   Ronald Smith, “Process Economics Program Report 282 Methanol to Gasoline”, December 2011.
[12]   Charles Gray Jr., Jeff Alson.” The Environmental Impacts of the Use of Methanol as a Motor Vehicle Fuel “, First International Conference on Fuel Methanol, 10 May 1983.
[13]   Askar Adika Agama, Bambang Sugiarto, Mokhtar, Anis Sukmono, Kevan Jeremy Igorio, Muhammad Her Perwito Fathoni, Fadhel Muhammad.” The Emission Effect of Utilization of Gasoline, Ethanol, and Methanol (GEM) Blend in Passenger Car. “ IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2023.
[14]   M. Abu-Zaid, O. Badran, and J. Yamin. Energy & Fuels,” Effect of Methanol Addition on the Performance of Spark Ignition Engines“, Vol. 18, No. 2, 1 March 2004.
[15]   Zhao Zhang, Mingsheng Wen, Yanqing Cui, Zhenyang Ming, Tongjin Wang, Chuanqi Zhang, Jeffrey Dankwa Ampah, Chao Jin, Haozhong Huang, and Haifeng Liu.” Effects of Methanol Application on Carbon Emissions and Pollutant Emissions Using a Passenger Vehicle“, Advanced Combustion and Combustion Diagnostic Techniques, 7 March 2022.
[16]   Somiari, Ibubeleye. “Co-production of Acetic Acid and Hydrogen/Power from Natural Gas with Zero Carbon Dioxide Emissions.” UCLA Electronic Theses and Dissertations, 2017.
[17]   Manal Amine, Y. Barakat. “Properties of Gasoline-Ethanol-Methanol Ternary Fuel Blend Compared with Ethanol-Gasoline and Methanol-Gasoline Fuel Blends.” Egyptian Journal of Petroleum, 14 September 2019.
[18]   Khalid Y. Al-Qahtani and Ali Elkamel. “Planning and Integration of Refinery and Petrochemical Operations. “ Wiley-VCH.
[19]   Teruo Yamauchi and Takao Sasayama. “The Effect of Methanol-Gasoline Mixing Ratio on Performance of Internal Combustion Engines. “ International Congress and Exposition, 2 March 1990.
[20]   Chi-Jen Yang, Robert B. Jackson. “China’s Growing Methanol Economy and Its Implications for Energy and the Environment. “ Energy Policy, 2 December 2011.
[21]   T. Sathish Kumar, B. “Material compatibility of SI engine components towards corrosive effects on methanol-gasoline blends for flex fuel applications. “ Ashok. 15 February 2023.
[22]   Zhang, Y., Li, X. and Wang, J. (2023) 'Recent advances in methanol-gasoline blends as alternative fuels for internal combustion engines', Journal of Cleaner Production, 402, p. 136789.
[23]   Rahimi, T., Karimi, I. and Latifi, A. (2022) 'Economic and environmental assessment of methanol blending in gasoline: A case study of Iran', Energy Policy, 168, p. 113102.
[24]   Kumar, T.S. and Ashok, B. (2023) 'Material compatibility of SI engine components towards corrosive effects of methanol-gasoline blends for flex fuel applications', Fuel Processing Technology, 241, p. 107623.
[25]   Li, H., Chen, W. and Zhang, Q. (2022) 'Phase separation and cold-start challenges in methanol-gasoline blends', Applied Energy, 306, p. 118004.
[26]   Smith, R., Johnson, E. and Brown, M. (2023) 'Methanol as a sustainable fuel additive: Global trends and future prospects', Renewable and Sustainable Energy Reviews, 172, p. 113045.
[27]   Wang, C., Liu, Y. and Huang, H. (2022) 'Impact of methanol blending on emissions and engine performance in modern vehicles', Environmental Science & Technology, 56(4), pp. 2345-2356.
[28]   Mohammadi, A., Alizadeh, M. and Farsi, M. (2023) 'Techno-economic analysis of methanol production from natural gas in Iran', Energy Conversion and Management, 276, p. 116543.
[29]   Chen, L., Yang, J. and Wu, K. (2022) 'Comparative study of methanol and ethanol as gasoline additives', Fuel, 310, p. 122301.
[30]   International Energy Agency (IEA) (2023) Policy Recommendations for Methanol Adoption in Developing Countries. Paris: IEA Publications.
[31]   Johnson, E., Davis, P. and Green, T. (2022) 'Lifecycle assessment of methanol-blended fuels: Environmental and energy perspectives', Journal of Industrial Ecology, 26(3), pp. 789-802.
دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 25
اردیبهشت 1405
صفحه 84-93

  • تاریخ دریافت 11 اسفند 1403
  • تاریخ بازنگری 06 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 23 اردیبهشت 1404