3.2　甲醇的基本信息

中文名：甲醇、木醇、木精、木酒精；英文名：methanol。

分子式：CH₄O；分子结构式：CH₃OH；分子量：32.0。

外观与性状：常温下是无色透明有类似果酒气味的液体。

凝点/℃：-97.8；

沸点/℃：64.7；

闪点（闭口）/℃：12.1；

自燃温度(℃): 435;

低热值（kJ/kg）: 5050;

液态相对密度(水=1)：0.791～0.792；

气态相对密度(空气=1)：1.11；

雷德蒸气压（37.8℃）/kPa：32；

临界温度/℃：240；

临界压力/MPa：7.96；

溶解性：与水、醚类、苯、酮类混溶，微溶于汽油，不溶于柴油、燃料油。

毒性：中等毒[LD₅₀：50～500mg/kg（大鼠经口）]，折算成60kg体重的人，LD₅₀为30～300g或39～390mL；甲醇蒸气对神经系统有刺激作用，吸入人体内一定数量后，可引起中毒或失明。

腐蚀性：常温下纯甲醇无腐蚀性（铅、铝例外），甲醇的腐蚀性主要是吸水后产生甲酸（蚁酸）造成的。

燃烧排放物：二氧化碳、水。

甲醇燃烧时发出微蓝色火焰。

爆炸上限（%，体积分数）：36 ；爆炸下限（%，体积分数）：6；

危险特性：危险性类别为第3.2类，属于中闪点易燃液体；其蒸气与空气形成爆炸性混合气体，当甲醇蒸气为6%～36%时，遇明火可引起燃爆。

安全措施：甲醇着火时用沙子、泡沫灭火器、石棉布等进行扑救。甲醇数量不多时，可以用水灭火。要避免甲醇与皮肤接触，如果溅到皮肤上和眼睛里，应迅速用大量的清水冲洗。

包装与运输：应用清洁干燥容器包装；包装容器应严加密封。包装类别：小包装为玻璃瓶，外套木箱或钙塑箱加固，内衬垫料，或用耐醇的铁桶或塑料桶代替玻璃瓶；大包装用专用料桶、料罐。运输应遵守运输部门的有关规定。

储存：储存在干燥、通风、低温、不受日光直接照射并隔绝热源和火种的地方。应与氧化剂分开存放。储存间内的照明、通风等设施应采用防爆型，开关设在仓外。配备相应品种和数量的消防器材。大型储罐应采用浮顶罐，夏季要敷设淋水冷却装置，气温高时要及时淋水冷却储罐。

关于甲醇的化学性质，无论是作为化学原料还是作为能源燃料，都具有非常突出的优越性。

第一，甲醇的分子结构（CH₃OH）很简单，却含有甲基和羟基两个非常重要的功能基团。因为有了甲基，所以，甲醇可以制作许多含有甲基的重要物质，例如，甲醛及甲醛树脂、甲基叔丁基醚、二甲醚、碳酸二甲酯、硫酸二甲酯、氯甲烷、甲氨，以及将油脂甲基化生成的脂肪酸甲酯（生物柴油）等。因为有了羟基，甲醇可以制作许多含有羟基的重要物质，例如，同系化的各种多碳醇、多元醇和酚类等。后文将有章节专篇介绍。

第二，甲醇是含有碳、氢、氧三种元素的稳定的液态化合物，这三种元素都与燃烧有关。碳的热值为32993kJ/kg，氢的热值为121002kJ/kg，它们和氧一起组成甲醇的热值为21109kJ/kg。不含氧的烃类物质，包括烷烃、烯烃、炔烃、芳烃，正是石油、天然气、石油液化气等组分，都是当今人们大规模使用的能源燃料。为什么它们是具有热值的能源燃料呢？因为它们与氧发生氧化反应的同时，伴随着放出热能。也就是说，烃类物质要成为能源燃料，必须有氧参与。氧元素与这些能源燃料是同等重要的。也就是说，这些能源燃料必须有氧助燃。如果有足够的氧参与助燃，就可以保证燃烧完全，产物只有二氧化碳和水；如果没有足够的氧参与助燃，燃烧的产物除了二氧化碳和水以外，还有燃烧不完全或不曾燃烧的一氧化碳、碳氢化合物（HC）和碳粒，这些东西都是空气的污染物，是造成环境污染和雾霾天气的元凶。相比之下，甲醇的氧化燃烧过程就不会产生没有足够的氧参与的情况，因为甲醇本身就含有50%的助燃内含氧，并且，这些内含氧与外加氧不同，它们是非常均匀地与碳氢燃料混在一起的。这个基本的化学原理，通常被许多人忽视。因此，本书凡是提到甲醇拥有内含氧的地方，都特别加上“助燃”两个字。什么是清洁燃料？有人大讲特讲低碳燃料是清洁燃料，本书对前面的章节中，作了两个补充：首先，不仅要求“低碳”，而且更重要的是要求高氢，只有同时具有低碳、高氢两个特点，才接近为清洁燃料。其次，还要求有一定数量的氧组分。美国《清洁空气法修正案》颁布后，要求汽油中必须有2%以上的氧组分，这就需要加入适当的有机含氧化合物。通常，用量最多的是加入11%的甲基叔丁基醚。甲基叔丁基醚（CH₃OC₄H₉）含氧18.2%，汽油中加入11%的甲基叔丁基醚，氧含量就可以不小于2%。当然，也可以加入适当数量的甲醇、乙醇、其他多碳醇或者醚类、酯类等有机含氧化合物。汽油中加入4%以上的甲醇，或者加入6%以上的乙醇，也可以使其氧含量不小于2%。不过，甲醇的衍生物甲基叔丁基醚与汽油的互溶性好，形态也接近汽油。我们定义汽油以外的民用、工业窑炉用“清洁燃料”时，也要求有一定数量的氧含量，并且不限于2%，以确保燃烧完全，高效节能，燃烧尾气达到排放清洁要求。在这方面，甲醇燃料的优越性是非常突出的。

第三，甲醇具有一种可以成就“新能源革命”的极其重要的化学性质。即如前所说，它可以作为最好的储氢器、储碳器、储氧器，也就是“储能器”。地球上并不缺少能源，太阳辐射到地球上的能量和地心散发出来的能量，足够养育地球和地球人，只是到目前为止，还没有规模化的储备能量的技术。太阳辐射到地球上的能量和地心散发出来的能量，大部分又散发到宇宙空间了。即使留下来作为风能、水能的部分，以及核电站在低用能期的核电，也无法储存起来。所谓蓄电池、锂电池等，储存能量非常有限。可是，所有的能量都可以通过甲醇储存起来。最令人高兴的是通过“可逆的燃料电池”，随时可以将甲醇与电能互相转换。中国科学技术大学孟广耀教授的“陶瓷膜甲醇燃料电池”，即可实现这个伟大的理想。即使暂时不用这种“可逆的燃料电池”技术，也可以通过电能、热能分解水产生氢气，与空气中的二氧化碳或者其他碳源，合成甲醇。实际上，只要人们仔细想一下，用煤炭或者其他烃类物质生产甲醇，就是一种能量转换储存的过程，只是它没有“可逆的燃料电池”转换技术高效罢了。众所周知，用煤炭生产甲醇，要消耗一定数量燃煤能量，是将喷进炉膛的水蒸气分解，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳等组成的“合成气”，然后，在催化剂的帮助下，合成甲醇。这里的煤炭，一部分用作提高水解能量的燃料煤，另一部分是转换为甲醇的原料煤。根据不同质量的煤炭热值，可以具体计算，根据实际经验，大体上是1/4用作燃料煤，3/4用作原料煤。例如，如果1.6t某种质量的煤炭生产1t甲醇，那么，0.4t用作燃料煤，1.2t用作原料煤。理论上，需要燃料煤要少一些。使用可逆的燃料电池转换技术，燃料煤部分的消耗基本上就可以节省了。

第四，甲醇还有一种重要的化学性质，就是能够使“氢能源”成为一种可以实际应用的清洁新能源。水在地球表面是取之不尽用之不竭的，因而把水中的氢拿出来用作清洁能源，是人们的一种美好理想。但是，单质氢气是难以压缩储存的，使用起来又特别容易爆炸，安全性极差，接打手机的能量就会引起氢气爆炸，因此，将单质氢气作为理想的清洁能源，实际上是不可能的。但是，将氢储存在甲醇之中，它就稳定安全得多了。常温下，甲醇是一种化学稳定性非常好的液体，燃点435℃，闭口闪点12.1℃，不仅比氢气安全，比闪点-188℃的天然气、闪点-104℃的液化气、闪点-35℃的汽油，也安全得多。而且，如前所述，甲醇作为能源燃料，本身还有50%的助燃内含氧，在这方面，比单质氢气作为能源燃料更有优越性。

除以上阐述的甲醇良好的化学性质，它还有现实原料来源广泛，生产工艺技术成熟，清洁高效，没有放射性污染，兼容性非常好的优点，人们寄予希望的页岩气、可燃冰、干热岩等种种能源，都可以容纳其中。因此，它在人类面临的新能源革命中，具有独特的优势！在人们还没有发现更好的能源以前，它正是新能源革命的旗手。

甲醇作为一种重要的产品，各国都有明确的产品质量标准。我国现行的国家标准GB 338—2011《工业用甲醇》（Methanol for industrial use），介绍如下：

本标准的第6.1条为强制性的，其余为推荐性的。第6.1条内容为：“工业用甲醇产品包装容器上应涂有牢固的标志，其内容包括：生产厂名称、产品名称、本标准编号以及符合GB 190规定的‘易燃液体’和‘有毒品’标志等。”

“该标准适用于以煤、焦油、天然气、轻油、重油为原料合成的工业用甲醇。该产品主要用于化学工业、农药行业，也可作为燃料使用。”节录这一段，是为了说明已经有明文规定甲醇“也可作为燃料使用”。

GB 338—2011《工业用甲醇》的技术要求见表3-1。

表3-1中，“水的质量分数，优等品≤0.1%”，即是说，GB 338—2011规定，甲醇含量应＞99.9%。对于车用甲醇汽油而言，非常忌讳水分，因为水分含量多时，会影响醇油的互溶性，造成分层。GB/T 23799《车用甲醇汽油（M85）》规定，水分含量不得＞0.5%，这是为甲醇吸潮留有余地。进口甲醇一般是由天然气制备的，水分含量更低，甲醇含量＞99.99%，更适合用来与汽油掺烧配制甲醇 汽油。

表3-1中，乙醇的质量分数，对于用作能源燃料而言，不受限制。其他多碳醇，例如，丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇等，都不受限制，甚至是多多益善。这样，生产燃料甲醇时，无须精馏工序，可以降低成本，提高热值（多碳醇的热值都高于甲醇的热值）。