第一節(jié) 乙醇的定義
乙醇有機化合物,分子式C2H6O,結構簡式CH3CH2OH或C2H5OH,俗稱酒精,是最常見的一元醇。乙醇在常溫常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體,低毒性,純液體不可直接飲用;具有特殊香味,并略帶刺激;微甘,并伴有刺激的辛辣滋味。易燃,其蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物,能與水以任意比互溶。能與氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多數有機溶劑混溶。乙醇的用途很廣,可用乙醇制造醋酸、飲料、香精、染料、燃料等。醫(yī)療上也常用體積分數為70%~75%的乙醇作消毒劑等,在國防化工、醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、工農業(yè)生產中都有廣泛的用途(可研報告)。
第二節(jié) 乙醇的制備技術
制備原料有淀粉、乙烯、磷酸、硫酸、葡糖淀粉酶,衍生產品為鹽酸乙醇液、二硫化硒、環(huán)氧乙烷、對二乙基苯、聯(lián)苯、6-甲氧基-2-乙酰萘、戊基氰基三聯(lián)苯、乙醛、甲醛、乙醇鈉、乙醚、乙酸乙酯、乙醇(無水)、復盆子酮等。
工業(yè)上一般用淀粉發(fā)酵法或乙烯直接水化法制取乙醇:
發(fā)酵法
糖質原料(如糖蜜、亞硫酸廢液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)發(fā)酵;
發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎上發(fā)展起來的,在相當長的歷史時期內,曾是生產乙醇的唯一工業(yè)方法。
發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農產品,如谷類、薯類或野生植物果實等;也可用制糖廠的廢糖蜜;或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。這些物質經一定的預處理后,經水解(用廢蜜糖作原料不經這一步)、發(fā)酵,即可制得乙醇。
發(fā)酵液中的質量分數約為6%~10%,并含有其他一些有機雜質,經精餾可得95%的工業(yè)乙醇。
乙烯水化法
乙烯直接或間接水合。
乙烯直接水化法,就是在加熱、加壓和有催化劑存在的條件下,是乙烯與水直接反應,生產乙醇:
(catalyst是催化劑,pressure是加壓)此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解氣,成本低,產量大,這樣能節(jié)約大量糧食,因此發(fā)展很快。
煤化工
以煤基合成氣為原料,經甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線。
聯(lián)合生物加工
利用生物能源轉化技術生產乙醇能緩解非再生化石能源日漸枯竭帶來的能源壓力。來源廣泛的纖維素將是很有潛力的生產乙醇原料。然而由于各種原因,一般的發(fā)酵法生產乙醇成本較高,乙醇生產難以規(guī)?;?。聯(lián)合生物加工技術,一體化程度高,能有效降低生產成本,未來發(fā)展前景廣闊。
第三節(jié) 乙醇的發(fā)展現(xiàn)狀
中國燃料乙醇發(fā)展總體平穩(wěn),但市場接受度較差
2001年,為解決陳化糧問題、改善大氣及生態(tài)環(huán)境質量和調整能源結構,中國啟動了“十五”酒精能源計劃,推廣使用燃料乙醇。
目前,全國已有11個?。▍^(qū))試點推廣E10乙醇汽油,2016年中國燃料乙醇產能為271萬噸/年,產業(yè)規(guī)模居世界第三,燃料乙醇消費量為260萬噸,乙醇汽油消費量已占同期全國汽油消費總量的1/5。
2014年下半年國際油價大幅下跌導致國內成品油批發(fā)價格持續(xù)下行,燃料乙醇結算價格卻隨汽油質量升級而提高,價格倒掛問題嚴重。另外,乙醇汽油熱值低、動力不足、尾氣排水較多等因素導致燃料乙醇在中國的市場認可度不高。這些都影響了燃料乙醇的推廣應用。
政策助推燃料乙醇在“十三五”期間加速發(fā)展
中國《可再生能源法》和《國家中長期科學和技術發(fā)展 規(guī)劃 綱要》提出,到2020年,生物燃料消費量占全部交通燃料的15%左右。
近期發(fā)布的《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》明確提出在全國范圍內推廣使用車用乙醇汽油,到2020年基本實現(xiàn)全覆蓋。
中國石油集團經濟技術 研究 院預測,2020年中國汽油消費量約為1.57億噸,若實現(xiàn)乙醇汽油全覆蓋且按照E10汽油標準,燃料乙醇年利用量將達到1570萬噸。由于2040年前液體燃料在交通運輸領域的主體地位不可撼動,可以預期未來燃料乙醇利用空間廣闊。
玉米庫存量大,可確保乙醇生產原料供應充足
從短期來看,為去庫存,陳化糧食將作為中國燃料乙醇的主要原料。
截至2017年7月末,中國玉米庫存量高達2.6億噸,遠超中國一年的玉米消費量,玉米去庫存勢在必行。按3.3噸玉米生產1噸乙醇估算,僅用一半庫存玉米,即可生產乙醇近4000萬噸。
按照交通燃料全部使用乙醇汽油測算,未來3年燃料乙醇將累計替代常規(guī)汽油3343萬噸,足以支持2020年前乙醇汽油的發(fā)展需求。
從長期看,發(fā)展纖維素乙醇技術是必然趨勢,中國每年可利用的秸稈和林業(yè)廢棄物超過4億噸,若30%被利用,就可生產燃料乙醇2000萬噸。
第四節(jié) 乙醇的發(fā)展趨勢
未來三年需要大幅增加燃料乙醇生產能力
2016年,中國燃料乙醇生產能力為271萬噸/年,在建、擬建和 規(guī)劃 的燃料乙醇項目生產能力為106.2萬噸/年,合計約377.2萬噸/年。按照2020年燃料乙醇年利用量1570萬噸,生產裝置開工率95%計算,燃料乙醇總的生產能力應達到1652萬噸/年,需要再凈增生產能力1275萬噸/年。
一是燃料乙醇稅費不合理,石油企業(yè)接受度不高。按國家規(guī)定,燃料乙醇結算價格按照供軍隊和國家儲備用93號汽油供應價格×車用乙醇汽油調配銷售成本的價格折合系數0.9111計算。自2014年下半年國際油價“斷崖式”下跌以來,國內成品油批發(fā)價格持續(xù)下行,但石油企業(yè)與燃料乙醇生產企業(yè)的結算價格按含稅價格計算,增加了采購成本。此外,國家規(guī)定以汽油、汽油組分調和生產的甲醇/乙醇汽油也屬于消費稅征收范圍,相當于石油企業(yè)不僅購買了含稅的燃料乙醇,還為乙醇汽油中的乙醇組分付出了與汽油同等的1.52元/升的消費稅。
二是油品儲存、運輸成本將大幅增加。乙醇汽油的保質期短,且對儲存、運輸各環(huán)節(jié)的要求特別高。若普及乙醇汽油,當前汽油儲存設施、管道、油庫都需要更新改造,升級費用將高達數百億元。
三是推廣乙醇汽油勢將延緩未來汽油消費量增長速度。按2020年燃料乙醇汽油全覆蓋計算,未來3年燃料乙醇將累計替代常規(guī)汽油3343萬噸,汽油需求增長率將從原預測的6.7%下降至3.8%。
對石油企業(yè)的建議
一是爭取國家對于銷售乙醇汽油的稅收優(yōu)惠,實現(xiàn)互利共贏。針對燃料乙醇稅費不合理的問題,爭取推動國家執(zhí)行扣除燃料乙醇比例后再計算汽油消費稅的政策,推動國家取消對乙醇價格的管制,改由購銷雙方根據市場供需情況協(xié)商確定結算價格,充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用,實現(xiàn)互利共贏。
二是要早謀劃,爭取主動。從國家政策來看,國家明確了綠色低碳的能源轉型戰(zhàn)略方向,強調去陳化糧庫存的決心。此外,維護農民利益是2020年前中國實現(xiàn)全面脫貧的重要前提,全國推廣乙醇汽油的趨勢很難改變。未來三年,中國至少需要增加1275萬噸/年的燃料乙醇生產能力。盡管當前國家取消了以玉米和小麥為原料的乙醇生產補貼,但庫存玉米價格仍有一定的優(yōu)勢。石油企業(yè)應盡早 研究 與糧企合作的可能性,打通整個乙醇產業(yè)鏈???研究 投資纖維素燃料乙醇等先進生物液體燃料技術的可行性,并探索布局生物燃料+CCS技術等國家戰(zhàn)略性儲備技術。
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