第一節(jié) 醇類(lèi)燃料的概念

醇類(lèi)燃料指含醇的液體燃料。主要含甲醇、乙醇、汽油及少量甲基叔丁基醚。醇類(lèi)含量小于10%的，稱(chēng)為低濃度混合燃料；醇類(lèi)含量達(dá)到85%以上的，又稱(chēng)為燃料醇。目前有兩種醇類(lèi)燃料：燃料甲醇和燃料乙醇。（可研報(bào)告）

第二節(jié) 國(guó)外醇類(lèi)燃料的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

一、巴西推廣乙醇燃料的經(jīng)驗(yàn)巴西是石油資源貧乏國(guó)家之一,早在20年代巴西就開(kāi)始在汽車(chē)中應(yīng)用乙醇/汽油混合燃料。第二次世界大戰(zhàn)之后,隨著石油供應(yīng)的緩和,巴西乙醇/汽油混合燃料的應(yīng)用停滯不前,直1974年第一次世界石油危機(jī)才促使巴西政府下決心推行乙醇汽油計(jì)劃,1975年,巴西制定并開(kāi)始實(shí)施了乙醇汽油全國(guó)計(jì)劃,第一批汽車(chē)使用的混合燃料是22%乙醇和78%汽油。1979年,當(dāng)?shù)诙问臀C(jī)來(lái)臨時(shí),巴西政府采取了一系列政策鼓勵(lì)生產(chǎn)、使用乙醇/汽油混合燃料。與此同時(shí),巴西汽車(chē)工業(yè)也對(duì)使用乙醇/汽油混合燃料的第一代汽車(chē)進(jìn)行了一系列的改進(jìn),如:由于乙醇熱值低,為保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),巴西燃用乙醇的汽車(chē)壓縮比已普遍提高到12以上;對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油箱、化油器等供油系統(tǒng)進(jìn)行防腐處理。由于乙醇的汽化潛熱高,為提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度,利用排氣預(yù)熱空氣系統(tǒng)及在發(fā)動(dòng)機(jī)化油器下安裝電加熱器,保證了乙醇或混合燃料的正常汽化。巴西政府的乙醇計(jì)劃極大地促進(jìn)了甘蔗生產(chǎn)、蔗糖加工、乙醇生產(chǎn)及乙醇汽車(chē)技術(shù)科研和生產(chǎn)的發(fā)展,同時(shí)形成了蔗糖、乙醇成套制造技術(shù)和乙醇汽車(chē)技術(shù)的科研和工業(yè)體系。巴西的乙醇產(chǎn)量從1976年的6億L猛增到1990年的120億L,使用混合燃料汽車(chē)銷(xiāo)量從1978年的只占汽車(chē)總銷(xiāo)量的0.3%上升到1986年的90%以上。近幾年由于國(guó)際原油價(jià)格低迷,巴西燃料乙醇的應(yīng)用發(fā)展緩慢。

二、美國(guó)乙醇然料的應(yīng)用情況1930年,乙醇/汽油混合燃料在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州地區(qū)首次面市,1978年,含10%乙醇的混合汽油在內(nèi)布拉斯加州大規(guī)模使用。1979年,美國(guó)國(guó)會(huì)為減少對(duì)進(jìn)口原油的依賴(lài),從尋找替代能源的角度出發(fā),建立了聯(lián)邦政府的“乙醇發(fā)展計(jì)劃(使用E10,減免聯(lián)邦稅)”,開(kāi)始大力推廣使用含10%乙醇的混合燃料,聯(lián)邦計(jì)劃的實(shí)施使美國(guó)的乙醇工業(yè)得到迅速發(fā)展,乙醇產(chǎn)量從1979年的3790萬(wàn)L迅速增加到1990年的3.3億L。在1990年以前,美國(guó)推廣乙醇主要出于兩個(gè)目的,首先乙醇是很好的代用燃料資源;其次在美國(guó)車(chē)用汽油無(wú)鉛化進(jìn)程中,乙醇部分起到了替代鉛的抗爆作用。1990年,美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)空氣清凈法修正案,對(duì)汽油除了要求控制蒸汽壓、苯含量外,還要求含氧汽油添加(2.7m%的氧;新配方汽油添加李2.0m%的氧。EPA批準(zhǔn)使用的含氧化合物有:MTBE、TAME、ETBE、乙醇等(不包括甲醇)?？諝馇鍍舴ㄐ拚割C布后,乙醇作為主要含氧化合物之一被廣泛用于美國(guó)含氧汽油和新配方汽油生產(chǎn)。目前,美國(guó)汽油消費(fèi)量為1250億加侖,相當(dāng)于3.46億噸,大約25%為含乙醇汽油。其中,在芝加哥等中西部地區(qū)汽油中乙醇的加入量通常為10%,在需要使用含氧或新配方汽油地區(qū)的乙醇添加量則為5.7%(含氧量<2.om%)或7.7%(含氧量<2.7m%)。除此之外,1993年,美國(guó)加州開(kāi)始實(shí)施靈活燃油車(chē)輛計(jì)劃,制定了用于輕型車(chē)的E85(85%乙醇+15%汽油)和用于重型卡車(chē)和公共汽車(chē)的E100(100%乙醇)的燃料規(guī)格。1999年3月25日,美國(guó)加利福尼亞州州長(zhǎng)Davis發(fā)布公告:基于MTBE對(duì)加州環(huán)境及居民健康的影響,在不違背美國(guó)聯(lián)邦空氣清凈法要求的前提下,加州將于2003年l月l日起禁止MTBE的使用。1999年7月26日,美國(guó)國(guó)家環(huán)保局局長(zhǎng)卡羅爾·布朗納(CarolM.Browner)在收到該小組的報(bào)告后發(fā)表公告,美國(guó)EPA將與國(guó)會(huì)合作,盡快制定必要的立法,在不犧牲清潔空氣方面已取得利益的前提下,幫助各州在當(dāng)前法律下減少使用并逐步禁止使用MTBE。目前,美國(guó)新能源法案計(jì)劃在4年內(nèi)逐步禁止使用MTBE,17個(gè)州已通過(guò)立法已經(jīng)開(kāi)始禁止使用MTBE,截止到2002年已經(jīng)有約50%的MTBE被取代,加州在2004年l月1日全面禁止使用MTBE,目前加州已有約85%的汽油為乙醇汽油,美國(guó)加州汽油中乙醇的添加量通常為5.7%,以滿足汽油含氧量<2.om%的要求。上述美國(guó)有關(guān)MTBE的最新進(jìn)展情況表明,美國(guó)將開(kāi)始大量減少使用MTBE,并很可能在未來(lái)幾年里全面禁止使用MTBE。此舉無(wú)疑將對(duì)美國(guó)乃至全世界的煉油業(yè)、MTBE、乙醇的生產(chǎn)和使用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。目前,美國(guó)燃料乙醇工業(yè)共有75套生產(chǎn)裝置,總的生產(chǎn)能力為869萬(wàn)t,在建生產(chǎn)能力158萬(wàn)t。2002年全美生產(chǎn)乙醇645萬(wàn)t。美國(guó)有關(guān)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),隨著新乙醇廠的投產(chǎn),2003年預(yù)計(jì)全美乙醇產(chǎn)量”4萬(wàn)t。根據(jù)美國(guó)可再生燃料 規(guī)劃 ,2012年的燃料乙醇需求量將達(dá)到1892.5萬(wàn)t。

三、國(guó)外甲醇汽油的應(yīng)用情況甲醇汽油開(kāi)發(fā)及應(yīng)用在國(guó)外開(kāi)始于20世紀(jì)70年代的第二次石油危機(jī),從替代能源的角度考慮,德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)先后投人人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車(chē)配套技術(shù)的 研究 開(kāi)發(fā)。在70一80年代期間,美國(guó)加州、德國(guó)等地均組織了甲醇汽車(chē)示范車(chē)隊(duì)(包括德國(guó)大眾汽車(chē)公司在中國(guó)建立的M100甲醇汽車(chē)示范車(chē)隊(duì))。美國(guó)對(duì)甲醇燃料和甲醇汽車(chē)都進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,重點(diǎn)開(kāi)發(fā)燃燒M85、M100專(zhuān)用甲醇燃料汽車(chē)。美國(guó)開(kāi)發(fā)了M100汽車(chē),但是由干甲醇加油站限制,行駛里程受限制,用戶(hù)不便,故美國(guó)福特公司開(kāi)發(fā)了可使用汽油或醇與汽油以任意比例混合的燃料的靈活燃料汽車(chē)(FFV),這種車(chē)由燃料傳感器識(shí)別成分,通過(guò)電腦提供發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)。這樣就不會(huì)受到加油站限制。目前,FFV汽車(chē)在美國(guó)已經(jīng)能大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn),這些由Ford汽車(chē)公司特制的使用高比例甲醇的靈活燃料汽車(chē)主要集中在加州地區(qū)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,1998年后美國(guó)甲醇燃料汽車(chē)和甲醇燃料都在減少,目前,美國(guó)加州甲醇汽油加油站也僅剩下l座,其中原因是多方面的:甲醇作為汽車(chē)燃料的缺陷,特別是甲醇有毒,使得甲醇在比較重視健康安全和生活質(zhì)量的美國(guó)不受歡迎;1997年開(kāi)始的亞洲金融危機(jī)波及全球,使得世界上油價(jià)低迷,甲醇價(jià)格難以同石油價(jià)格競(jìng)爭(zhēng),1998年美國(guó)福特汽車(chē)公司停止生產(chǎn)FFV甲醇汽車(chē);美國(guó)農(nóng)業(yè)作物豐富,美國(guó)政府非常重視保護(hù)農(nóng)民利益,使得毒性小和安全性比較好的乙醇燃料得以迅速推廣;此外,CNG、LNG、電力等代用燃料在美國(guó) 市場(chǎng)發(fā)展 空間比較大,也使甲醇代用燃料在美國(guó)受到冷落。美國(guó)、歐洲及日本汽車(chē)制造商堅(jiān)持反對(duì)在汽油中摻燒甲醇,在美國(guó)車(chē)用無(wú)鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)ASTM4814中,要求汽油中甲醇含量最大不超過(guò)0.3Vof%,MTBE的加入量最大可為15Vol%;乙醇最大10Vol%;ETBE或TAME最大17Vol%。1998年12月世界汽車(chē)制造商組織聯(lián)合發(fā)布的“世界燃料規(guī)范”中,要求“不允許使用甲醇”。在歐洲85/536/EEC法規(guī)中,車(chē)用汽油中甲醇的添加量《3Vol%(同時(shí)必須包括腐蝕抑制添加劑)。國(guó)外反對(duì)在汽油中加入甲醇,主要原因是甲醇腐蝕性比較大,目前的技術(shù)還不能很好解決甲醇汽油金屬腐蝕性問(wèn)題,汽車(chē)的耐久性(16萬(wàn)km)得不到保障。此外,由干甲醇有毒,使用不慎容易對(duì)人體造成傷害或致人死亡。

第三節(jié) 我國(guó)醇類(lèi)燃料發(fā)展前景展望

一、甲醇燃料

我國(guó)對(duì)甲醇的需求量已占據(jù)世界第1位,但產(chǎn)能過(guò)剩也是事實(shí)。加之受金融危機(jī)的影響,下游需求萎縮,來(lái)自中東及東南亞諸國(guó)的低價(jià)甲醇大量沖擊國(guó)內(nèi)市場(chǎng),加劇了甲醇市場(chǎng)供大于求的矛盾。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示171,2000一2006年,我國(guó)甲醇產(chǎn)能年均增長(zhǎng)速度為25%，2006-2010年甲醇產(chǎn)能年均增長(zhǎng)速度為36%。2009年，我國(guó)甲醇產(chǎn)能達(dá)到3.2×1t，而國(guó)內(nèi)甲醇表觀消費(fèi)量為1.6×I07t，扣除全年進(jìn)口0.5×I07，世紀(jì)開(kāi)工率不足40%。在產(chǎn)能迅猛擴(kuò)張的同時(shí)，國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)量增速卻較為緩慢，閑置、落后產(chǎn)能較多，產(chǎn)能過(guò)剩局面凸顯。目前我國(guó)甲醇下游消耗大致比例為：甲醇31%、二甲醚21%，甲醇燃料12%，醋酸9%，M丁BE6%，其他21%。甲醇汽油在歐美等國(guó)家的應(yīng)用近年來(lái)逐漸受到限制。我國(guó)現(xiàn)行的GB17930-2006《車(chē)用汽油》標(biāo)準(zhǔn)限制甲醇加入量不大于0.3%。但受我國(guó)石油資源短缺、煤資源相對(duì)豐富、甲醇產(chǎn)能高等因素的影響，甲醇汽油一直在不斷的 研究 推廣中?！盾?chē)用燃油甲醇》和《車(chē)用甲醇汽油M85》2個(gè)推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已分別于2009年11月1日和12月1日實(shí)施，可以更好地規(guī)范甲醇汽油的生產(chǎn)和應(yīng)用。

二、乙醇燃料

在化石能源漸趨枯竭、環(huán)境壓力日益沉重、原油需求和油價(jià)持續(xù)上漲及世界能源資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)愈演愈烈的情況下，尋求可再生清潔能源和能源的多元化將是我國(guó)能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分，燃料乙醇將成為重要的生物質(zhì)替代能源之一。鑒于我國(guó)人多地少，糧食安全異常重要。因此，燃料乙醇的谷物類(lèi)原料應(yīng)立足于陳化糧，不宜占用非陳化糧。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)原料多元化，包括甘蔗、薯類(lèi)和甜高粱等。根據(jù)國(guó)家發(fā)展 規(guī)劃 ，我國(guó)燃料乙醇項(xiàng)目將停止采用以玉米為原料進(jìn)行生產(chǎn)，轉(zhuǎn)而采用甘蔗、薯類(lèi)和甜高粱等作為原料。甘蔗、薯類(lèi)、甜高粱、木薯、甘蔗都具有耐旱、耐貧瘩、產(chǎn)量高、成本低廉、能源開(kāi)發(fā)不與人畜爭(zhēng)糧等特點(diǎn)，作為燃料乙醇的生產(chǎn)原料具有一定優(yōu)勢(shì)。我國(guó)有大量荒山、荒地等邊際性土地可以開(kāi)發(fā)種植此類(lèi)作物。廣西就以木薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇。但就目前燃料乙醇原料種植而言，普遍存在種植缺乏組織性、對(duì)土地利用缺少合理評(píng)價(jià)和科學(xué) 規(guī)劃 、不能有效利用資源、種植粗放且品種單一、科技投入不足等問(wèn)題。大力發(fā)展以植物纖維為原料的乙醇生產(chǎn)是當(dāng)前世界燃料乙醇的發(fā)展趨勢(shì)。纖維素類(lèi)資源如稻草、玉米秸稈、麥秸、蔗渣及森林工業(yè)副產(chǎn)品等有機(jī)廢棄物具有來(lái)源豐富、品種多、再生時(shí)間短等有點(diǎn)。采用纖維素原料制取燃料乙醇可以降低成本，實(shí)現(xiàn)廢物資源化、無(wú)害化、減量化，是一個(gè)具有巨大潛力的新領(lǐng)域。我國(guó)在纖維素乙醇基礎(chǔ) 研究 及技術(shù)開(kāi)發(fā)商也取得了一些重要進(jìn)展。近年來(lái)，浙江大學(xué)、華東理工大學(xué)、山東大學(xué)等高校、科研院所以及中糧集團(tuán)為代表的幾家大型燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)展了多項(xiàng)纖維乙醇的基礎(chǔ) 研究 和工業(yè)化技術(shù)研發(fā)。中糧集團(tuán)于2006年在黑龍江肇東啟動(dòng)建設(shè)了500t/a纖維素乙醇中試裝置。目前，該裝置運(yùn)行良好，已經(jīng)取得多項(xiàng)技術(shù)和工程突破，初步具備了工業(yè)放大生產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來(lái)將實(shí)現(xiàn)淀粉、糖類(lèi)、纖維素、木薯等生物質(zhì)原料的全部利用，以更大規(guī)模地替代不可再生的一次性礦產(chǎn)資源。

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