第一節(jié) 醇類燃料的概念

醇類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。醇類含量小于10%的，稱為低濃度混合燃料；醇類含量達(dá)到85%以上的，又稱為燃料醇。目前有兩種醇類燃料：燃料甲醇和燃料乙醇。（可研報(bào)告）

第二節(jié) 國外醇類燃料的歷史、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家之一,早在20年代巴西就開始在汽車中應(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,巴西制定并開始實(shí)施了乙醇汽油全國計(jì)劃,第一批汽車使用的混合燃料是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),巴西汽車工業(yè)也對(duì)使用乙醇/汽油混合燃料的第一代汽車進(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,使用混合燃料汽車銷量從1978年的只占汽車總銷量的0.3%上升到1986年的90%以上。近幾年由于國際原油價(jià)格低迷,巴西燃料乙醇的應(yīng)用發(fā)展緩慢。

二、美國乙醇然料的應(yīng)用情況1930年,乙醇/汽油混合燃料在美國內(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,美國國會(huì)為減少對(duì)進(jìn)口原油的依賴,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)施使美國的乙醇工業(yè)得到迅速發(fā)展,乙醇產(chǎn)量從1979年的3790萬L迅速增加到1990年的3.3億L。在1990年以前,美國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;其次在美國車用汽油無鉛化進(jìn)程中,乙醇部分起到了替代鉛的抗爆作用。1990年,美國國會(huì)通過空氣清凈法修正案,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)。空氣清凈法修正案頒布后,乙醇作為主要含氧化合物之一被廣泛用于美國含氧汽油和新配方汽油生產(chǎn)。目前,美國汽油消費(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,美國加州開始實(shí)施靈活燃油車輛計(jì)劃,制定了用于輕型車的E85(85%乙醇+15%汽油)和用于重型卡車和公共汽車的E100(100%乙醇)的燃料規(guī)格。1999年3月25日,美國加利福尼亞州州長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,美國國家環(huán)保局局長卡羅爾·布朗納(CarolM.Browner)在收到該小組的報(bào)告后發(fā)表公告,美國EPA將與國會(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)州已通過立法已經(jīng)開始禁止使用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。上述美國有關(guān)MTBE的最新進(jìn)展情況表明,美國將開始大量減少使用MTBE,并很可能在未來幾年里全面禁止使用MTBE。此舉無疑將對(duì)美國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t,在建生產(chǎn)能力158萬t。2002年全美生產(chǎn)乙醇645萬t。美國有關(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t。根據(jù)美國可再生燃料 規(guī)劃 ,2012年的燃料乙醇需求量將達(dá)到1892.5萬t。

三、國外甲醇汽油的應(yīng)用情況甲醇汽油開發(fā)及應(yīng)用在國外開始于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、美國、日本等國先后投人人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)的 研究 開發(fā)。在70一80年代期間,美國加州、德國等地均組織了甲醇汽車示范車隊(duì)(包括德國大眾汽車公司在中國建立的M100甲醇汽車示范車隊(duì))。美國對(duì)甲醇燃料和甲醇汽車都進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用,重點(diǎn)開發(fā)燃燒M85、M100專用甲醇燃料汽車。美國開發(fā)了M100汽車,但是由干甲醇加油站限制,行駛里程受限制,用戶不便,故美國福特公司開發(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(FFV),這種車由燃料傳感器識(shí)別成分,通過電腦提供發(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汽車在美國已經(jīng)能大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn),這些由Ford汽車公司特制的使用高比例甲醇的靈活燃料汽車主要集中在加州地區(qū)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,1998年后美國甲醇燃料汽車和甲醇燃料都在減少,目前,美國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)量的美國不受歡迎;1997年開始的亞洲金融危機(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)格競爭,1998年美國福特汽車公司停止生產(chǎn)FFV甲醇汽車;美國農(nóng)業(yè)作物豐富,美國政府非常重視保護(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 市場發(fā)展 空間比較大,也使甲醇代用燃料在美國受到冷落。美國、歐洲及日本汽車制造商堅(jiān)持反對(duì)在汽油中摻燒甲醇,在美國車用無鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)ASTM4814中,要求汽油中甲醇含量最大不超過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題,汽車的耐久性(16萬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) 我國醇類燃料發(fā)展前景展望

一、甲醇燃料

我國對(duì)甲醇的需求量已占據(jù)世界第1位,但產(chǎn)能過剩也是事實(shí)。加之受金融危機(jī)的影響,下游需求萎縮,來自中東及東南亞諸國的低價(jià)甲醇大量沖擊國內(nèi)市場,加劇了甲醇市場供大于求的矛盾。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示171,2000一2006年,我國甲醇產(chǎn)能年均增長速度為25%，2006-2010年甲醇產(chǎn)能年均增長速度為36%。2009年，我國甲醇產(chǎn)能達(dá)到3.2×1t，而國內(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)開工率不足40%。在產(chǎn)能迅猛擴(kuò)張的同時(shí)，國內(nèi)甲醇產(chǎn)量增速卻較為緩慢，閑置、落后產(chǎn)能較多，產(chǎn)能過剩局面凸顯。目前我國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家的應(yīng)用近年來逐漸受到限制。我國現(xiàn)行的GB17930-2006《車用汽油》標(biāo)準(zhǔn)限制甲醇加入量不大于0.3%。但受我國石油資源短缺、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?！盾囉萌加图状肌泛汀盾囉眉状计蚆85》2個(gè)推薦性國家標(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。鑒于我國人多地少，糧食安全異常重要。因此，燃料乙醇的谷物類原料應(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、薯類和甜高粱等。根據(jù)國家發(fā)展 規(guī)劃 ，我國燃料乙醇項(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、薯類和甜高粱等作為原料。甘蔗、薯類、甜高粱、木薯、甘蔗都具有耐旱、耐貧瘩、產(chǎn)量高、成本低廉、能源開發(fā)不與人畜爭糧等特點(diǎn)，作為燃料乙醇的生產(chǎn)原料具有一定優(yōu)勢(shì)。我國有大量荒山、荒地等邊際性土地可以開發(fā)種植此類作物。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、無害化、減量化，是一個(gè)具有巨大潛力的新領(lǐng)域。我國在纖維素乙醇基礎(chǔ) 研究 及技術(shù)開發(fā)商也取得了一些重要進(jìn)展。近年來，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，未來將實(shí)現(xiàn)淀粉、糖類、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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