燃料乙醇研究概況及發(fā)展前景

第28卷第4期湖南科技學(xué)院學(xué)報Jourmal of Hunan University of Science and EngineeringApr 2007燃料乙醇研究概況及發(fā)展前景張敏曹燕子李志斌(湖南科技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程系,湖南永州425100)摘要:介紹了美國、巴西、歐共體等世界主要燃料乙醇應用國家及中國的燃料乙醉使用情況,對比分析了國內外燃料乙醇的應用程度和國家標準,從能源危機與環(huán)境保護的角度出發(fā),展望了燃料乙醇工業(yè)的發(fā)展前景關(guān)鍵詞:燃料乙醇;研究進(jìn)展;對比;發(fā)展前景中圖分類(lèi)號:06-1文獻標識碼:A文章編號:1673-2219(2007)04008903乙醇俗稱(chēng)酒精,它以玉米、小麥、薯類(lèi)、糖蜜等為展計劃”叫,作為重要能源戰略美國還制定了相關(guān)的法律原料經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成,所謂燃料乙醇是指對濃度為95%和扶持政策1.如1990年美國國會(huì )通過(guò)的空氣清凈法修正左右的乙醇進(jìn)一步脫水,再加上5%體積分散(一般為無(wú)鉛案,該法案的實(shí)施對燃料乙醇的推廣提供了非常重要的汽油或無(wú)鉛的烴類(lèi))的變性劑使之成為水分小于0.8%,且政策支持不可食用的變性無(wú)水乙醇4引2005年8月8日美國出臺的《新能源法案》正式生效燃料乙醇既是一種清潔能源,又是一種良好的汽油增氧這些措施進(jìn)一步推動(dòng)了美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展嗎。劑和辛烷值調和組分,用以代替四乙基鉛和甲基叔丁基醚美國政府實(shí)施燃料乙醇政策以來(lái)促進(jìn)了美國農業(yè)的發(fā)(MTBE)或乙基叔丁基醚(ETBE)圍,乙醇調入汽油對展,改善了環(huán)境,減少了原油進(jìn)口,為社會(huì )提供了大量就業(yè)降低汽車(chē)尾氣中的一氧化碳含量很有效起到凈化空氣的效機會(huì )果同時(shí),乙醇用糧食制造,是一種生物轉化的太陽(yáng)能,是2巴西發(fā)展燃料乙醇的計劃和獲利種取之不盡,用之不竭的可再生資源,在汽油中加入一定巴西政府大力發(fā)展燃料乙醇行動(dòng)計劃源于1975年,比例的乙醇作燃料,能節約石油凈化空氣,轉化多余糧食,是出于國家能源安全和經(jīng)濟發(fā)展考慮,二是為了促進(jìn)國內農為人類(lèi)社會(huì )的可持續發(fā)展提供一條簡(jiǎn)單有效的途徑。業(yè)種植業(yè)的發(fā)展和保護農民利益,三是為本國發(fā)展綠色可再從20世紀70年代中期開(kāi)始,利用生物技術(shù)和可再生資生能源創(chuàng )出新路和保護環(huán)境"1源(生物源)進(jìn)行乙醇工業(yè)化生產(chǎn),并以此作為石油能源的幾十年來(lái)實(shí)施的燃料乙醇計劃,給巴西帶來(lái)很大收益替代物成為各國的研究熱點(diǎn)。我國在《國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)一是形成了獨立的經(jīng)濟能源運行系統;二是刺激了農業(yè)、乙展第十個(gè)五年計劃綱要》中對使用乙醇汽油提出了明確要醇相關(guān)行業(yè)的大發(fā)展;三是大氣和生態(tài)環(huán)境得到明顯改善求,國家有關(guān)部門(mén)已將其作為調整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構的重點(diǎn)工13歐共體國家的乙醇產(chǎn)業(yè)歐盟燃料乙醇2004年的消耗量為175萬(wàn)噸,2005年1國外對燃料乙醇的研究與利用狀況乙醇用于燃料市場(chǎng)的需求有較大增長(cháng)歐盟生物燃料計劃驅1.1美國燃料乙醇應用現狀及發(fā)展動(dòng)了這一需求。計劃要求到2010年這一比例將提高到美國是世界上燃料乙醇的主要生產(chǎn)國,1930年乙醇5175%體積分數)16?？商娲茉磳⒄?2%的份額,這有油混合燃料在美國國內布拉斯加州首次面市。20世紀70年可能引起人們對酒精的更大興趣代以來(lái),在石油危機的背景下,美國為減少對進(jìn)口原油的依歐共體積極發(fā)展燃料乙醇是因為如下六點(diǎn):(1)石油價(jià)賴(lài),從尋找替代能源的角度出發(fā),聯(lián)邦政府制定了“乙醇發(fā)格的不斷上漲;(2)盡量減少對石油的依賴(lài);(3)盡可能增加就業(yè)機會(huì );(4)將資金留在本國;(5)乙醇汽油提高了汽收稿日期:2007-03-05油的動(dòng)力性能;(6)減輕環(huán)境污染的程度國?；痦椖?湖南省永州市科技局資助項目湖南科技學(xué)1.4我國燃料乙醇的發(fā)展研究院大學(xué)生課題資助項目.湖南省自然科學(xué)基金項目fV凵中國煤化工能建設(06J50021)和湖南省重點(diǎn)學(xué)科建設項目(2006180資助。作者簡(jiǎn)介:張敏(1956-),女,湖南陵人,湖南科cNMH屬老開(kāi)始試用車(chē)技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程系教授,從事化學(xué)教學(xué)與精細化用乙醇汽油的發(fā)展很快,并已具有一定的規模。推廣使用車(chē)學(xué)品合成研究用乙醇汽油已作為我國的一項戰略舉措,隨著(zhù)車(chē)用乙醇汽油甲醇/%≤0.5在全國范圍的使用,必將為我國創(chuàng )造出更巨大的經(jīng)濟效益和水分隔≤10≤0.8ASTM社會(huì )效益到。實(shí)際膠質(zhì)(100mly'≤50≤5.0ASTM205年2月頒布了《可再生能源法》國家以立法的形式鼓勵包括燃料乙醇在內的生物質(zhì)液體燃料的發(fā)展。由于燃無(wú)機氟(以ClASTM≤32料乙醇的生產(chǎn)漸趙多樣化因此不會(huì )造成對某一種原料的過(guò)分依賴(lài)而且隨著(zhù)科技的進(jìn)步,纖維乙醇的開(kāi)發(fā)成功燃料乙≤0.1≤0.08ASTMD1688醇的生產(chǎn)不會(huì )對國家糧食安全造成威脅6。酸度(以乙酸計<0ASTMDl613142我國推廣使用燃料乙醉的意義PH值65~90乙醇已不單是一種優(yōu)良燃料,它已經(jīng)成為一種優(yōu)良的燃改性劑質(zhì)量分數>1:951.95油品質(zhì)改善劑被廣泛使用作為一種新型的,可再生清潔能源而越來(lái)越受到世人的重視。在我國推廣使用車(chē)用乙醇≤4.76汽油主要有如下三個(gè)重要意義清澈透|清澉透明,無(wú)肉外觀(guān)無(wú)懸眼可見(jiàn)懸浮物和是可級解石油緊缺矛盾。目前我國為石油凈進(jìn)口國,沉淀物如果我國向美國一樣每年使用約500萬(wàn)噸的燃料乙醇,替代等量的汽油,每年可節省外匯15億美元《變性燃料乙醇標準》規定燃料乙醇與變性劑的體積混合比應為1002~100:5,即變性劑在燃料乙醇中的體積分數是可有效解決玉米等糧食的轉化,促進(jìn)農業(yè)生產(chǎn)的良為1.95%~476%,該比例與美國標準規定相同;水質(zhì)量分性循環(huán)。我國是一個(gè)農產(chǎn)品生產(chǎn)和消費大國,發(fā)展車(chē)用乙醇汽油,可有效解決玉米等糧食作物的轉化,形成一個(gè)長(cháng)期、數不大于08%,水含量的要求比美國還要嚴格。陽(yáng)212穩定、可控的糧食消費市場(chǎng),使國家又擁有了一個(gè)可靠的糧3燃料乙醇工業(yè)前景與展望食調控手段,有助于增加和穩定農民收入,實(shí)現農業(yè)生產(chǎn)的良性循環(huán),為農業(yè)產(chǎn)業(yè)化探索一條新途徑。31乙醇生產(chǎn)的原料來(lái)源是有利于環(huán)境的改善。使用車(chē)用乙醇汽油,可以使汽世界上乙醇的生產(chǎn)來(lái)源有兩種,第一種是發(fā)酵法,占總車(chē)尾氣污染水平平均降低30%以上;清潔汽車(chē)引擎,減少機產(chǎn)量的90%,第二種是化學(xué)合成法,占總產(chǎn)量的10%。生產(chǎn)乙醇的原料來(lái)源有:小麥玉米,甘蔗木素纖維素木薯油替換。還可以避免對地下水造成污染。所以燃料乙醇是一植物的秸稈、枝葉、廢棄紙張和草類(lèi)等纖維物質(zhì),紅薯種“綠色能源”間以及利用現代生物技術(shù)、現代工程技術(shù)等對淀粉質(zhì)和2國外與國內燃料乙醇研究利用的對比糖蜜原料的現有酒精發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行革新,提高工藝技術(shù)水平,降低物耗和能耗,實(shí)現源頭減廢和清潔生產(chǎn),降低生產(chǎn)2.1乙醇汽油的使用程度和范圍不同1993年美國加州開(kāi)始實(shí)施了靈活燃油車(chē)輛成本,可進(jìn)一步增強燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟性和抗風(fēng)險能力Fuel Vehicle)計劃,制定了用于輕型車(chē)的E85(85%乙乙m汽油)和用于重型載貨汽車(chē)和公共汽車(chē)的E95、E003.2從我國國情看燃料乙醇的發(fā)展前景100%乙醇)等燃料規格。我國雖然是資源大國,但人均資源占有量遠落后于世界在巴西,燃料乙醇主要以?xún)煞N方式應用人均水平,雖是農業(yè)大國,但無(wú)論農產(chǎn)品的產(chǎn)量或質(zhì)量,或相關(guān)加工工業(yè)的技術(shù)水平都落后于發(fā)達國家。農業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(1)作為汽油的辛烷值增加劑,混合比例為22%;(2)作為純燃料使用(含水4%)構的布局也不是很合理。環(huán)境保護工作的力度不夠從我國基本國情出發(fā),考慮到現存車(chē)輛和加油裝置不需燃料乙醇作為推動(dòng)農業(yè)產(chǎn)業(yè)化的戰略產(chǎn)業(yè),必須依靠科任何改裝,油耗動(dòng)力基本不受影響,汽車(chē)尾氣的污染可大幅技進(jìn)步,在吸收國外成果和經(jīng)驗的基礎上,加強燃料乙醇生降低,又不消耗過(guò)多的糧食,燃料乙醇的加入量,初步確定產(chǎn)新技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和副產(chǎn)物深度加工研究工作,重點(diǎn)圍從體積分數為10%起步繞副產(chǎn)物進(jìn)行綜合利用研究。同時(shí)研究擴大燃料乙醇應用范圍和市場(chǎng),開(kāi)發(fā)新的原料來(lái)源。22燃料乙醇國家標準的比較我國于2001年4月2日正式頒布由國家質(zhì)檢總局負責隨著(zhù)化石資源漸趨枯竭油價(jià)進(jìn)一步高流國際原油價(jià)格制定的《變性燃料乙醇》(TB8350200)國家標準(見(jiàn)表)也有上漲的趨勢這給燃料乙醇的價(jià)格帶來(lái)了一定的升值空美國現行改性燃料乙醇規格( ASTMD480698)間同時(shí)也給燃料乙醇的發(fā)展帶來(lái)了歷史性的機遇。另外隨及我國變性燃料乙醇質(zhì)量指標21著(zhù)國內石油需式的講一步捏高以7竺替代能源為代表的國家前中國煤化工質(zhì)量指標(對比)實(shí)驗方源政策的一個(gè)方向項目美囚中國(美國CNMHG乙醇/%33使用和推廣燃料乙醇應做好以下幾個(gè)方面的工作:>92.192.1STMD550l(1)積極推廣含乙醇汽油,結合國情,積極做好相應的技術(shù)準備要完成乙醉汽油調和特性、動(dòng)力性能、經(jīng)濟性能、[曹湘洪.我國發(fā)展燃料乙醇和乙醇汽油應注意的若千向汽車(chē)發(fā)動(dòng)機材料適應性對汽車(chē)尾氣排放的影響和研究,建立題[.石油煉制與化工,2001,32(6):7~10.燃料乙醇及乙醉汽油的產(chǎn)品標準和測試方法,研究并制定從[12張曉陽(yáng)在中部汽車(chē)論壇上的演講[2南陽(yáng):河南天冠集國情出發(fā)的乙醇汽油調和、運輸、儲存的操作手冊。團2000(2)建立乙醇汽油調配中心,整頓、整改汽油銷(xiāo)售系統。[13]黃治玲.燃料乙醇的生產(chǎn)與應用化工科在做好各項技術(shù)準備的基礎上,率先選擇一氧化碳污染嚴技2003,11(4)4447重、93#汽油消費量較大的城市進(jìn)行試點(diǎn)[14]Kevin N Rask. Clean air and renewable fuels: the market(3)國家有關(guān)部門(mén)要認真研究支持燃料乙醇生產(chǎn)及乙醇for fuel ethanol in the US from 1984 to 1993[]: Energy汽油推廣使用的政策法規盡快制定相應的財政貼息等投資Economics,1998,(20):325-345政策和消費稅、增值稅減免等稅收政策建立相應的環(huán)保法[15劉敏鄧新忠,張宏宇美國及國內燃料乙醇應用現狀及規逐步擴大汽車(chē)尾氣的控制區域和限制MTBE的使用制定發(fā)展預測門(mén)山東化工,2001,30(10):2930燃料乙醇及乙醇汽油的國家標準和測試方法[6杜風(fēng)光,馮文生燃料乙醇發(fā)展現狀和前景展望[現代化工200626(2):69參考文獻:[7曾麟安玉興李奇偉以甘蔗為原料生產(chǎn)燃料酒精乙醇的[I Jacques K, Lyons T P, Kelsall D R. The Alcohol技術(shù)經(jīng)濟分析[門(mén)甘蔗糖業(yè)2006(2):1822Textbook[M. Third Edition, Nottingham University[8]黃治玲燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的全球發(fā)展概況化工管Press, Nottingham, United Kingdom, 1999: 257理,2002(3):34[2]Califomia Energy Commission staffs. U. S. energy industry [19]Von Sivers, Margareta: Zacchi, Guido. Ethanol fromproduction capacity outlook (August2001)[R]. Publicationlignocellulosics: a review of the economy[]. Bioresourceumber p60001-017:10.Technology,1996.562-3):131-[3]Canadian Renewable Fuels Association. Ethanol production [20 Moreira, Jose R Goldemberg, Jose, Alcohol program/n].inCanada[r].httpwww.greenfuels.orgethaprod.htmlEnergy Policy, 1999, 27 (4): 229-2454]韓飛.乙醇汽油的研究現狀與應用前景門(mén)遼寧化[21]韓德奇李偉張冬摔,徐國英燃料乙醇的生產(chǎn)進(jìn)展和應工2001,3011):493495用探討[化工技術(shù)經(jīng)濟2002,20(6):9155]劉全根乙醇汽油的應用U煉油設計200132(2):18-2122]《變性燃料乙醇》《車(chē)用乙醇汽油》國家標準發(fā)布實(shí)施[6]超青職業(yè)病知識介紹四乙基鉛中毒門(mén)勞動(dòng)保護,1988門(mén)中國石油與化工2001,(6):20(10):40[23劉期,何國慶利用木素纖維素生產(chǎn)燃料乙醇的微生物代I]陳井影,趙曉松,王玉軍甲基叔丁基醚(mtbe〕研究新進(jìn)展謝工程糧油加工與食品機械,2003,(8):67-69門(mén)吉林農業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,26(2):182-186[24劉鐵男中國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展門(mén)中國能源,2002,(3):[8] Collignon F, Poncelet G Comparative Vapor Phase Synthesis610of etbe from Ethanol and Isobutene over Different acid[25]傅學(xué)政,朱薇,管天球我國紅薯生產(chǎn)燃料乙醇的綜合效Zeolites [J]. Joumal of Catalysis, 2001, 202: 68-77.益分析M]湖南科技學(xué)院學(xué)報,2006,27(1):183-1859】湯士娟,付永濤淺談燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展門(mén)釀酒26周奇,倪計民乙醇燃料在我國應用前景的研究與展望[門(mén)2002,29(5):8587上海汽車(chē),2002,(2):32-36[0]韓德奇國內乙醇汽油的應用進(jìn)展及發(fā)展建議化工科技市場(chǎng),200225(4):12-16(★任編校:黃光文)On the advance and prospect of research of Fuel AlcoholZHANG Min CAO Yan-z LI Zhi-bin(Department of Chemistry, Hunan University of Science and Engineering, Yongzhou Hunan 425100, China)Abstract: In this paper introduced the application condition of alcohol in many countries such as America, Brazil, EU, andChina, and compared and analyzed the extent of application, and standard of fuel alcohol at home and abroad. and then showed theprospect of development of fuel alcohol industry based on the recourse crisis中國煤化工Key words: fuel Alcohol; research advances; compare; prospect of deyCNMHG