燃料乙醇發(fā)展現狀及發(fā)展潛力

第40卷第7期廣州化工2012年4月Guangzhou Chemical IndustrApril 2012燃料乙醇發(fā)展現狀及發(fā)展潛力趙群…2·3,王紅巖,劉德勛,楊慎,董雷23Ⅰ中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京100083;2中國石油非常規油氣重點(diǎn)實(shí)驗室河北廊坊065007;3中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院麻坊分院,河北廊坊0650077°摘要:燃料乙醇具有安全、環(huán)保和可再生等優(yōu)點(diǎn)。美國和巴西等國原料充足,出臺多項扶持政策,在燃料乙醇發(fā)展方面走在世界前列。我國燃料乙醇在政府引導下穩步發(fā)展。我國非糧燃料乙醇仍有一定的發(fā)展潛力,但應結合原料供應情況,適度謹慎發(fā)展加強宏觀(guān)調控和政府監管,確保有計劃穩步實(shí)施;加強纖維素制乙醇技術(shù)攻關(guān),解決原料瓶頸關(guān)鍵詞:燃料乙醇;宏觀(guān)調控;優(yōu)惠政策;原料中圖分類(lèi)號:TQ51文獻標識碼:A文章編號:1001-9677(2012)07-0072-03Development Situation and Prospect of Ethanol FuelZHAO Qun. 3, WANG Hong-yan, LIU De-xun, YANG Shen, DONG Lei2. 3(1 College of Energy, China University of Geosciences, Beijing 1000832 Unconventional Oil Gas Key Laboratory, CNPC, Hebei Langfang 065007;3 Research Institute of Exploration Development- Langfang, CNPC, Hebei Langfang 065007; China)Abstract: Ethanol fuel was a kind of reproducible energy with advantages of safety and environmental protection. EUand Brazil etc. were rich in raw material for ethanol fuel production, and the ethanol fuel industry of these places was de-veloped in the front ranks of the world. Guided by the government, the ethanol fuel industry of China was developing witha steady pace in recent years. Ethanol fuel production with no grain had certain development potential in China, but itmust be developed with a proper pace according to the capability of raw material supply. Mocro- control and supervisingshould be strengthened to guarantee the steadily development in a planned way, and cellulose ethanol technology technolo-gy research should be strengthened to solve the problem of raw material supply problemKey Words: ethanol fuel; macro-control; preferential policy; raw material燃料乙醇,一般是指體積濃度達到99.5%以上的無(wú)水乙醇。占全球總產(chǎn)量的57%、33%,主要原因為起步早、政策導向明確燃料乙醇是燃燒清潔的髙辛烷值燃料。其優(yōu)點(diǎn)是辛烷值髙抗爆和原料充足。性能好減少礦物燃料對大氣的污染,是可再生能源;缺點(diǎn)是熱1.1美國燃料乙醇產(chǎn)量居世界之首值低、腐蝕金屬。燃料乙醇的生產(chǎn)主要包括發(fā)酵和脫水兩個(gè)過(guò)脫水后制成純度99.5%以上的無(wú)水乙醇不程:第一步,淀粉糖化后,通過(guò)發(fā)酵制成乙醇;第二步,乙醇通纖維素制乙醇技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的重要方向。纖維素燃料乙醇的生產(chǎn)工序包括:原料預處理、纖維素和半纖維素水解糖化,五碳糖與六碳糖的發(fā)酵,蒸餾脫水等。木質(zhì)纖維素先經(jīng)過(guò)化學(xué)或物理的方法進(jìn)行預處理,使纖維素與木質(zhì)素、半纖維素等分離;纖維素可水解為葡萄糖,半纖維素可水解成木糖、阿拉伯糖等單糖;五碳糖和六碳糖經(jīng)過(guò)發(fā)酵得到熟醪,再經(jīng)過(guò)蒸餾和脫水得到燃料乙醇2。圖1美國燃料乙醇產(chǎn)量(單位:萬(wàn)方)1國外燃料乙醇發(fā)展現狀1908年,美國人設計并制造了世界上第一臺純乙醇的汽車(chē)1930年乙醇/斤加州首次面市;1978據國際可再生燃料機構(GRFA),2010年全球燃料乙醇產(chǎn)量年含10%HH中國煤化工大規模使用;自20068580萬(wàn)方(6770萬(wàn)噸),2011年全球燃料乙醇產(chǎn)量約8800萬(wàn)方年起,美國超CNMHG料乙醇生產(chǎn)國。2010(6043萬(wàn)噸)。美國和巴西仍然是兩個(gè)最大的乙醇生產(chǎn)國,分別年,美國以玉米原料為主,生產(chǎn)燃料乙醇4900萬(wàn)方(3866萬(wàn)噸)作者簡(jiǎn)介:趙群(1979-),男,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)在讀博土研究生,現在中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院新能源研究所T作,主要從事新能源業(yè)務(wù)的發(fā)展戰略及規劃研究。第40卷第7期趙群等:燃料乙醇發(fā)展現狀及發(fā)展潛力(圖1),居世界第美國生產(chǎn)原料充足、政策導向明確,促進(jìn)燃料乙醇產(chǎn)量快速2我國燃料乙醇發(fā)展現狀增長(cháng)。美國燃料乙醇生產(chǎn)的原料十分充足,其玉米原料價(jià)格比我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)處于穩步推進(jìn)階段。2001年開(kāi)始,我國中國低50%以上,并且生產(chǎn)效率較中國高。優(yōu)惠政策(抵免三種先后在河南黑龍江開(kāi)始試用車(chē)用乙醇汽油,采取地方立法封閉聯(lián)邦所得稅)54美分/加侖(調配)5.4美分/加侖(E85銷(xiāo)售)10運行,當年消耗了147噸燃料乙醇。2007年12月中糧集團北美分/加侖(生產(chǎn))。頒布綜合能源法強制實(shí)施可再生能源比海燃料乙醇有限公司建成我國首個(gè)非糧燃料乙醇項目,原料以例。美國國會(huì )于2005年8月通過(guò)綜合能源法,推出可再生燃料木薯為主,產(chǎn)能為20萬(wàn)噸/年1。209年,我國燃料乙醇總產(chǎn)能達到182萬(wàn)噸年,總產(chǎn)量約171萬(wàn)噸,2010年產(chǎn)量達到195萬(wàn)而且每年遞增;2006年40億加侖/年(占汽油總量約2.8%)增噸(圖4)。加到2012年75億加侖/年3。1.2巴西燃料乙醇產(chǎn)量位列世界第二早在1989年,巴西產(chǎn)發(fā)酵酒精1200萬(wàn)噸,幾乎全部用來(lái)代替汽油。從那時(shí)起,巴西已經(jīng)不再進(jìn)口原油,少量國產(chǎn)原油還可150出口。2008年之前,巴西乙醇產(chǎn)量呈不斷增長(cháng)趨勢。2009年,受世界糖需求旺盛的影響,巴西乙醇產(chǎn)量下降6.0%6。巴西以甘蔗為生產(chǎn)原料,2010年生產(chǎn)燃料乙醇2800萬(wàn)方(2209萬(wàn)噸)(圖2),是全球燃料乙醇的第二大生產(chǎn)國和第一大出口國,所產(chǎn)乙醇80%用于國內消費,20%出口,美國是其主要出口地。2010圖4我國燃料乙醇產(chǎn)量(單位:萬(wàn)噸)中國石油和中國石化積極介入燃料乙醇生產(chǎn)。中國石油和中國石化為保障乙醇汽油的銷(xiāo)售,積極介入燃料乙醇生產(chǎn),參股建設多個(gè)燃料乙醇廠(chǎng)。中國石油控股建設吉林燃料乙醇廠(chǎng)是目1000前國內最大燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè),通過(guò)兩次改造,生產(chǎn)能力由30萬(wàn)噸/年擴建到50萬(wàn)噸/年;2009年生產(chǎn)燃料乙醇46萬(wàn)噸,累計生產(chǎn)217萬(wàn)噸。中國石化參股河南天冠、安徽豐原和廣西中圖2巴西燃料乙醇產(chǎn)量(單位:萬(wàn)方)糧燃料乙醇生產(chǎn)。兩大石油公司又配合國家完成了乙醇汽油推巴西是全球重要的蔗糖生產(chǎn)基地,在燃料乙醇生產(chǎn)的原料受原料限制,我國燃料乙醇生產(chǎn)成本相對較高。與美國和方面具有先天優(yōu)勢。甘蔗原料,傳統產(chǎn)業(yè),成本較低;污水直接巴西相比我國人口眾多、耕地面積有限燃料乙醇生產(chǎn)的原料還田,節省后處理成本;甘蔗渣熱電聯(lián)產(chǎn),攤薄生產(chǎn)成本。在政制約燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展。建年生產(chǎn)20萬(wàn)噸燃料乙醇能力,在巴策方面政府提供專(zhuān)項低息貸款,減免生物燃料稅賦,并對乙醇燃西需要完全成本為2500~3500元/噸,在美國需要完成本為料汽車(chē)減征工業(yè)產(chǎn)品稅。以法律為保障,加大市場(chǎng)監管力度。3300-50元噸,而在我國需要6200-6900元/噸市場(chǎng)管制是巴西生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)明顯特征,主要體現在大面積燃料乙醇的強制性消費其強制性法律推動(dòng)的作3我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)建議用十分突出。尤其是1975年出臺的《國家乙醇計劃》是世界上(1)我國非糧燃料乙醇發(fā)展具有一定空間,下一步發(fā)展需要最大的生物乙醇計劃,為巴西生物燃料乙醇的發(fā)展奠定了堅實(shí)結果原料供需有計劃穩步發(fā)展。我國是一個(gè)農業(yè)大國、人口大的基礎5國,人均耕地只有1.43畝,不足世界平均水平的40%。我國政1.3歐盟燃料乙醇產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展迅猛府提出發(fā)展生物能源“不與人爭糧、不與糧爭地”的原則,因此生產(chǎn)原料是制約生物液體燃料發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。以甘薯為例,中國甘薯產(chǎn)量約1億噸,按其中3000噸可用于生產(chǎn)燃料乙醇,平均8噸產(chǎn)1噸酒精,可生產(chǎn)燃料乙醇375萬(wàn)噸。我國非糧燃料乙醇仍有一定的發(fā)展潛力,但應結合原料供應情況,適度謹慎發(fā)展。發(fā)展過(guò)快,一哄而上,超越原料供應能力,價(jià)格大幅增長(cháng),必將產(chǎn)生與糧爭地的結果,同時(shí)也將損害整個(gè)行業(yè)發(fā)展。(2)加強宏觀(guān)調控和政府監管,確保穩步發(fā)展。結合生產(chǎn)原料供應情況,規劃實(shí)施好燃料乙醇的發(fā)展步伐。出臺適當的財圖3歐盟燃料乙醇產(chǎn)量(單位:萬(wàn)方)稅扶持政策,確保行業(yè)生產(chǎn)具有一定的經(jīng)濟效益。確定燃料乙歐盟燃料乙醇產(chǎn)業(yè)起步較晚,1993年燃料乙醇產(chǎn)量?jì)H為4,8醇在汽油/柴油中的參甘冱。加強燃料中國煤化工與人爭糧不25方噸法國10萬(wàn)噸:德國(60萬(wàn)噸電)20年歐燃料乙與糧爭地的原則,嚴4HCNMHG達到相關(guān)標醇產(chǎn)量達460萬(wàn)方(363萬(wàn)噸),2011年產(chǎn)量約550萬(wàn)方(434萬(wàn)準。噸)(圖3),全球發(fā)展速度最快。歐盟燃料乙醇生產(chǎn)以谷物為主(3)加強纖維素制乙醇技術(shù)攻關(guān)解決原料瓶頸。我國是世要原料,其中小麥約占1/3。(下轉第92頁(yè))廣州化工012年4月[3] Shiokawa T, Hattori Y, Kawano K, et al. Effect of Polyethylene glycollinker chain length of folate-linked microemulsions loading aclacino-myein a on targeting ability and antitumor effect in vitro and in vivo[ J]Clin Cancer Res,2005,11(5):2018-2025[4 Yonghua Zhang, et al. Pteroyl-y-glutamate- cysteine synthesis andits application in folate recaptor -mediated cancer cell targeting usingfolate-tethered liposomes. Analytical Biochemistry, 2004, 332: 16[5 Yoo Hs,delivery of doxorulnan aggregates stabilized by doxorubi-cin-PEG -folate conjugate[JJ. Control Release, 2004, 100(2): 247-56[6 Annapragada A, Natarajan JV, Jayaganesh V. Natarajan, et al. Controlled targeting of liposomal doxorubicin via the folate receptor in vitro圖6葉酸衍生物(最終產(chǎn)物)的HNMR譜圖(DMO為溶劑)[J. Control Release, 2003, 92(1-2):49-67Fig 6 H NMR of folic acid derivatives(the end produc[7]K. Ogawa, T. Mukai, Y. Arano, M. Ono, H. Hanaoka, S. Ishinothe solvent is DMso)H. Saji. Bioconjugate Chem., 2005由圖6可知,從低場(chǎng)到高場(chǎng)可清晰的看到一共14組質(zhì)子峰,[8]ASN. Murthy,CNR.Rao,BDN.Rao,P. Venkateswarlu. Trans,Far分別是1~14,其中8=2.5屬于DMSO的溶劑峰,而δ=3.35是aday Soc.,1962,58:855溶劑中含有的少量水的干擾峰。如圖左上角為最終產(chǎn)物的結構9]SM. Rozenberg,T. Nishio,T. Steiner. New J.Chem,199(23)式,含有氫的位置分別標記為1-14,與核磁譜圖一一對應。其中δ=1.42,屬于產(chǎn)物中SH的歸屬峰。[10]S. Chowdhury, N. Koshino, A. Canlier, KMizuoka,Y.Ikeda.In-org.him.Acta,2006(359):24723結論[1]魏欣,張惠展,黎占亭,等.三苯甲基保護的巰烷臂寡核苷酸的合成及熒光標記[J].華東理工大學(xué)學(xué)報,2001,27(4):353-356本文以巰基乙醇為原料,通過(guò)對巰基的保護和脫保護以及[12] Tyagi S, Kramer Fr. Molcular beacons: probe that fluoresces upon hy-酯化反應得到了葉酸的衍生物,并結合紅外、紫外和核磁等對其bridization[J]. Nature Biotechnology, 1996, 14: 303-308結構進(jìn)行表征,得出以下結論[13]Christopher P. Leamon, et al. Synthesis and biological evaluation of(1)在堿性條件下,巰基乙醇中的巰基活性比羥基活性大;EC20: A new folate -derived, 99mTc- based radiopharmaceutical(2)在催化劑的作用下,保護后的巰基乙醇和葉酸可以發(fā)生Biocojugate Chem., 2002(13): 200-210酯化反應,且葉酸衍生物的熒光特性增強。[ 14] Albert o Gabiz on, Hilary Shmeeda, Aviva T, et al. Tumor cell targe-本研究的成果在葉酸靶向腫瘤診斷藥物的研究方面具有潛ing of liposome -entrapped drugs with phospholipid anchored folicacid-PEG conjugates [ J]. Adva Drug Delivery Rev, 2004, 56(8)在的應用價(jià)值。1177-119[15] J. Zhang a, b, s. Rana a, b, R. S. Srivastava a, c, et al. On the參考文獻chemical synthesis and drug delivery response of folate receptor-activa-1]高曉寧,唐鎖勤.葉酸受體極其在介導藥物靶向腫瘺細胞治療中的ted, polyethylene glycol -functionalized magnetite nanoparticles [J應用中國實(shí)驗血液學(xué)雜志,2005,13(5):911-914Acta Biomaterialia, 2008(4): 40-48[21 Roy EJ, Gawli U, OrB A, KranzD M. Folate-mediated targeting ofcells to tumors[ J]. Adv Drug Deliv Rev., 2004, 56(8): 1219-1231(上接第73頁(yè))界第一大秸稈生產(chǎn)國,年產(chǎn)量約8億噸,約占世界總產(chǎn)量的6] a Sweeter Altermative for Whom? Sugarcane Ethanol Production and18%。其中,可集中用于生產(chǎn)燃料乙醇的秸稈資源8935萬(wàn)噸,按Rural Livelihoods in Northeast Brazil[ R]. American University, 20108噸秸稈產(chǎn)1噸乙醇計算,可生產(chǎn)燃料乙醇1000萬(wàn)噸以上。[7]張智先國內燃料乙醇加工業(yè)現狀及發(fā)展趨向{J.糧食論壇,2010參考文獻(11):17-201]岳國君,董紅星,劉文信,等燃料乙醇工藝的化學(xué)工程分析[]8]丁聲俊.我國發(fā)展生物燃料乙醇的長(cháng)久大計[J].糧食與食品工化工進(jìn)展,2011,30(2):144-149業(yè),2010,17(3):1-5[2]林海龍,武國慶,羅虎,等我國纖維素燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀9]郝小明我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[J.產(chǎn)業(yè)觀(guān)察,2010(4)[J].糧食與飼料工業(yè),2011(1):30-33[3 US Biofuel Standards and Regulations[ R]. International Conference on10]強冰清,蔣中國煤化工原料供應模式及政策Biofuels Standards, 2007 :8-12.探析[[4] Trends in Bioenergy Law and Policy[R]. Victor Mosoti Development11]張琳CNMHG生產(chǎn)燃料乙醇的工藝現狀及脫水技術(shù)改進(jìn)[打.現代化工,2010,30(2):15-20[5] ETHANOL AND BIODIESEL IN BRAZIL[R]. STANDARDS, TECH-NICAL REGULATIONS, 2007: 9-11