燃料乙醇研究概况及发展前景

第28卷第4期湖南科技学院学报Jourmal of Hunan University of Science and EngineeringApr 2007燃料乙醇研究概况及发展前景张敏曹燕子李志斌(湖南科技学院生命科学与化学工程系,湖南永州425100)摘要:介绍了美国、巴西、欧共体等世界主要燃料乙醇应用国家及中国的燃料乙醉使用情况,对比分析了国内外燃料乙醇的应用程度和国家标准,从能源危机与环境保护的角度出发,展望了燃料乙醇工业的发展前景关键词:燃料乙醇;研究进展;对比;发展前景中图分类号:06-1文献标识码:A文章编号:1673-2219(2007)04008903乙醇俗称酒精,它以玉米、小麦、薯类、糖蜜等为展计划”叫,作为重要能源战略美国还制定了相关的法律原料经发酵、蒸馏而制成,所谓燃料乙醇是指对浓度为95%和扶持政策1.如1990年美国国会通过的空气清净法修正左右的乙醇进一步脱水,再加上5%体积分散(一般为无铅案,该法案的实施对燃料乙醇的推广提供了非常重要的汽油或无铅的烃类)的变性剂使之成为水分小于0.8%,且政策支持不可食用的变性无水乙醇4引2005年8月8日美国出台的《新能源法案》正式生效燃料乙醇既是一种清洁能源,又是一种良好的汽油增氧这些措施进一步推动了美国燃料乙醇产业的快速发展吗。剂和辛烷值调和组分,用以代替四乙基铅和甲基叔丁基醚美国政府实施燃料乙醇政策以来促进了美国农业的发(MTBE)或乙基叔丁基醚(ETBE)围,乙醇调入汽油对展,改善了环境,减少了原油进口,为社会提供了大量就业降低汽车尾气中的一氧化碳含量很有效起到净化空气的效机会果同时,乙醇用粮食制造,是一种生物转化的太阳能,是2巴西发展燃料乙醇的计划和获利种取之不尽,用之不竭的可再生资源,在汽油中加入一定巴西政府大力发展燃料乙醇行动计划源于1975年,比例的乙醇作燃料,能节约石油净化空气,转化多余粮食,是出于国家能源安全和经济发展考虑,二是为了促进国内农为人类社会的可持续发展提供一条简单有效的途径。业种植业的发展和保护农民利益,三是为本国发展绿色可再从20世纪70年代中期开始,利用生物技术和可再生资生能源创出新路和保护环境"1源(生物源)进行乙醇工业化生产,并以此作为石油能源的几十年来实施的燃料乙醇计划,给巴西带来很大收益替代物成为各国的研究热点。我国在《国民经济和社会发一是形成了独立的经济能源运行系统;二是刺激了农业、乙展第十个五年计划纲要》中对使用乙醇汽油提出了明确要醇相关行业的大发展;三是大气和生态环境得到明显改善求,国家有关部门已将其作为调整和优化产业结构的重点工13欧共体国家的乙醇产业欧盟燃料乙醇2004年的消耗量为175万吨,2005年1国外对燃料乙醇的研究与利用状况乙醇用于燃料市场的需求有较大增长欧盟生物燃料计划驱1.1美国燃料乙醇应用现状及发展动了这一需求。计划要求到2010年这一比例将提高到美国是世界上燃料乙醇的主要生产国,1930年乙醇5175%体积分数)16。可替代能源将占12%的份额,这有油混合燃料在美国国内布拉斯加州首次面市。20世纪70年可能引起人们对酒精的更大兴趣代以来,在石油危机的背景下,美国为减少对进口原油的依欧共体积极发展燃料乙醇是因为如下六点:(1)石油价赖,从寻找替代能源的角度出发,联邦政府制定了“乙醇发格的不断上涨;(2)尽量减少对石油的依赖;(3)尽可能增加就业机会;(4)将资金留在本国;(5)乙醇汽油提高了汽收稿日期:2007-03-05油的动力性能;(6)减轻环境污染的程度国。基金项目:湖南省永州市科技局资助项目湖南科技学1.4我国燃料乙醇的发展研究院大学生课题资助项目.湖南省自然科学基金项目fV凵中国煤化工能建设(06J50021)和湖南省重点学科建设项目(2006180资助。作者简介:张敏(1956-),女,湖南陵人,湖南科cNMH属老开始试用车技学院生命科学与化学工程系教授,从事化学教学与精细化用乙醇汽油的发展很快,并已具有一定的规模。推广使用车学品合成研究用乙醇汽油已作为我国的一项战略举措,随着车用乙醇汽油甲醇/%≤0.5在全国范围的使用,必将为我国创造出更巨大的经济效益和水分隔≤10≤0.8ASTM社会效益到。实际胶质(100mly'≤50≤5.0ASTM205年2月颁布了《可再生能源法》国家以立法的形式鼓励包括燃料乙醇在内的生物质液体燃料的发展。由于燃无机氟(以ClASTM≤32料乙醇的生产渐趙多样化因此不会造成对某一种原料的过分依赖而且随着科技的进步,纤维乙醇的开发成功燃料乙≤0.1≤0.08ASTMD1688醇的生产不会对国家粮食安全造成威胁6。酸度(以乙酸计<0ASTMDl613142我国推广使用燃料乙醉的意义PH值65~90乙醇已不单是一种优良燃料,它已经成为一种优良的燃改性剂质量分数>1:951.95油品质改善剂被广泛使用作为一种新型的,可再生清洁能源而越来越受到世人的重视。在我国推广使用车用乙醇≤4.76汽油主要有如下三个重要意义清澈透|清澉透明,无肉外观无悬眼可见悬浮物和是可级解石油紧缺矛盾。目前我国为石油净进口国,沉淀物如果我国向美国一样每年使用约500万吨的燃料乙醇,替代等量的汽油,每年可节省外汇15亿美元《变性燃料乙醇标准》规定燃料乙醇与变性剂的体积混合比应为1002~100:5,即变性剂在燃料乙醇中的体积分数是可有效解决玉米等粮食的转化,促进农业生产的良为1.95%~476%,该比例与美国标准规定相同;水质量分性循环。我国是一个农产品生产和消费大国,发展车用乙醇汽油,可有效解决玉米等粮食作物的转化,形成一个长期、数不大于08%,水含量的要求比美国还要严格。阳212稳定、可控的粮食消费市场,使国家又拥有了一个可靠的粮3燃料乙醇工业前景与展望食调控手段,有助于增加和稳定农民收入,实现农业生产的良性循环,为农业产业化探索一条新途径。31乙醇生产的原料来源是有利于环境的改善。使用车用乙醇汽油,可以使汽世界上乙醇的生产来源有两种,第一种是发酵法,占总车尾气污染水平平均降低30%以上;清洁汽车引擎,减少机产量的90%,第二种是化学合成法,占总产量的10%。生产乙醇的原料来源有:小麦玉米,甘蔗木素纤维素木薯油替换。还可以避免对地下水造成污染。所以燃料乙醇是一植物的秸秆、枝叶、废弃纸张和草类等纤维物质,红薯种“绿色能源”間以及利用现代生物技术、现代工程技术等对淀粉质和2国外与国内燃料乙醇研究利用的对比糖蜜原料的现有酒精发酵过程进行革新,提高工艺技术水平,降低物耗和能耗,实现源头减废和清洁生产,降低生产2.1乙醇汽油的使用程度和范围不同1993年美国加州开始实施了灵活燃油车辆成本,可进一步增强燃料乙醇产业的经济性和抗风险能力Fuel Vehicle)计划,制定了用于轻型车的E85(85%乙乙m汽油)和用于重型载货汽车和公共汽车的E95、E003.2从我国国情看燃料乙醇的发展前景100%乙醇)等燃料规格。我国虽然是资源大国,但人均资源占有量远落后于世界在巴西,燃料乙醇主要以两种方式应用人均水平,虽是农业大国,但无论农产品的产量或质量,或相关加工工业的技术水平都落后于发达国家。农业的产业结(1)作为汽油的辛烷值增加剂,混合比例为22%;(2)作为纯燃料使用(含水4%)构的布局也不是很合理。环境保护工作的力度不够从我国基本国情出发,考虑到现存车辆和加油装置不需燃料乙醇作为推动农业产业化的战略产业,必须依靠科任何改装,油耗动力基本不受影响,汽车尾气的污染可大幅技进步,在吸收国外成果和经验的基础上,加强燃料乙醇生降低,又不消耗过多的粮食,燃料乙醇的加入量,初步确定产新技术的研究、开发和副产物深度加工研究工作,重点围从体积分数为10%起步绕副产物进行综合利用研究。同时研究扩大燃料乙醇应用范围和市场,开发新的原料来源。22燃料乙醇国家标准的比较我国于2001年4月2日正式颁布由国家质检总局负责随着化石资源渐趋枯竭油价进一步高流国际原油价格制定的《变性燃料乙醇》(TB8350200)国家标准(见表)也有上涨的趋势这给燃料乙醇的价格带来了一定的升值空美国现行改性燃料乙醇规格( ASTMD480698)间同时也给燃料乙醇的发展带来了历史性的机遇。另外随及我国变性燃料乙醇质量指标21着国内石油需式的讲一步捏高以7竺替代能源为代表的国家前中国煤化工质量指标(对比)实验方源政策的一个方向项目美囚中国(美国CNMHG乙醇/%33使用和推广燃料乙醇应做好以下几个方面的工作:>92.192.1STMD550l(1)积极推广含乙醇汽油,结合国情,积极做好相应的技术准备要完成乙醉汽油调和特性、动力性能、经济性能、[曹湘洪.我国发展燃料乙醇和乙醇汽油应注意的若千向汽车发动机材料适应性对汽车尾气排放的影响和研究,建立题[.石油炼制与化工,2001,32(6):7~10.燃料乙醇及乙醉汽油的产品标准和测试方法,研究并制定从[12张晓阳在中部汽车论坛上的演讲[2南阳:河南天冠集国情出发的乙醇汽油调和、运输、储存的操作手册。团2000(2)建立乙醇汽油调配中心,整顿、整改汽油销售系统。[13]黄治玲.燃料乙醇的生产与应用化工科在做好各项技术准备的基础上,率先选择一氧化碳污染严技2003,11(4)4447重、93#汽油消费量较大的城市进行试点[14]Kevin N Rask. Clean air and renewable fuels: the market(3)国家有关部门要认真研究支持燃料乙醇生产及乙醇for fuel ethanol in the US from 1984 to 1993[]: Energy汽油推广使用的政策法规尽快制定相应的财政贴息等投资Economics,1998,(20):325-345政策和消费税、增值税减免等税收政策建立相应的环保法[15刘敏邓新忠,张宏宇美国及国内燃料乙醇应用现状及规逐步扩大汽车尾气的控制区域和限制MTBE的使用制定发展预测门山东化工,2001,30(10):2930燃料乙醇及乙醇汽油的国家标准和测试方法[6杜风光,冯文生燃料乙醇发展现状和前景展望[现代化工200626(2):69参考文献:[7曾麟安玉兴李奇伟以甘蔗为原料生产燃料酒精乙醇的[I Jacques K, Lyons T P, Kelsall D R. The Alcohol技术经济分析[门甘蔗糖业2006(2):1822Textbook[M. Third Edition, Nottingham University[8]黄治玲燃料乙醇产业的全球发展概况化工管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. 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