乙醇汽油生产发展及政策分析Word格式.docx

1、汽油中添加一定量的变性燃料乙醇后，将对汽油的辛烷值、氧含量、蒸气压、蒸馏特性以及水溶性等性质产生明显的影响，这些性质的改变有可能影响到汽车发动机的正常工作。 增加辛烷值乙醇体积分数不同的乙醇汽油，其辛烷值增加的具体情况见图 1。乙醇为高辛烷值组分参加到汽油中以后对汽油的辛烷值有比拟大的影响。含无水乙醇 10%的乙醇汽油研究法辛烷值大约增加 3个单位，抗爆指数大约增加 2个单位。8 2021年湖南科技论坛低碳绿色化工技术论文集 2021年10月图1 加醇汽油辛烷值值乙醇参加量的变化 增加蒸气压和氧含量乙醇在 40:时的蒸气压为 18kPa，远低于汽油的蒸气压，但将乙醇添加到汽油中后，乙醇汽油的蒸

2、气压将升高。乙醇含量对乙醇汽油蒸气压的影响见图2。乙醇是含氧化合物，分子中富含质量分数35%的氧。如果以10%掺合比调到汽油中其氧含量将到达3.5%（/）。远优于国家现行车用汽油对含氧量的规定。图2乙醇含量，%/乙醇含量对乙醇汽油蒸气压的影响 水溶性无水乙醇和汽油有很好的互溶性能够以任意的比例溶解。 但是，如果乙醇含水， 乙醇和汽油的互溶性就会降低，乙醇分子之间能够产生氢键，并以二聚物的形式存在。当乙醇溶于汽油这种弱极性溶剂时，分子之间的氢键被削弱， 缔合度减小。由于水分子形成氢键的能力比乙醇强， 水分子的存在促进了水分子和乙醇分子的氢键缔合，实验说明含水量大于 0.75%时，水分子和乙醇分子

3、会形成复杂的缔和体，导致汽油和乙醇分层。实验还说明当乙醇的含水量大于 1.25%时，会导致分层明显。因此，一般要求乙醇含水量要小于0.5%。随着乙醇汽油中水含量的增加，相别离温度会明显提高。乙醇掺配于汽油中可提高汽油的溶水量 10%乙醇时其溶水量约 0.3%。乙醇可以吸收油箱和管线中的水，防止水在油箱中积累。然而，假设乙醇吸收过多的水，到达 0.4%-0.8%质量分数时，水和乙醇就2021年10月2021年湖南科技论坛低碳绿色化工技术论文集9会从汽油中别离出来，在油箱底部形成乙醇和水的混合物，就会给发动机的正常工作带来一定的困难，同时还会造成腐蚀。一般来说，车用乙醇汽油允许的水含量，与温度和乙

4、醇含量有关，温度越低水含量允许值越低，乙醇含量越低水含量允许值也越低。车用乙醇汽油相别离温度与乙醇含量关系见图 3。图3 乙醇汽油水含量与相别离温度的关系乙醇汽油在我国的开展初步研发1985年，云南省科委和云南交通科学研究所进行了60%乙醇汽油的发动机台架及行车试验。1986-1990年，福建省交通科学技术研究所开展了含醇混合汽油的应用研究；交通部公路科学研究所先后进行了不同比例乙醇汽油的应用研究。1987年，中国石化销售公司下属的中南销售公司、湖北省石油公司、广西石油公司等单位也列项对18%-22%乙醇汽油、5%乙醇柴油等进行营运应用试验。但因石油产品在产量和价格上具有较大优势而没有得到推广

5、应用。2001年4月份我国的变性燃料乙醇国家标准GB18350-2001和车用乙醇汽油国家标准GB18351-2001正式出台。2001年7月开始，河南天冠集团的小车、货车共105辆，全部改用车用乙醇汽油，历时7个月，行程130公里，乙醇汽油消耗量达380多吨，各类小车、货车行驶正常。政策和法规2001年4月份我国的变性燃料乙醇国家标准GB18350-2001和车用乙醇汽油国家标准GB18351-2001正式出台。2001年8月初，国家经贸委布置了开展乙醇汽油研究任务。2001年，国家计委已把搞好车用乙醇汽油推广使用试点作为调整和优化产业结构的重点工作来抓，争取在“十五期间在全国重点城市形成推

6、广使用的局面。2004年，为进一步调整能源消费结构，开发石油替代资源，改善汽车尾气排放和大气环境质量，促进农业生产、消费的良性循环和可持续开展，经国务院同意，近日，国家开展和改革委员会、公安部、财政部、商务部、国家税务总局、国家环境保护总局、国家工商行政管理总局、国家质量监督检验检疫总局等8部委联合发出通知，决定在我国局部地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。其中，车用乙醇汽油扩大试点期间的税收优惠政策如下：1对国家批准的吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠集团、安徽丰原生物化学股份和黑龙江华润酒精四个变性燃料乙醇生产企业，免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%的消费税。2上述四个生产企业生产调

7、配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返。为了扶持燃料乙醇生产，国家为四家定点生产企业提供的专项补贴为，每吨燃料乙醇的补贴在1000-2300元之间，视各地情况而定。据河南天冠燃料乙醇公司副总经理郭凯介绍，获得补贴后，企业燃料乙醇的利润率约为5%，处于保本微利状态。我国燃料乙醇的生产装置在国家原计委的统一安排下，在中国石油、中国石化两大集团的参与下，我国于2000年正式启动了燃10 2021年湖南科技论坛低碳绿色化工技术论文集 2021年10月料乙醇的生产与试用工作，按照新建厂与老厂改造相结合的精神，国家制定了燃料乙醇生产试点规划。根据这一规划，我国目前建成、正在建设和拟建设的燃料乙醇

8、装置如下表所示。表1我国燃料乙醇生产装置企业规模/万-1原料投资/亿元产品方案/万-1备注吉林燃料乙醇有限责任公司60玉米燃料乙醇：60；DDGS：年9月新建一期30万t/a31；工程玉米油：河南天冠企业集团30小麦30；2002年11月开工18安徽丰源生物化学股份公司32玉米，马铃薯黑龙江华润金玉酒精10年初完成改造山东东久集团非国家试点5021乙醇：50；年6月建成，可根据政策和市场情况转产燃料乙醇玉米毛油：；玉米胚芽粕：11 我国燃料乙醇和车用乙醇汽油的主要质量指标表2变性燃料乙醇质量指标外观清澈透明，无肉眼可见悬浮物和沉淀物乙醇体积含量，%甲醇体积含量，%实际胶质/mg.（100mL）

9、-1水体积含量，%无机氯以Cl-计-132酸度以乙酸计-156铜-1pH值表3车用乙醇汽油主要质量指标90号汽油93号汽油95号汽油RON909395抗爆指数8588铅-1馏程/10%7050%12090%190干点205残馏量，体积%2蒸汽压/kPa9月16日至3月15日883月16日至9月15日745诱导期/min480硫含量，%硫醇满足以下要求之一博士试验通过硫醇硫含量，%铜片腐蚀50，3h，级1水含量，质量分数%其他含氧化合物体积含量，%未检出乙醇汽油生产技术乙醇汽油是普通汽油组分与一定比例的燃料乙醇无水乙醇进行调和所形成的一种混合燃料。根据原料的不同，燃料乙醇生产技术可分为以稻米、玉

10、米、小麦、木薯、甘蔗、甜菜、甜高粱等淀粉质和含糖物质为原料的粮食乙醇生产技术和以秸秆、麦秸、稻草或木片等纤维质为原料的纤维乙醇生产技术。淀粉质燃料乙醇我国目前的燃料乙醇生产以粮食为原料。主要生产企业有：吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠企业集团、安徽丰源生物化学股份和黑龙江华润金玉酒精。这四家公司的总生产能力目前为112万t/a。其中，有些公司采用引进的先进技术和设备，如：黑龙江华润酒精采用奥地利HNT技术。而有的公司，如：河南天冠企业集团，那么具有酒精清洁生产工艺、工业沼气、废水处理等多项自主开发的专有技术。以淀粉质为原料的燃料乙醇生产工艺根本上是大同小异，都是在传统乙醇生产工艺中增加一个脱

11、水过程。原那么流程是：粉碎蒸煮糖化发酵蒸馏脱水加变性剂燃料乙醇。其中，加变性剂的过程是为了将无水乙醇变成不能食用的燃料乙醇，以防止将燃料乙醇作为食用乙醇出售，因为国家对燃料乙醇的生产进行补贴。以甘蔗、甜菜等含糖原料生产燃料乙醇时，可省去糖化过程。纤维质燃料乙醇为了以更低的本钱获得清洁能源，近年来国内外很多科研机构进行了以农作物纤维为原料生产燃料乙醇的研究并取得了突破性进展。纤维素生物质转化成乙醇的过程类似于谷物转化过程。纤维素必须先通过水解转化成糖份，然后通过发酵生成乙醇。纤维质原料含有纤维素和半纤维素比碳水化合物更难转化成糖。将纤维素转化成糖的两种常用方法是稀酸水解和浓酸水解，这两种方法都使

12、用硫酸。稀酸水解利用半纤维素和纤维素之间的差异分两步进行。第一阶段在较低的温度下进行，有利于半纤维素的转化；第二阶段在较高的温度下进行，有利于原料中纤维素局部的水解。浓酸水解工艺采用稀酸预处理，将半纤维素与纤维素别离。然后，将生物质枯燥，再参加浓硫酸。加水将酸稀释后加热以析出糖份，产生可以与残渣别离的胶体。采用色谱柱将酸与糖份别离。稀酸和浓酸工艺都有一些缺点。纤维素稀酸水解会产生大量副产物。浓酸水解生成的副产物较少，但废酸的循环利用使过程的本钱增加，而且使工艺更复杂。此外，硫酸的腐蚀性很强并且难以处理。浓硫酸和稀硫酸工艺均在较高的温度下运行100和220，因而可导致糖份衰变，降低碳资源的利用率

13、，并且最终降低了乙醇产率。逆流水解是一种新工艺，该工艺分两步进行。在第一阶段，纤维质原料从传送带进入卧式并流反响器。通入蒸汽将温度升高到180此处不加酸。经过大约8分钟的停留时间后，60%左右的半纤维素得到122021年10月水解。原料从反响器排出后进入第二段立式反响器， 操作温度为 225。在原料中参加浓度很低的稀硫酸，根据停留时间的长短，剩余的所有半纤维素和 60%到100%的纤维素得到水解。据美国国家可再生能源实验室NREL估计，该工艺可将葡萄糖产率提高到 84%，发酵温度提高到 55，发酵过程的乙醇产率达到95%。开发潜力最大的纤维乙醇生产工艺是酶水解工艺。在水解步骤中，将目前用于纺织

14、行业的斜纹布砂洗和清洁剂的纤维酶替代硫酸。纤维酶可在更低的温度3050下使用，从而减少了糖份的衰变。此外，通过对工艺的改良，现在可实现同步糖化与发酵SSF。在SSF工艺中，纤维素与发酵粉结合，在7纤维素水解后，必须通过发酵将其产生的糖份发酵以生产乙醇。 除了葡萄糖以外， 水解过程还将纤维素转化成其它六碳糖并将半纤维素转化成五碳糖， 这些糖份不容易通过自然有机物发酵成乙醇。 它们可通过基因工程酵母转化成乙醇，但乙醇产率不够高。上海华东理工大学能源化工系承当的列为国家 863重点科研工程的农林废弃物制取燃料乙醇研究课题已取得明显成果，开始进入工业性试验阶段。目前，国家已拨款 1700万元，用于“生

15、物质废弃物制取燃料乙醇技术工程的工业性试验，已建成年产燃料乙醇 600t的示范工厂。在 “十一五期间，将进一步扩大规模，到达年产燃料乙醇 3000t6000t。加拿大Iogen公司研究了玉米秸、柳枝稷软枝草 、芒属草大象草、燕麦/大麦秆、甘蔗渣、硬木片软木材等纤维质原料，并且已在渥太华建成中型装置，利用酶加工 40t/d麦秆，从 1t原料可生产约300L乙醇。2005年的乙醇生产本钱为美元/加仑左右约合 430美元/吨。对于15万t/a燃料乙醇装置，总固定投资约 亿美元，包括酶装置和发电装置。Iogen公司燃料乙醇工艺的原那么流程为： 纤维原料预处理酶水解别离发酵蒸馏纤维乙醇。在预处理阶段，用

16、锤式粉碎机将原料粉碎以增加酶化外表积。 在酶化过程中，原料中的纤维素被转化成糖。然后，通过发酵和蒸馏将糖制成乙醇。 在别离过程中别离出的木质素用于燃烧产生热能并发电； 而发酵后的废渣用于生产动物饲料。Iogen纤维乙醇工艺对原料的要求是，碳水化合物的含量必须大于 60%。最大加工能力可到达每年 75万吨原料。与淀粉质燃料乙醇工艺相比， Iogen公司的纤维质燃料乙醇工艺具有以下优势：1生产过程中不消耗化石燃料，而是使用装置的副产物所产生的能量；2技术新颖并且先进，而且最近已经开始工业化；3不用粮食作原料，原料丰富易得而且经济。 乙醇汽油乙醇汽油是将燃料乙醇与普通汽油按一定比例混配而形成的一种车

17、用燃料。 我国目前的车用乙醇汽油国家标准规定其中的乙醇含量体积分数为 10%0.5%。乙醇调入汽油后能改变汽油的辛烷值、氧含量、蒸气压、蒸馏特性以及水溶性等性质，但和催化裂化汽油、重整汽油、烷基化汽油等不同汽油组分的调和，性质改变的程度不同，因此应研究乙醇和各类汽油组分的调和性能。为减少乙醇汽油的周转次数、 保证质量，乙醇汽油的调和通常是在油库或调和中心进行， 且宜采用管道调和工艺进行调和， 不推荐使用调和罐调和方式。 车用乙醇汽油采用管道调和工艺时， 具体应根据生产操作的实际状况， 通过经济分析来决定是采用双泵多鹤管还是采用双泵单鹤管流程， 变性燃料乙醇和组分汽油通过一组多段数字式电动流量比

18、值调节阀， 通过计算机在线控制以及单组分定量功能实现车用乙醇汽油的在线调和，调和后的成品汽油通过鹤管装入汽车罐车运至加油站， 油库或调和中心内不应设置车用乙醇汽油储罐。由于乙醇与汽油的比例在 30%以下时互溶性较好。 因此，采用管道调和时不需要静态混合器。在调和的工艺制定中，必须遵守尽量简化过程，减少调和成品周转次数的原那么，以保证油品质量。在车用乙醇汽油的调和及储运过程中，应注意如下几点：1 严格监测变性燃料乙醇和组分汽油的质量指标，尤其是水含量；2021年10月 2021年湖南科技论坛低碳绿色化工技术论文集 132尽量减少车用乙醇汽油调和、输转的中间环节，以防止油品水含量增加，产生相别离；

19、3针对乙醇汽油的蒸气压高以及怕水的特性，建议乙醇汽油加油站采用密闭加油工艺，以减少油品损失和空气中水分进入油品中。4变性燃料乙醇和车用乙醇汽油的管道、容器、机泵和运输车辆，按专用的原那么考虑。乙醇汽油对汽车油箱、化油器等部件的有色金属、橡胶材料会产生不同程度的腐蚀。我国在用的汽车型号复杂，出厂年代跨度大，使用乙醇汽油带来的问题更为突出，只有在乙醇汽油中参加相应的添加剂，才能解决问题。以研究石油产品添加剂著称的石油化工科学研究院， 成功地研制出了乙醇金属腐蚀抑制剂。一般来说，车用乙醇汽油对汽车油箱及化油器等处的有色金属部件等有轻微的腐蚀作用， 可能对汽车相应的部件产生不良影响。针对乙醇汽油的腐蚀

20、性，可添加防腐剂来防止。此外还可对使用乙醇汽油的汽车的局部橡胶材料与以更换，如软管需更换为丁腈橡胶，密封件更换为含氟橡胶等。生物乙醇的开展根据统计，2007年全球生物乙醇产量已达4500万t，预计2021年前后将开展到2亿t，相当于现在世界石油生产量的5%。我国已有吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠集团、安徽丰原生物化学股份、黑龙江华润酒精4家燃料生物乙醇生产企业，根底产能132万t/a。根据国家“可再生能源中长期开展规划，我国非粮燃料生物乙醇产量在2021年将达200万t/a，在2021年将达1000万t/a。 粮制生物乙醇我国已建成的四家燃料生物乙醇企业主要以玉米为原料，其玉米耗量占全国玉

21、米总产量 2.43%2006年数据：玉米产量亿t/a，生物乙醇玉米单耗t/t，乙醇产量102万t/a。美国燃料生物乙醇玉米耗量占玉米总产量6%。近年我国玉米价格走高， 20062007年黑龙江玉米价格由 1300元/t增至1540元/t，同期吉林玉米价格由1270元/t增至1460元/t。美国是世界玉米出口大国， 2006年期货玉米价格涨幅为 50%，2007年3月又比上年同期增长 58%。为缓解玉米价格增长势头，巴西大量采用甘蔗为生物乙醇原料，美国也在 2007年增加玉米种植面积 15%，但这些仍未能抑制住玉米价格的涨势。作为粮食净进口国，我国刚推行燃料乙醇时主要用于消化陈化玉米、小麦等粮食

22、。粮食平安决定了开展生物乙醇应遵循 “不与人争粮、不与粮争地 原那么，因而从2006年起，国家停止新批玉米燃料乙醇企业，并大力鼓励开展非粮作物为原料开发燃料乙醇。 非粮生物乙醇据悉，我国可用于石油替代的非粮生物质原料有两类，一类是现即可用的薯类、甜高粱、甘蔗、木本作物和畜禽粪便及农产品加工产生的有机废水、 废渣、废糖蜜；另一类是尚待技术突破前方能进入商业化生产的作物秸秆、 林业剩余物和能源植物的纤维素原料。 据测算，这两类原料的年产燃料乙醇潜力分别为亿t和亿t，二者可替代石油 亿t，比现在进口量还要多。我国目前有关甜高梁与薯类原料制取燃料生物乙醇的研发工作幅度较大。 甜高梁秸杆原料制生物乙醇以

23、木质纤维素为原料制造燃料生物乙醇是我国当前技术开发的焦点。2005年，中国石油与山东省合作，在山东滨州市阳信县建成 3000t/a燃料乙醇中试工厂，原料为甜高梁茎杆。2006年6月山东省科技厅认定 “甜高梁茎杆生物水解发酵蒸馏一步法制取燃料乙醇系统 技术在国内领先。阳信乙醇中试厂新建 300m3连续固体粗蒸馏系统使固体发酵、渣料直接利用成为可能。固体发酵甜高梁茎杆含糖量 14%。2006年，滨州市阳信县高梁种植面积已达 万亩。2006年8月，“秸杆酶解发酵乙醇新技术及其产业化示范工程 在山东省东平县通过中科院组织的专家鉴定。该示范工程产能为燃料乙醇 3000t/a，由山东泽生生物科技与中科院过程工程研究所共同开发，工程首创秸杆无污染汽爆技术，并建成 110m3固态菌种发酵反响器，形成了工业生产工艺体系。2006年8月28日，河南天冠集团3000t/a纤维乙醇工程在河南省镇平开发区奠基。该项采用新型酒精发酵设备，使原料转化率大于18%，乙醇的秸杆单耗6t/t，工程投资5100万元。14 2021年湖南科技论坛低碳绿色化工技术论文集 2021年10月2007年9月28日，中国石油吉林燃料乙醇，在江苏省盐城地区东台市启动 3000t/a甜高梁茎杆