乙醇汽油生产发展及政策分析Word格式.docx
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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。
82021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
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%（ω/ω）。
远优于国家现行车用汽油对含氧量的规定。
图
2
乙醇含量，%〔ω/ω〕
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
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2021年湖南科技论坛——低碳绿色化工技术论文集
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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
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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/a
31；
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〕
50
21
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）-1
水体积含量，%
无机氯〔以Cl-计〕-1
≤32
酸度〔以乙酸计〕-1
≤56
铜-1
pH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
RON
≥90
≥93
≥95
抗爆指数
≥85
≥88
铅-1
馏程/℃
10%
≤70
50%
≤120
90%
≤190
干点
≤205
残馏量，〔体积〕%
≤2
蒸汽压/kPa
9月16日至3月15日
≤88
3月16日至9月15日
≤74
≤5
诱导期/min
≥480
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，
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
12
2021
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〔30℃~50℃〕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3000t~6000t。
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13
2〕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；
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，2006—2007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。
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。
142021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
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