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    燃料酒精的發展現狀和研究趨勢

    時間:2020-09-05 16:11:20 綜合資料 我要投稿

    燃料酒精的發展現狀和研究趨勢

    燃料乙醇包括變性無水乙醇和含水乙醇。所謂變性無水乙醇是指對體積分數為95%左右的乙醇進一步脫水,再加上體積分數為5%的變性劑(一般為無鉛汽油或無鉛的烴類),使之成為水分含量小于0.8%、且不可食用的變性無水乙醇,它與汽油按一定比例混合,可作為車用燃料;而含水乙醇是純度為93.2%±0.6%的乙醇,能直接作為車用燃料。

    燃料酒精的發展現狀和研究趨勢

    目前,乙醇已不單是一種優良燃料,它已經成為一種優良的燃油品質改善劑被廣泛使用,作為一種新型的、可再生的清潔能源而越來越受到世人的重視。燃料乙醇既是一種清潔能源,又是一種良好的汽油增氧劑和辛烷值調和組分,用以代替四乙基鉛、甲基叔丁基醚(mtbe)和乙基叔丁基醚(etbe)。將乙醇調入汽油中,對降低汽車尾氣中的一氧化碳和烴基類化合物的含量很有效,可以起到凈化空氣的效果;同時,燃料乙醇是一種生物轉化的太陽能,燃燒后本質上不會增加空氣中二氧化碳的含量,不會增加溫室效應,是一種取之不盡、用之不竭的可再生資源。在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料,能節約石油、凈化空氣,轉化多余的糧食,為人類社會的可持續發展提供一條簡單有效的途徑。

    一、國外燃料乙醇銷售和使用情況

    1、美國玉米生產燃料乙醇產業鏈成熟

    美國燃料乙醇開發和使用時間較早,早在1930年,美國在加州首次銷售乙醇汽油。1973年的世界石油危機中,巴西、美國率先推行“汽油醇計劃”,自此美國燃料乙醇產業加速發展。年產量突破10億加侖用了10年時間(1984-1993年),突破20億加侖也用了10年時間(1993-2002年),而由20億至30億加侖僅僅用了2年時間(2002-2004年)。根據美國能源部的計劃,到2025年可再生物質生產的生物燃料將代替從中東進口的石油的75%,到2030年將用生物燃料代替現在汽油使用量的30%,屆時將需要燃料乙醇600億加侖,即約1.8億噸。

    目前,美國燃料乙醇生產量約占世界產量的33%。近年來生產使用情況及預測如下表所示。

    美國燃料乙醇使用情況及預測

    年份 使用量/(億加侖) 使用量/萬噸

    2000 16 484

    2003 28.1 850

    2004 34 1027

    2017 40 1211

    2017 56 1514

    2017 60 1800

    2012 75 2271

    2020 100 3000

    資料來源:美國能源部

    美國生產燃料乙醇的主要原料是玉米,基本90%以上的燃料乙醇企業建在玉米地里。生產工藝主要是全粒法(干法)階梯式連續發酵,其副產物干酒槽顆粒飼料(ddgs)可做牛的飼料。另外,有企業用溶劑將ddgs中所含油脂萃取出來,進一步制成生物柴油和甘油,也有企業將初餾塔釜底液進一步處理后,經復合纖維素酶酶解其中的纖維和半纖維素,分離后殘渣加工成蛋白飼料,酶解液進一步發酶制醋酸。醋酸可直接銷售,也可與乙醇生成醋酸乙酯,再氫解為乙醇,在這一系列反應中,葡萄糖將全部轉化為乙醇,而無co2析出,因此原料利用率大為提高。目前美國生產燃料乙醇的成本在0.33美元/升。

    美國推廣燃料乙醇取得的明顯成效中可以有所借鑒:一是政府的立法行為起到了實質性的推動作用;二是實行燃料乙醇與其他深加工產品聯產的方式,企業可以根據市場行情進行產出結構調整和品種調劑,從而做到平衡生產,實現生產裝置的穩定運行,經濟效益比較突出;三是燃料乙醇生產企業多數坐落在原料主產區,且產品深加工的資源和市場十分配套,美國的燃料乙醇企業建在玉米地里,能夠實現產品就地加工;四是農業生產實現了機械化,生產燃料乙醇的原料成本較低,同時,燃料乙醇產業的快速擴張又刺激了農業生產的迅猛發展,燃料乙醇企業和農民的收入一并得到了提高,實現了良性循環。

    2、巴西推廣燃料乙醇使用最為成功

    巴西是世界上推廣燃料乙醇最成功的國家,2017年,燃料乙醇占全國總能源消費量的76.41%,而在美國該比例為3.91%,泰國為1.88%,歐盟為1.19%,其它國家該比例均不足1%。08/09榨季巴西乙醇產量分別為251億升,預計09/10、10/11榨季乙醇產量將達258億升和297.7億升。巴西生產的甘蔗乙醇不僅在自己國家使用,也出口到其它地區,2017年巴西出口甘蔗乙醇30億升,占全世界甘蔗乙醇出口量的70%,其中58.9%是銷往美國,11.5%銷往荷蘭,其余銷往日本、瑞典等地。巴西農業部長羅伯托羅德里格斯宣布,到2017年,巴西計劃將乙醇燃料的年產量擴大到350億升,其中約100億升將用于出口。

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