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燃料乙醇的生產進展和應用

時間:2020年06月05日 所屬分類:推薦論文 點擊次數:

摘要:乙醇是我國現今比較新型的一種節能燃料,其在使用過程中不會對環境構成嚴重的污染,不過在乙醇制備過程中,由于其需求量較大,在制備過程中會涉及到化學工程的使用,這就需要工作人員熟練的掌握化學工程的內容和操作,明確其中的重點事項,以確保燃料

  摘要:乙醇是我國現今比較新型的一種節能燃料,其在使用過程中不會對環境構成嚴重的污染,不過在乙醇制備過程中,由于其需求量較大,在制備過程中會涉及到化學工程的使用,這就需要工作人員熟練的掌握化學工程的內容和操作,明確其中的重點事項,以確保燃料乙醇制備的有效性。討論了目前其發展趨勢和應用,旨在為燃料乙醇生產的產業化、經濟化及可持續化發展提供相關的理論依據。

  關鍵詞:燃料乙醇;生產技術;應用

燃料乙醇

  一、燃料乙醇生產工藝概述

  燃料乙醇的生產方法主要分為化學法和生物法,化學法主要是乙烯路線和合成氣路線,生物法主要是生物質原料通過水解發酵等工藝轉化燃料乙醇,也稱為生物乙醇。生物發酵法是目前制取燃料乙醇最主要的方法。生物乙醇的生產工藝主要取決于所采用的生物質原料,不同生物質原料的乙醇生產工藝不盡相同。例如,利用含淀粉的生物質材料生產乙醇時,碾磨、液化以及糖化工藝必不可少;利用木質纖維素類生物質生產乙醇時,預處理和水解為常用工藝;而用糖類物質生產乙醇時,碾磨、預處理和糖化工藝步驟就不需要進行。此外,如果在反應過程混入了有毒物質,還需考慮添加解毒工藝。

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  二、燃料乙醇生產進展狀況

  按照技術和工藝的發展進程,目前業界一般將燃料乙醇分為以下幾類:以玉米、小麥等糧食作物為原料的第1代糧食乙醇;以木薯、甘蔗、甜高粱莖稈等經濟作物為原料的第1.5代非糧乙醇;以玉米芯、玉米秸稈等纖維素物質為原料的第2代纖維素乙醇以及以微藻中碳水化合物為原料的第3代微藻乙醇。第1代和第1.5代燃料乙醇均屬于淀粉基乙醇。第2代纖維素乙醇使用纖維素物質為原料,經預處理后通過高轉化率的纖維素酶,將原料中的纖維素轉化為可發酵的糖類物質,然后經特殊的發酵法制造燃料乙醇,在技術上同糧食乙醇和非糧乙醇存在較大的差別,在原料上也脫離了農作物的范疇,而利用玉米芯、玉米秸稈等農林廢棄物,充分發掘生物質資源的價值,目前是燃料乙醇的新興研究方向,并且已有國內企業規;慨a。

  第3代燃料乙醇以微藻中含有的淀粉、纖維素、半纖維素等大量碳水化合物為原料。微藻具有遠高于陸生植物的光合效率,生長周期短,原料生產方面較傳統作物有巨大優勢;同時微藻生長過程中以大氣中的CO2為主要碳源,對減少溫室氣體排放具備極大的價值。微藻乙醇目前還處于研發階段,各項技術瓶頸逐步攻克中,還未達到工業化生產水平。目前我國燃料乙醇的主要生產方式有玉米乙醇、纖維質乙醇以及煤制乙醇三類路線,而其中玉米乙醇和纖維質乙醇屬于生物質發酵制燃料乙醇不同發展階段的工藝,可歸為生物質乙醇大類。

  三、我國發展燃料乙醇面臨的問題

  1.乙醇汽油應用的技術問題

  乙醇的親水性大于親油性,容易因吸水而造成分層現象,因此,要嚴格控制乙醇汽油使用的各個環節中的游離水,以保證乙醇汽油的正常使用;乙醇的汽化潛熱大,會影響摻醇燃料的蒸發,不利于汽車加速,且低溫條件下會使發動機啟動性能變差;乙醇汽油的穩定性差,因此必須對乙醇汽油的儲運等相關設施進行改造、建設;燃料乙醇的生產技術還比較落后,無論是生產工藝、環境保護,還是能源消耗、原材料轉化效率等都落后于美國和巴西。

  2.是原料資源基礎總體薄弱問題

  主要原因是,在奉行“不與人爭糧、不與糧爭地”的大原則下,生物燃料乙醇的原料非糧化發展主要依靠邊際土地的開發利用,而我國可利用邊際土地資源潛力不清,難以根據邊際土地的資源量對燃料乙醇發展做出科學的規劃和布局;其次我國在優良種質資源選育、能源植物的選育栽培等原料基礎培育技術方面也有待提高。

  3.乙醇汽油生產的經濟問題

  目前,生產成本過高是制約我國生物燃料乙醇產業發展的主要因素。例如,吉林燃料乙醇廠是目前國內以玉米為原料制備乙醇水平較高的,采用的全部是國外的先進技術設備,就是這樣的一家企業,生產1噸生物燃料乙醇要消耗的玉米量為3.1t,要消耗的標準煤為0.5~0.6t,要消耗水8t左右,這個耗能遠遠高于美國,如美國生產1噸生物燃料乙醇

  只消耗標準煤0.4t。對于我國四家生產燃料乙醇的基地,生產1t燃料乙醇的綜合成本在7000元以上,這要比美國高出17%。隨著煤、電及原料價格的上漲,燃料乙醇的成本還會上升。因此,要加快燃料乙醇產業的發展,必須發展其生產工藝。

  4.市場監管規范不健全

  目前,生物燃料乙醇行業尚缺乏添加比例檢測控制方法、添加量統計核算機制、乙醇汽油使用安全性能的權威檢測手段以及強制添加激勵措施等。由于對強制添加生物燃料乙醇區域缺乏有效的監管措施,致使大量非生物燃料乙醇開始進入生物燃料乙醇汽油市場,這在一定程度上打破了市場的有序性。

  四、中國燃料乙醇發展建議

  1.乙醇汽油推廣市場化步伐將進一步加快

  按照國家發改委、國家能源局等十五部門聯合印發的《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》(以下簡稱“《實施方案》”),到2020年,在全國范圍內推廣使用車用乙醇汽油,基本實現全覆蓋。按照現有汽油市場需求測算,未來的燃料乙醇需求總量預計將超過1100萬噸,將帶動原料產業及乙醇生產企業的快速發展。目前,國家對燃料乙醇產業政策支持力度不斷加大,東北出臺玉米深加工補貼政策,酒精項目建設熱情空前高漲,正在新擴建酒精項目產能已達560萬噸,其中中糧集團在建產能達335萬噸,其他企業在建產能225萬噸,國內燃料乙醇產量將大幅提升,下一步乙醇發展應利用好國內國外兩個市場、兩種資源,進一步開放國內市場,引導企業通過供需影響資源價格,以市場價格平衡產品產量,全力推動燃料乙醇的市場化發展。

  2.非糧燃料乙醇將成為重點發展方向

  當前,糧食庫存較高主要受前些年高收儲價格影響,在國家大力推進農業供給側改革之后,不斷優化糧食產區和產品結構,保障國家糧食安全,調節供需矛盾。以乙醇汽油推廣為契機,以糧作為原料生產燃料乙醇,解決國內陳化糧高庫存問題,僅是乙醇汽油推廣的階段性目標。

  3.加強市場監管、維護產業秩序

  為了保證新的車用乙醇市場推廣工作按計劃區域和時限完成,在擴大推廣使用車用乙醇汽油階段,仍然按照“定點生產、定向流通、封閉運行、國家定價”的產業政策執行,已推廣區域仍按照既有的運行模式操作,新增及利舊生物燃料乙醇產能應為新推廣區域服務,不打破現有成熟市場的供應格局,既調動了新市場開發的積極性,又維護了已推廣車用乙醇汽油市場的穩定運行。未來,隨著車用乙醇汽油全國推廣的實現,逐步推動生物燃料乙醇供需的市場化進程。

  結束語:燃料乙醇的應用不僅能夠緩解能源危機,且能夠顯著降低有害氣體排放,是目前最為現實可行的生物能源形式。乙醇燃料在其發展的過程中雖然也存在一些這樣或那樣的問題,但是不可再生能源必將被可再生能源所替代這一發展趨勢是不可扭轉的。我們相信,燃料乙醇的發展是符合時代發展需求的,我們要做的就是最大程度的發揮其優勢為人類服務,而努力減小其在發展過程中潛在的負面影響。

  參考文獻:

  [1]生物燃料乙醇生產應用將獲推廣[J].化工時刊,2018,32(03):30.

  作者:宋思琦

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