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燃料乙醇的生产进展和应用

时间:2020年06月05日 所属分类:推荐论文 点击次数:

摘要:乙醇是我国现今比较新型的一种节能燃料,其在使用过程中不会对环境构成严重的污染,不过在乙醇制备过程中,由于其需求量较大,在制备过程中会涉及到化学工程的使用,这就需要工作人员熟练的掌握化学工程的内容和操作,明确其中的重点事项,以确保燃料

  摘要:乙醇是我国现今比较新型的一种节能燃料,其在使用过程中不会对环境构成严重的污染,不过在乙醇制备过程中,由于其需求量较大,在制备过程中会涉及到化学工程的使用,这就需要工作人员熟练的掌握化学工程的内容和操作,明确其中的重点事项,以确保燃料乙醇制备的有效性。讨论了目前其发展趋势和应用,旨在为燃料乙醇生产的产业化、经济化及可持续化发展提供相关的理论依据。

  关键词:燃料乙醇;生产技术;应用

燃料乙醇

  一、燃料乙醇生产工艺概述

  燃料乙醇的生产方法主要分为化学法和生物法,化学法主要是乙烯路线和合成气路线,生物法主要是生物质原料通过水解发酵等工艺转化燃料乙醇,也称为生物乙醇。生物发酵法是目前制取燃料乙醇最主要的方法。生物乙醇的生产工艺主要取决于所采用的生物质原料,不同生物质原料的乙醇生产工艺不尽相同。例如,利用含淀粉的生物质材料生产乙醇时,碾磨、液化以及糖化工艺必不可少;利用木质纤维素类生物质生产乙醇时,预处理和水解为常用工艺;而用糖类物质生产乙醇时,碾磨、预处理和糖化工艺步骤就不需要进行。此外,如果在反应过程混入了有毒物质,还需考虑添加解毒工艺。

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  二、燃料乙醇生产进展状况

  按照技术和工艺的发展进程,目前业界一般将燃料乙醇分为以下几类:以玉米、小麦等粮食作物为原料的第1代粮食乙醇;以木薯、甘蔗、甜高粱茎秆等经济作物为原料的第1.5代非粮乙醇;以玉米芯、玉米秸秆等纤维素物质为原料的第2代纤维素乙醇以及以微藻中碳水化合物为原料的第3代微藻乙醇。第1代和第1.5代燃料乙醇均属于淀粉基乙醇。第2代纤维素乙醇使用纤维素物质为原料,经预处理后通过高转化率的纤维素酶,将原料中的纤维素转化为可发酵的糖类物质,然后经特殊的发酵法制造燃料乙醇,在技术上同粮食乙醇和非粮乙醇存在较大的差别,在原料上也脱离了农作物的范畴,而利用玉米芯、玉米秸秆等农林废弃物,充分发掘生物质资源的价值,目前是燃料乙醇的新兴研究方向,并且已有国内企业规模化量产。

  第3代燃料乙醇以微藻中含有的淀粉、纤维素、半纤维素等大量碳水化合物为原料。微藻具有远高于陆生植物的光合效率,生长周期短,原料生产方面较传统作物有巨大优势;同时微藻生长过程中以大气中的CO2为主要碳源,对减少温室气体排放具备极大的价值。微藻乙醇目前还处于研发阶段,各项技术瓶颈逐步攻克中,还未达到工业化生产水平。目前我国燃料乙醇的主要生产方式有玉米乙醇、纤维质乙醇以及煤制乙醇三类路线,而其中玉米乙醇和纤维质乙醇属于生物质发酵制燃料乙醇不同发展阶段的工艺,可归为生物质乙醇大类。

  三、我国发展燃料乙醇面临的问题

  1.乙醇汽油应用的技术问题

  乙醇的亲水性大于亲油性,容易因吸水而造成分层现象,因此,要严格控制乙醇汽油使用的各个环节中的游离水,以保证乙醇汽油的正常使用;乙醇的汽化潜热大,会影响掺醇燃料的蒸发,不利于汽车加速,且低温条件下会使发动机启动性能变差;乙醇汽油的稳定性差,因此必须对乙醇汽油的储运等相关设施进行改造、建设;燃料乙醇的生产技术还比较落后,无论是生产工艺、环境保护,还是能源消耗、原材料转化效率等都落后于美国和巴西。

  2.是原料资源基础总体薄弱问题

  主要原因是,在奉行“不与人争粮、不与粮争地”的大原则下,生物燃料乙醇的原料非粮化发展主要依靠边际土地的开发利用,而我国可利用边际土地资源潜力不清,难以根据边际土地的资源量对燃料乙醇发展做出科学的规划和布局;其次我国在优良种质资源选育、能源植物的选育栽培等原料基础培育技术方面也有待提高。

  3.乙醇汽油生产的经济问题

  目前,生产成本过高是制约我国生物燃料乙醇产业发展的主要因素。例如,吉林燃料乙醇厂是目前国内以玉米为原料制备乙醇水平较高的,采用的全部是国外的先进技术设备,就是这样的一家企业,生产1吨生物燃料乙醇要消耗的玉米量为3.1t,要消耗的标准煤为0.5~0.6t,要消耗水8t左右,这个耗能远远高于美国,如美国生产1吨生物燃料乙醇

  只消耗标准煤0.4t。对于我国四家生产燃料乙醇的基地,生产1t燃料乙醇的综合成本在7000元以上,这要比美国高出17%。随着煤、电及原料价格的上涨,燃料乙醇的成本还会上升。因此,要加快燃料乙醇产业的发展,必须发展其生产工艺。

  4.市场监管规范不健全

  目前,生物燃料乙醇行业尚缺乏添加比例检测控制方法、添加量统计核算机制、乙醇汽油使用安全性能的权威检测手段以及强制添加激励措施等。由于对强制添加生物燃料乙醇区域缺乏有效的监管措施,致使大量非生物燃料乙醇开始进入生物燃料乙醇汽油市场,这在一定程度上打破了市场的有序性。

  四、中国燃料乙醇发展建议

  1.乙醇汽油推广市场化步伐将进一步加快

  按照国家发改委、国家能源局等十五部门联合印发的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》(以下简称“《实施方案》”),到2020年,在全国范围内推广使用车用乙醇汽油,基本实现全覆盖。按照现有汽油市场需求测算,未来的燃料乙醇需求总量预计将超过1100万吨,将带动原料产业及乙醇生产企业的快速发展。目前,国家对燃料乙醇产业政策支持力度不断加大,东北出台玉米深加工补贴政策,酒精项目建设热情空前高涨,正在新扩建酒精项目产能已达560万吨,其中中粮集团在建产能达335万吨,其他企业在建产能225万吨,国内燃料乙醇产量将大幅提升,下一步乙醇发展应利用好国内国外两个市场、两种资源,进一步开放国内市场,引导企业通过供需影响资源价格,以市场价格平衡产品产量,全力推动燃料乙醇的市场化发展。

  2.非粮燃料乙醇将成为重点发展方向

  当前,粮食库存较高主要受前些年高收储价格影响,在国家大力推进农业供给侧改革之后,不断优化粮食产区和产品结构,保障国家粮食安全,调节供需矛盾。以乙醇汽油推广为契机,以粮作为原料生产燃料乙醇,解决国内陈化粮高库存问题,仅是乙醇汽油推广的阶段性目标。

  3.加强市场监管、维护产业秩序

  为了保证新的车用乙醇市场推广工作按计划区域和时限完成,在扩大推广使用车用乙醇汽油阶段,仍然按照“定点生产、定向流通、封闭运行、国家定价”的产业政策执行,已推广区域仍按照既有的运行模式操作,新增及利旧生物燃料乙醇产能应为新推广区域服务,不打破现有成熟市场的供应格局,既调动了新市场开发的积极性,又维护了已推广车用乙醇汽油市场的稳定运行。未来,随着车用乙醇汽油全国推广的实现,逐步推动生物燃料乙醇供需的市场化进程。

  结束语:燃料乙醇的应用不仅能够缓解能源危机,且能够显著降低有害气体排放,是目前最为现实可行的生物能源形式。乙醇燃料在其发展的过程中虽然也存在一些这样或那样的问题,但是不可再生能源必将被可再生能源所替代这一发展趋势是不可扭转的。我们相信,燃料乙醇的发展是符合时代发展需求的,我们要做的就是最大程度的发挥其优势为人类服务,而努力减小其在发展过程中潜在的负面影响。

  参考文献:

  [1]生物燃料乙醇生产应用将获推广[J].化工时刊,2018,32(03):30.

  作者:宋思琦