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(下)我国实施石油替代战略途径和发展建议

全国生物柴油行业协作组 来源： 作者： 2007-8-14 16:22:11
 3.4.2 生物柴油
    生物质柴油是指以植物、动物油脂等可再生生，物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃油(1992年美国生物柴油协会定义)。生物柴油主要成分为脂肪酸甲酯，由可再生的油脂原料经过合成而得到。其原料来源可以是任何天然的油(或脂)，如植物油脂(大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油等)、动物油脂(动物脂肪)或废食用油等。
    生物柴油含硫量极低、芳香烃含量少、十六烷值高、含氧量多、闪点高，性质与柴油较接近等特点。另外，使用生物柴油时，对发动机结构改变的要求较少。生物柴油不仅可以作为代用燃料直接燃烧，有些还可以作为柴油清洁燃烧的添加剂。生物柴油热值的指标普遍低于柴油，相应使油耗略有增高。
    欧盟是全世界生物柴油发展最快的地区，2004年欧盟生物柴油产量为214万t，预计到2010年产量将达到800万t-1000万t，使生物柴油在柴油市场中的份额达到5.75%，2020年可达到20%。
    目前，生产生物柴油的原料有大豆、油菜籽、动物脂肪、其他植物油脂和废食用油(地沟油)等。其中大豆和油菜籽是当前世界生产生物柴油的主要原料。
    生产生物柴油的方法可以归结为两大类：物理法和化学法。物理法是利用生物油脂高能量密度和可燃烧的特性，不改变生物油脂的组成和性质，直接把生物油脂与石油基柴油掺混使用。化学法是把生物油脂和甲醇等低碳一元醇进行酯化或转酯化反应，生成相应的脂肪酸低碳烷基酯，再经分离甘油、水洗、干燥等适当处理后而获得生物柴油。当前，化学法生产柴油占据主流，其中最常见和具有发展前途的方法为化学催化剂法和酶催化剂法。
    我国从20世纪90年代开始开发生物柴油技术。到目前为止，我国已成功研制利用菜籽油、大豆油、米糠下脚料和野生植物小桐籽油、工业猪油、牛油为原料，经过甲醇预酯化再酯化生产生物柴油，不仅可以作为代用燃料直接使用，而且还可以作为柴油清洁燃料的添加剂。海南正和生物能源公司、福建龙岩卓越新能源发展有限公司、四川古杉油脂化学公司、湖南海纳百川生物工程有限公司等企业在进行生物柴油生产。如果能解决生物柴油的原料来源问题，生物柴油的前景将比较看好。
    3.4.3 生物质气化
    生物质气化是指通过气化装置的热化学反应将低品位的固体生物质转换成高品位的合成气。由于生物质挥发分高、固定碳含量低，而且含S、N等元素极少，所以非常适合气化。目前，生物质气化技术中采用的气化介质分为4种：空气气化、富氧气化、空气-水蒸汽气化和水蒸汽气化，前3种气化方式所需能量由部分生物质气化炉内燃烧自给，水蒸汽需由额外能量产生高温(大于700℃)的水蒸汽。生物质气化反应炉可分为固定床反应炉、流化床反应炉和携带床气化炉三大类。
    我国的生物质气化技术已达到工业示范和应用阶段。中国科学院广州能源所多年来进行了生物质气化技术的研究，其气化产物中氢气约占10%，热值达11 MJ/m3。他们在“九五”期间分别在福建莆田建成了国内首个1 MW生物质谷壳气化发电系统、在海南三亚木材厂建成了国内首个生物质木屑气化发电厂、在河北邯郸建成了以秸秆为燃料的气化发电厂示范工程后，最近又与黑龙江农垦总局签订了兴建20套农业固体废弃物谷壳、稻草的生物质气化发电系统的合同。该项目总投资为4 000多万元，年总发电量为75 GW，年处理农业固体废弃物约10万t。
    但由于生物质承载能量小，固体处理量大，生物质气化存在收集和运输问题，而且到目前为止国内外尚未开发出低成本的生物酶技术，故推广还有困难，还需要继续开展深入的研究工作。
    4 全方位优化配置石油资源
    除采用各种原料直接生产石油替代产品外，将宝贵的石油资源优先满足车用燃料，全方位优化利用石油资源也十分重要。主要有以下两条路径(如图2(略))。
    一是用二甲醚代替LPG，将LPG集中利用加工，采用新技术生产乙烯和丙烯，从而节省作为乙烯裂解原料的石脑油、轻柴油等。有多种新技术可以将LPG转化成乙烯和丙烯，如KBR公司的Superflex工艺、Atofina/UOP的OCP工艺、鲁奇公司(Lurgi)的Propylur工艺、Exxon-Mobil公司的M01工艺等。其中Superflex对LPG中的烯烃和烷烃都有较好的转化率，可将近2/3的进料转化为丙烯和乙烯。
    二是采用甲醇烯烃技术生产乙烯和丙烯，国内外甲醇制取烯烃的工业化研究已进行了多年，但一直由于经济上不具有竞争力而没有真正建成工业化装置。一些著名的石油和化学公司如美孚公司(Mobil)、巴斯夫公司(BASF)、埃克森石油公司(Exxon)、环球油品公司(UOP)、海德鲁公司(Norsk Hydro)、鲁奇(Lurgi)等公司都投入了大量力量，其中工业化前景最好的技术是UOP公司的MTO技术和鲁奇公司的MTP技术，两家公司都公布过在中东等地区建设大型项目的计划。
    国内大连化物所与洛阳石油化工工程公司和陕西省新兴煤化工有限公司合作在陕西化县完成了50t/d(1.65万t/d)的甲醇制烯烃工业化试验装置。该试验装置一次开车成功，主要技术指标已接近UOP公司公布的水平，显示出良好的工业化前景。到目前为止，国内煤制烯烃项目都处于前期工作阶段。
    5 对我国实施石油替代的几点建议
    (1)要多种渠道发展石油替代产品。
    我国面临国内资源短缺和国际石油争夺剧烈的双重风险，原油价格居高不下，使石油下游用户负担增加。高油价对国民经济的负面影响将会逐渐显现。另一方面，由于我国进口原油量不断增加，我国巨大的国际采购会使我国进口原油陷入“价格合围”，对我国经济十分不利。因此，走以我为主的能源之路，加快建设我国石油替代产品的生产和应用体系，势在必行。
    但是，目前我国石油替代产品都处于起步阶段，受资源、资金、技术等多方面限制，很难确定单一的石油替代品种，全面解决我国各地区替代石油消费的需求。因此，未来我国石油替代将走多元化道路，根据各地区资源和市场特点，分区域确定主导替代产品，要因地制宜、因时制宜地开发适合我国国情的替代燃料和替代汽车，加快替代燃料产业化速度。
    (2)应尽快落实推广煤制醇醚燃料的产业化实施方案。
    煤基醇醚燃料在山西、山东、云南、陕西、重庆、四川、黑龙江、新疆等省、区、市都有长时间的研究与实践，有一定的推广基础，但真正进入市场，还需要做大量的工作。有关部门应组织开展降低甲醇燃料汽车尾气甲醛偏高的课题研究，并制定汽车燃料甲醇标准。在高比例M85掺烧应用时，还需要对发动机进行适当改造，需要有关方面组织实施。因此，真正大规模市场推广需要一定的过程。我国的煤炭资源和煤化产业为媒基醇醚燃料的大量生产提供了基础条件，对些，国家应加快全面试验、示范、推广工作，尽快落实推广煤制醇醚燃料的产业化实施方案，以利于培育形成醇醚燃料生产和甲醇汽车市场应用的良性互动机制。
    (3)重视全生命周期的“3E”影响研究。
    “3E”评价，即全生命周期经济性分析lifecycle ECONOMIC assessment、全寿命周期能量分析lifecycle ENERGY assessment，以及全寿命周期环境分析lifecycle ENVIRONMENT assessment。前面提及的大部分石油替代燃料多为清洁车用燃料，所谓清洁是指有汽车运行中的排放指标要好于传统石油燃料。但是，由于各种石油替代燃料的生产原料路线不同，在全生命周期中的能量效率、环境、经济性等方面，会有很大不同。如煤的能量利用效率大大低于石油，在全生命周期内二氧化碳排放量会显著提高；生物发酵需要大量的蒸汽、电和水，生产过程中也要消耗大量化石类燃料。因此，需要对各种石油替代产品进行全生命周期的“3E”评价，才可以对石油替代产品给出公正和客观的评价。
    (4)国家应加大对石油替代的支持力度。
    石油替代战略是我国一项长期国策，国家应在科研开发、工程放大、项目建设上给予重点扶持，尤其对于具有示范带动作用的项目，国家要在投资、贷款和税收等方面给予支持。为了防止石油替代的科研和项目建设出现过热现象，政府部门也要采取有效措施适当控制，以防出现新的投资浪费。
 
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