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生物甲酯燃料的市場前景范文1
關鍵詞：烏桕 生物柴油 摻燒 試驗
隨著化石能源的日趨枯竭和環境問題的日益嚴重，生物質能源作為唯一可儲運的潔凈可再生能源受到全世界的重視，生物質能源的開發利用已成為世界各國熱門研究課題。我國是礦物質能源相對貧乏的國家，隨著國際原油價格的飆升和我國經濟的快速發展對燃油需求的增大及對環保的重視，發展被稱為“綠金”的生物液體燃油(燃料乙醇和生物柴油)事關國家能源安全和經濟可持續發展戰略。
由生物油脂與甲醇轉酯化得到的生物柴油又名脂肪酸甲酯(FAME)，是一種含有長鏈脂肪酸單烷基酯燃料。從原料來看，目前能用于轉化的油脂。幾乎包括所有的生物油脂，各種植物油、動物脂肪、微藻油脂都能與低C鏈的醇進行醇解反應順利轉化成不同的脂肪酸酯，即生物柴油。但不同的油脂轉化特性不一，產品的穩定性，燃油特性等也不同，檢驗不同的油脂制備的生物柴油的適應性，最直接的方法就是柴油機的臺架動力試驗。
烏桕(Sapium sebife rum Roxb.)屬大戟科，烏桕屬，是我國南方重要的木本油料樹種。烏桕籽外被的蠟皮(外種皮)可榨取桕脂(亦稱皮油、桕蠟)、脫除蠟皮的種子可榨取梓油。烏桕籽(帶有蠟皮)榨取的混合油稱為木油。據研究，烏桕木油以C18的不飽和脂肪酸為主，是制備生物柴油的理想原料。由烏桕木油制備的生物柴油稱為烏桕木油基生物柴油。2009年，對我們實驗室制備的烏桕木油基生物柴油進行油品測定，除了十六烷值為43低于我國輕柴油標準(大于45)外，其余各項指標都達標。十六烷值是衡量柴油點火性能，影響柴油燃燒特性的重要參數。十六烷值低，則燃料點火困難，滯燃期長，發動機工況粗暴；十六烷值高，則可以保證油品均勻燃燒，熱功率高，耗油量少，發動機工作平穩。十六烷值又是關系到節能的一個指標，十六烷值低的燃油在燃燒過程中所發出的熱量不均勻，增加了燃料的消耗；十六烷值高的燃油，燃燒均勻，熱功率高，可降低燃料消耗。但生物柴油通過摻混石化柴油能改變其燃燒動力特性。本研究首先對烏桕籽各部位油脂含量進行測定，力求對整個油脂的利用，然后對烏桕木油基生物柴油與普通石化柴油摻混穩定性及燃油動力比較以判斷其作為石化柴油替代品利用價值及其摻混比例的主要依據。
1 材料與方法
1.1 供試材料
烏桕籽(采自福州)，烏桕木油基生物柴油(實驗室自制)，0#柴油
1.2 試驗儀器和設備
KM178型柴油發電機組
1.3 試驗方法
(1)烏桕籽不同部位含油量測定
將烏桕籽的外種皮(蠟層)，內種皮。種仁分開，稱重；分別測定外種皮和種仁的含油率，重復3次，取平均值。
含油量測定：GB/T5512-1985《油料粗脂肪含量測定》。
(2)摻混穩定性
用0#柴油與烏桕木油基生物柴油摻混，摻混體積比分別為：95：5(B5)，90：10(B10)，80：20(B20)，50：50(B50)，20：80(B80)，10：90(B90)。靜置5d，觀察混合油的分層現象。
(3)摻燒動力試驗
將柴油和生物柴油按比例摻混，攪勻，啟動柴油機，使水溫和油溫預熱至正常溫度，柴油機運轉平穩，將裝有200mL摻混油的燒杯放到托盤天平的右盤，將柴油機的輸油管從油箱拔出，懸空插入燒杯油中，運行20min，使油管和汽缸內的空氣和原來的油排空，將放有20g砝碼左盤放置托盤天平上，及時計時，約每10s記錄一次電參數字測量儀上的輸出功率和頻率，至天平平衡點，停止計時和記錄。重復試驗2次。然后油門不變，按從小到大改變載荷(白熾燈)，載荷的試驗點分別為：5％、10％、20％、35％、50％、75％。取輸出功率和頻率的平均值，計算有效燃油消耗率Be(每千瓦時的耗油量)。
2 試驗結果與分析
2.1 烏桕籽不同部位的含油量
經稱重，烏桕籽(種子)的千粒重為192.1g，其中外種皮(蠟層)、內種皮、種仁三部分的質量比率分別為：31.82％、29.71％、38.47％，種仁所占的質量比率最大，外種皮和內種皮相近；種子的含油率為42.13％，外種皮的含油率為24.71％，種仁的含油率為17.42％，種仁的含油率比外種皮少7.29％。
以上數據表明，烏桕是一種高含油率的油脂植物，在烏桕籽中，皮油比梓油的含油率更高，用烏桕木油作為生物柴油的原料油不但具有更高的經濟價值，而且可以減少加工(分離梓油和木油)過程和成本。
2.2 摻混油的穩定性
烏桕木油基生物柴油和0#柴油按比例摻混，5d后經觀察沒有出現分層現象，油色沒有改變。說明兩種油完全互溶，能夠按任意比摻混。
2.3 摻燒動力試驗
(1)發電機頻率變化
發電機的頻率反映柴油機的轉速，圖1和表明在同一個工況試驗點，不同配比的摻混油燃燒，發電機的頻率基本上相同，柴油機轉速基本上一致。由B0到B5有所下降隨后平穩。圖1中B0到B20有所波動，可能是開始試驗時，空氣沒有完全排空，柴油機的穩定性不夠，但隨后頻率平穩，說明不同配比的摻混油在柴油機上運轉平穩。
隨著負荷增大，不同摻燒的頻率下降，下降幅度在2Hz的范圍，那是因為油門沒有改變，隨著輸出功率的增大轉速有所下降。
(2)摻燒輸出功率變化
圖3表明：烏桕木油基生物柴油與0#柴油摻混燃燒的輸出功率在相同的試驗點沒有明顯差異，隨著負荷的增大，輸出功率略有下降。如果在100％載荷下試驗可能結果更明顯。Merve Cetinkaya等人用低成本的餐飲廢油生產的生物柴油，在四沖程、四缸的Renault Megane F9Q732柴油機上，對比分析燃用生物柴油和柴油的發動機性能，試驗結果表明：與柴油相比，發動機燃用生物柴油的輸出功率和轉矩下降。Scholl等在一臺直噴式柴油機上研究豆油甲酯的燃燒性時表明：豆油甲酯在性能和放熱率方面與柴油相當。與本試驗結果相似。
(3)有效燃油消耗率的變化
Be是考察燃油燃燒特性的重要指標。隨著負荷的增大。有效燃油消耗率減小，圖5表明：B100的油耗率最高，摻配比越大燃油消耗率越高，在低配比下Be值與烏桕木油基生物柴油差別不明顯。其原因是：生物質燃油中含有氧。其熱值比柴油低，所以純生物柴油比柴油的油耗大；但當與柴油混配后，能使混合燃料燃燒完全，能量利用率提高，摻混油的油耗率下降。Isigjgur等人在一臺四缸直噴柴油機上研究燃用向日葵甲酯和柴油時發動機的性能和排放表明：燃用甲酯時發動機的有效燃油消耗率和有效熱效率都略有增加。
3 結論
通過烏桕木油基生物柴油與0#柴油的摻混觀察及在柴油發電機組上的動力試驗，可以得出以下結論：
(1)烏桕木油基生物柴油與0#柴油完全互溶，可以任意比摻混。
(2)烏桕木油基生物柴油與0#柴油的摻混油在柴油機上運行平穩。
(3)烏桕木油基生物柴油的有效燃油消化率比柴油略高，在低配比下相當。
生物甲酯燃料的市場前景范文2
關鍵詞:煤化工 技術 路線
中國的資源稟賦是油、氣短缺，煤炭相對豐富。中國煤炭工業協會統計數據:2007年，全國煤炭產量25.23億t;2008年，產量為27.16億t，同比增加1.93億t，同比增長7.65%。2007年我國原油產量18 665.7萬t，2008年原油產量達1.89億t，海關總署統計數據:2008年我國凈進口油品近2億t，其中原油進口17 472萬t，成品油進口2 182萬t，原油對外依存度已達48.5%，逼近50%的警戒線水平。2007年，我國天然氣產量693億m3，進口量39億m3，表觀消費量732億m3;2008年，天然氣產量達761億m3。據中國煤炭工業協會預計，2010年我國煤炭需求量將達30億t以上;另據有關資料介紹，2009年至2011年的3年內，我國原油目標產量分別是1.92億t、1.96億t和1.98億t;天然氣目標產量分別為860億m3、1 050億m3和1 200億m3。在我國這樣一個煤炭資源大國，其主要化工產品完全由石油作原料生產是不現實的。盡管我國煤化工產業的發展目前面臨一系列問題，例如結構不合理，行業的中小企業較多而大型現代化高新技術企業較少;布點太多，造成產業結構雷同;產品附加值較低，有些后續應用技術沒有跟上等，但發展煤化工符合我國國情，且國家政策總體上持支持態度。
一、我國煤化工現狀及分類
(一)我國煤化工現狀
我國煤化工發展速度相對較慢，同世界先進水平相比，我國的煤焦油工業較落后，主要表現為設備加工能力小，工藝水平低，產品品種少，能耗高，環境污染嚴重等。造成這種現象的主要原因是煤焦油分散加工，形不成規模。目前上海正著手籌建國內一流的煤焦油蒸餾裝置，必將大大提高技術水平和生產能力。代表煤化工技術水平的煤氣化技術也落后于一些發達國家。我國是一個農業大國，合成氨產量居世界第一，無煙煤或焦碳合成氨的生產能力約占全國合成氨生產能力的65%左右，但生產工藝落后，能耗高，污染嚴重。我國甲醇的現有生產能力為300萬t/a，其中規模最大的裝置有上海太平洋集團公司以煤為原料的生產裝置，年產20萬t甲醇;齊魯石化公司第二化肥廠引進的10萬t/a生產裝置。其余的裝置年生產能力為幾千噸到幾萬噸不等，且技術落后、規模小、能耗高。另外，以煤為原料合成碳酸二甲酯、甲酸甲酯等可望實現工業化。
(二)分類
1. 傳統產品領域
要對與石油化工路線相比具有比較優勢的煤化工的產品領域大力進行技術改造，并促使企業改制、改組，設法做強做大，增強國際競爭力。加大產品結構的調整力度:對與石油化工路線相比具有劣勢的產品領域宜加速淘汰、關閉或轉產;降低高能耗煤化工產品在行業的比重，收緊、縮減高能耗產品的出口;限制和淘汰一批能耗高，污染重的企業。
2. 能源替代品
這一部分是煤化工的潛在市場，市場前景廣闊是發展的重點。以煤制油(直接液化、間接液化)。甲醇的主要潛在市場是作燃料:燃料甲醇(摻燒或全燒);甲醇轉化為二甲醚(替代液化石油氣和柴油)中型燃氣輪機發電的燃料;燃料電池;甲醇制烯烴(MTO);甲醇制丙烯(MTP)。
二、現代煤化工產業技術發展的方向
傳統的煤化工技術包括焦油化工、煤合成氣化工及電石乙炔化工等等。煤的氣化技術在煤化工的發展中占有重要的地位，先進的催化合成技術、分離技術、生物化工技術、節能減排技術、環保技術與大型工業裝備制造技術是現代煤化工的發展基礎，新型煤化工技術就是以煤氣化為龍頭組合應用現代先進的化工生產技術，生產可替代石油的潔凈能源和各類化工產品為成品油、甲醇、二甲醚、乙烯、丙烯等，進而發展為煤氣化技術為核心的多聯產系統。已經形成煤炭——能源——化工一體化的新興產業。
世界上目前擁有的新型煤化工技術主要有——煤氣化技術，以煤為原料生產甲醇的技術，煤路線合成烴類的技術。最令人關注的是煤制油合成氣生產烯烴的技術，IGCC技術在國外也是煤氣化技術發展的一個熱點。我國從上世紀80年代起開始引進國外煤氣化技術，但國產化的煤氣化技術與國外相比還有較大差距，可以預見以生產可替代石油的潔凈能源和化工產品為主的現代煤——能源——化工一體化產業，即將在我國興起并得到可持續發展。
現代煤化工是屬于技術密集型和投資密集型的產業，應采取最有利于提高經濟效益的建設及運行方式。現代煤化工的發展要堅持一體化、基地化、大型化、現代化和集約化，真正轉變經濟增長方式。
堅持一體化。就是把大型煤化工裝置和煤礦結合起來(當然亦可以采取煤—電—化一體化聯產模式)。把煤氣化裝置建在礦上(或臨近礦區)，力求減少煤炭運耗及費用，實施資源優化配置，合理使用煤炭資源(按煤質資源優質優用，劣質劣用，各得其所)。只有形成煤化工與煤礦一體化的利益機制，才能減少日后的價格、運輸和布局的風險。
堅持基地化?；瘜W工業內在的固有特性適宜于綜合利用和深加工?；厥瞧髽I群體的集稱?；貎燃胁贾孟嚓P企業，可以充分、高效、合理利用各種資源，提高資源配置效率和效益，發揮企業的集聚效應。總之，煤化工發展實施基地化布局最重要的目的是實施以市場為基礎的高度資源優化配置，謀求集約化經營。
堅持大型化、現代化。只有采用一流的技術、一流的設備、一流的管理，建設大型規模效益的裝置才能形成一流的煤化工基地，謀求跨越式發展，具備國際競爭力。煤化工如不具備國際競爭力，則無法忍受國際油價波動，和經濟全球化帶來高度的市場競爭的沖擊。
由于煤本身的固有的特性(碳多氫少，礦物雜質多，固態且難以溶化、溶解等)，要把從不清潔的能源轉為清潔的化工原料，所經過的流程長、環節多、技術要求高、難度大，因而必然導致投資大。煤化工的投資高亦是發展的制約因素之一。為此，一方面應積極采用先進技術，發展規模裝置，謀求減少單位投資成本，另一方面依靠優質低價煤的穩定供應以及先進的節能降耗技術，謀求降低生產原料成本。經濟效益是考核煤化工能否發展的最基本因素之一。
三、新型煤化工
新型煤化工是以煤炭為基本原料(燃料)，C1化工技術為基礎，以國家經濟發展和市場急需的產品為方向，采用高技術，優化工藝路線，充分注重環境友好，有良好經濟效益的新型產業。它包括了煤炭液化(直接和間接)，煤炭氣化、煤焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烴等技術，以及集煤轉化、發電、冶金、建材等工藝為一體的煤化聯產和潔凈煤技術。其中煤炭焦化、煤氣化-合成氨-化肥已經是我國主要的煤化工產業，隨著科學技術的快速發展和市場的巨大需求，煤炭焦化、煤氣化-甲醇、煤制油、烯烴及下游化工產品也得到了快速發展。新型煤化工實際上是建立在傳統煤化工基礎上的，與傳統煤化工密不可分。其特點如下。
(一)以清潔能源為主要產品。新型煤化工以生產潔凈能源和可替代石油化工產品為主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)、電力、熱力等以及煤化工獨具優勢的特有化工產品，如芳香烴類產品。
(二)煤炭-能源化工一體化。新型煤化工是未來中國能源技術發展的戰略方向，緊密依托于煤炭資源的開發，并與其它能源、化工技術結合，形成煤炭-能源化工一體化的新興產業。
(三)高新技術及優化集成。新型煤化工根據煤種、煤質特點及目標產品不同，采用不同煤轉化高新技術，并在能源梯級利用、產品結構方面對工藝優化集成，提高整體經濟效益，如煤焦化-煤直接液化聯產、煤焦化-煤氣化合成聯產、煤氣化合成-電力聯產、煤層氣開發與化工利用、煤化工與礦物加工聯產等。同時，新型煤化工可以通過信息技術的廣泛利用，推動現代煤化工技術在高起點上迅速發展和產業化建設。
(四)建設大型企業和產業基地。新型煤化工發展將以建設大型企業為主，包括采用大型反應器和建設大型現代化單元工廠，如百萬噸級以上的煤直接液化、煤間接液化工廠以及大型聯產系統等。在建設大型企業的基礎上，形成新型煤化工產業基地及基地群。每個產業基地包括若干不同的大型工廠，相近的幾個基地組成基地群，成為國內新的重要能源產業。
(五)有效利用煤炭資源。新型煤化工注重煤的潔凈、高效利用，如高硫煤或高活性低變質煤作化工原料煤，在一個工廠用不同的技術加工不同煤種并使各種技術得到集成和互補，使各種煤炭達到物盡其用，充分發揮煤種、煤質特點，實現不同質量煤炭資源的合理、有效利用。新型煤化工強化對副產煤氣、合成尾氣、煤氣化及燃燒灰渣等廢物和余能的利用。
(六)經濟效益最大化。通過建設大型工廠，應用高新技術，發揮資源與價格優勢，資源優化配置，技術優化集成，資源、能源的高效合理利用等措施，減少工程建設的資金投入，降低生產成本，提高綜合經濟效益。
四、對發展新型煤化工產業關鍵技術的建議
(一)煤炭液化技術
無論是引進技術還是自主開發，建設煤直接液化或間接液化工廠都需要國內有大量技術配套方面的研究和工程。另外，一次性投資較大也是其共有的特點。因此，現階段國家部署在少數條件適合的企業和地區進行工程化和商業化示范項目，可以在技術開發、工程化推進以及商業化運作等方面積累豐富的經驗，為今后大規模產業化發展奠定扎實的基礎。同時，開發具有自主知識產權的煤液化技術也是當前和未來幾十年產業化持續發展的客觀需求。目前，國內擬建的煤液化項目多采取跨行業、多元化聯合投資和多渠道融資的方式解決資金籌措問題，這是今后煤液化項目建設的發展方向。
(二)甲醇和二甲醚合成技術
目前，國內已經建設或擬建設的甲醇生產項目很多，據不完全統計，新上項目的總生產能力不低于1000萬t/a。國外的研究認為，甲醇和二甲醚作為代用發動機燃料(不是少量摻燒)，到達用戶的全成本大于煤基合成油(煤間接液化)，同時二甲醚代替柴油也有相關技術問題需要進一步研究。因此，今后新建甲醇、二甲醚工程項目應充分重視市場需求和供求變化。
(三)煤炭焦化
新建煤炭焦化工程項目應立足煤炭企業原料煤特點，采用大型焦爐和能夠提高焦炭質量的先進技術以及必要的環保技術，以應對未來優質煉焦煤不足、焦炭市場變化和日益嚴格的環保政策帶來的更加激烈的競爭。
(四)煤化工多聯產
煤液化、煤基甲醇、二甲醚、煤炭焦化等煤化工技術在單元工藝(如煤氣化和氣體凈化)、中間產物(如合成氣、氫氣)、目標產品等方面具有很大的互補性。研究表明，將不同的工藝(包括產品再加工，如甲醇制取醋酸等)進行優化組合實現多聯產，并與尾氣發電、廢渣利用等形成綜合聯產，有利于降低工程項目的建設投資及目標產品的平均生產成本，提高整體項目的經濟性和抗風險能力。因此，多聯產是煤炭企業今后發展大型煤化工和能源綜合產業的技術方向。
總之，我國發展新型的煤化工產業要因地制宜，學習世界的先進經驗和技術，形成多元化的產品鏈條，增強自身發展能力和發展后勁。在發展重點上，要適應市場需求，創造名牌產品，增強市場競爭能力，確立煤化工在世界化工行業中的地位和作用。
參考文獻
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