替代石油能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r思索

時(shí)間:2022-05-06 02:59:00

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替代石油能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r思索

20世紀(jì)90年代以來(lái)。我國(guó)對(duì)石油進(jìn)口的依賴(lài)度越來(lái)越大,中國(guó)原油消費(fèi)量以年均5.77%的速度增加,而同期國(guó)內(nèi)原油供應(yīng)增速僅為1.67%,供需缺El逐年拉大。我國(guó)石油消費(fèi)增長(zhǎng)迅速。對(duì)石油進(jìn)口依賴(lài)度越來(lái)越大。這已成為我國(guó)的一個(gè)基本國(guó)情。鑒于化石能源資源的有限性和全球環(huán)境壓力的增加,世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到了新能源與可再生能源的重要性.并從政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上采取行動(dòng),出臺(tái)了一系列有利于加快新能源與可再生能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的政策法規(guī)和措施。全球至少48個(gè)國(guó)家制定了促進(jìn)可再生能源利用的政策。

1多元化替代石油能源的技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用

目前.多元化能源替代技術(shù)開(kāi)發(fā)主要集中在煤及天然氣合成油、生物柴油、燃料乙醇等領(lǐng)域。

1.1我國(guó)天然氣制油燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)情況

中國(guó)石化股份有限公司十分重視GTL技術(shù)開(kāi)發(fā).目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)石化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套GTL技術(shù)。目前在F_T合成催化劑上已取得了一定的進(jìn)展。11由中國(guó)石化股份有限公司立項(xiàng)安排中科院大連化物所開(kāi)發(fā)的適用于列管式固定床反應(yīng)工藝的氧化硅負(fù)載的鈷基催化劑,具有合成直鏈高碳烴f蠟質(zhì)產(chǎn)品)的特點(diǎn)。目前開(kāi)發(fā)的適用于漿態(tài)床反應(yīng)工藝的活性炭負(fù)載的鈷基催化劑,具有較好的制取柴油餾分的性能。液體產(chǎn)品中柴油組分較高,其中CIO~C20液體在產(chǎn)物中的比例為60%左右。21由中國(guó)石化股份有限公司石油化工科學(xué)研究院(RIPP)開(kāi)發(fā)的,以氧化鋁為載體、金屬鈷為活性組分,一定程度上解決了F—T合成反應(yīng)過(guò)程中在提高CO轉(zhuǎn)化率時(shí),C選擇性下降的問(wèn)題,大大提高了反應(yīng)經(jīng)濟(jì)性和碳源利用效率。31由中科院山西煤化所先后開(kāi)發(fā)的將傳統(tǒng)F—T合成與沸石分子篩相結(jié)合的固定床二段合成工藝和漿態(tài)床一固定床二段工藝,于2001年建成千噸級(jí)漿態(tài)床合成油試驗(yàn)裝置和催化劑制備裝置,已進(jìn)行了多次試驗(yàn),并得到合格產(chǎn)品。目前正計(jì)劃建l0萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)示范裝置。41山東兗礦集團(tuán)公司2004年建成了5000噸/年漿態(tài)床低溫F—T合成油裝置。連續(xù)運(yùn)行4706小時(shí)。目前已完成百萬(wàn)噸級(jí)煤制油工業(yè)示范裝置可行性研究報(bào)告。兗礦集團(tuán)在國(guó)內(nèi)合成油領(lǐng)域居領(lǐng)先地位。該集團(tuán)目前已擁有包括反應(yīng)器和催化劑技術(shù)的F—T合成核心技術(shù)。目前。我國(guó)以煤炭為原料,采用直接液化或經(jīng)F—T合成制取液體燃料的在建、擬建項(xiàng)目已近800萬(wàn)噸/年.一般在2010年左右建成。預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)將完成總投資4000~5000億元,形成5000萬(wàn)噸/年的油品產(chǎn)能。中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量相對(duì)豐富,在特定區(qū)域.有一定的天然氣資源。隨著石油資源的日趨緊張、原油價(jià)格的不斷攀升,以煤炭、天然氣為原料制合成氣,經(jīng)F—T反應(yīng)制液體燃料較有發(fā)展前途。

1.2生物柴油技術(shù)

生物柴油是從天然動(dòng)、植物油脂生產(chǎn)的柴油,化學(xué)組成為長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯。生物柴油幾乎不含硫和芳烴,十六烷值高,潤(rùn)滑性能好,并且儲(chǔ)運(yùn)方便安全,降解性能好,是一種優(yōu)質(zhì)清潔柴油。在生物柴油的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面,我國(guó)起步較晚,目前萬(wàn)噸級(jí)企業(yè)主要有3家:海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發(fā)展公司。并采用自主開(kāi)發(fā)技術(shù)。其中,四川古杉油脂化工公司的技術(shù)利用植物油精煉過(guò)程中所產(chǎn)生的下腳料及食用回收油為原料,經(jīng)酸化除雜、連續(xù)脫水、酯化、回收甲醇、靜置、分出甘油相,然后連續(xù)蒸餾得到成品。這種工藝反應(yīng)需6小時(shí)即可結(jié)束。酸值可降至ImgKOI-l_/g以下,脂肪酸轉(zhuǎn)化率可達(dá)93%以上。福建卓越新能源發(fā)展公司的技術(shù)利用廢動(dòng)植物油生產(chǎn)生物柴油。從總體水平看,這些技術(shù)是針對(duì)廢棄地溝油開(kāi)發(fā)的。原料利用率低,生產(chǎn)過(guò)程有污染,產(chǎn)品質(zhì)量按自訂的標(biāo)準(zhǔn)控制。但由于原料價(jià)格便宜,一般2600元/噸左右,生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益還是很好的。RIPP根據(jù)我國(guó)原料供應(yīng)的特點(diǎn)、環(huán)保要求、產(chǎn)品增值的要求開(kāi)發(fā)了以下兩種生產(chǎn)生物柴油新技術(shù):

1)高壓醇解工藝。高壓醇解法生物柴油生產(chǎn)技術(shù),可適應(yīng)不同原料油、產(chǎn)品方案和工廠規(guī)模,以及適應(yīng)原料收集、貯存和產(chǎn)品市場(chǎng)的物流狀況等需求。原料預(yù)處理簡(jiǎn)單并適應(yīng)性強(qiáng),能加工高酸值、高水油料:采用多種原料時(shí),切換容易;不使用催化劑,簡(jiǎn)化了后處理工藝,無(wú)污水;聯(lián)產(chǎn)甘油濃度高。這些工藝根據(jù)規(guī)模大小,可為連續(xù)式或間歇式生產(chǎn)。目前該技術(shù)的2000噸/年規(guī)模的中試裝置已建成,正在進(jìn)行中試試驗(yàn)。該技術(shù)生產(chǎn)的生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量能達(dá)到德國(guó)的B100f生物柴油含量loo%)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2)反應(yīng)分離耦合工藝。是專(zhuān)門(mén)為生產(chǎn)生物柴油而開(kāi)發(fā)的,適應(yīng)采用的原料如大豆油、雙低菜籽油、棉籽油、葵花籽油以及其他脂肪酸組成近似于上述原料的油脂,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量合格。反應(yīng)分離耦合工藝的特點(diǎn)是在反應(yīng)的同時(shí).進(jìn)行甘油的連續(xù)分離,反應(yīng)轉(zhuǎn)化完全,產(chǎn)物不需要蒸餾精制,減少能耗;進(jìn)料醇油比低,催化劑的消耗少?!叭龔U”排放少;簡(jiǎn)化了工藝流程,有利于減少設(shè)備投資和降低操作成本。

1.3燃料乙醇技術(shù)

燃料乙醇通常由谷類(lèi)、甘蔗和任何含淀粉或糖類(lèi)的農(nóng)作物及其廢棄物為原料采用生物發(fā)酵方法制成。目前世界工業(yè)化生產(chǎn)燃料乙醇多采用淀粉類(lèi)食物如玉米和高含糖農(nóng)作物如甘蔗、甜高梁等。已工業(yè)化的技術(shù)主要是采用淀粉質(zhì)和糖基的農(nóng)作物為原料,采用林業(yè)殘余物、農(nóng)作物廢棄物的技術(shù)正在開(kāi)展工業(yè)放大階段。以生物質(zhì)為原料的糖經(jīng)濟(jì)尚缺乏與石油經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。雖然生物質(zhì)原料成本低,但加工轉(zhuǎn)化成本高,只有實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破.才能形成完整的生物質(zhì)技術(shù)工程體系。在生產(chǎn)工藝確定后。燃料乙醇的價(jià)格主要取決于糧食價(jià)格.乙醇成本與原料費(fèi)用線性相關(guān)。我國(guó)現(xiàn)階段使用燃料乙醇的方式是將l0%的乙醇與汽油調(diào)合成車(chē)用乙醇汽油,與普通汽油同升同價(jià)銷(xiāo)售。燃料乙醇的生產(chǎn)成本一直高于汽油價(jià)格,我國(guó)確定的乙醇汽油價(jià)稅政策是.石油公司按汽油出廠價(jià)的91.11%接受燃料乙醇,燃料乙醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的虧損由國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼。目前。我國(guó)生產(chǎn)燃料乙醇的主要原料是玉米、小麥、薯類(lèi)、甘蔗、甜高梁等,國(guó)家認(rèn)可的燃料乙醇產(chǎn)能為102萬(wàn)噸/年,其中河南天冠30萬(wàn)噸/年。安徽豐原32萬(wàn)噸/年,吉林天河30萬(wàn)噸/年,黑龍江華潤(rùn)金玉10萬(wàn)噸/年。2001年6月至2006年2月,中國(guó)石化河南石油分公司擔(dān)負(fù)的河南、安徽全省及河北、山東、江蘇和湖北4個(gè)省的27個(gè)地市的乙醇汽油試點(diǎn)和推廣使用工作,總計(jì)銷(xiāo)售乙醇汽油(乙醇含量10%)436.88萬(wàn)噸。

1.4生物質(zhì)乙烯技術(shù)開(kāi)發(fā)

隨著全球性的石油資源供求關(guān)系的Ft益緊張.傳統(tǒng)石油乙烯工業(yè)將面臨新挑戰(zhàn)。如何突破資源短缺的瓶頸,利用可再生生物質(zhì)資源生產(chǎn)乙醇,再進(jìn)一步脫水成乙烯,從而替代傳統(tǒng)的石油乙烯路線成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。目前.國(guó)際上乙醇制乙烯工業(yè)裝置主要集中在巴西、印度、巴基斯坦、秘魯,最大規(guī)模為印度的6.4萬(wàn)噸/年裝置。乙醇脫水制乙烯的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).主要是裝置大型化、低能耗.以及進(jìn)一步提高催化劑的性能,降低催化劑成本。

2我國(guó)多元化能源替代石油發(fā)展思路和建議

隨著未來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整.中國(guó)對(duì)石油的需求還會(huì)增大。在新的世紀(jì).必須從我國(guó)基本國(guó)情出發(fā),對(duì)能源、資源和環(huán)境進(jìn)行整體化的考慮和部署?!皣?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)”指出,今后15年能源發(fā)展思路:“推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多元化,增加能源供應(yīng)。在提高油氣開(kāi)發(fā)利用及水電技術(shù)水平的同時(shí),大力發(fā)展核能技術(shù)。形成核電系統(tǒng)技術(shù)自主開(kāi)發(fā)能力。風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)取得突破并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用”?!按龠M(jìn)煤炭的清潔高效利用,降低環(huán)境污染。大力發(fā)展煤炭清潔、高效、安全開(kāi)發(fā)和利用技術(shù),并力爭(zhēng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”。并優(yōu)先發(fā)展“煤的清潔高效開(kāi)發(fā)利用、液化及多聯(lián)產(chǎn)”、“可再生能源低成本規(guī)?;_(kāi)發(fā)利用”等。可見(jiàn)煤制油是能源多元化的一個(gè)重要途徑。

生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是實(shí)現(xiàn)能源多元化和保證能源安全的有效途徑,我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),在生物質(zhì)資源數(shù)量上占有一定優(yōu)勢(shì),在生物質(zhì)加工轉(zhuǎn)化及相關(guān)環(huán)保技術(shù)研究方面也有較好的經(jīng)驗(yàn)積累,如在燃料酒精,生物柴油方面,我們的技術(shù)跟國(guó)際上幾乎在同一起跑線上.我國(guó)完全有能力、有條件走多元化替代石油的生物能源和生物產(chǎn)品的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化之路。在走多元化石油替代之路時(shí).重點(diǎn)解決生物質(zhì)資源利用的瓶頸問(wèn)題(包括全生物質(zhì)的利用和生物質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化1,緩解能源緊張、石油價(jià)格上漲等帶來(lái)的問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,這是走可持續(xù)發(fā)展、應(yīng)對(duì)能源緊張,保護(hù)人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的最終發(fā)展之路。在技術(shù)路線上,將現(xiàn)代生物技術(shù)手段與傳統(tǒng)強(qiáng)勢(shì)化學(xué)工程技術(shù)以及過(guò)程工程技術(shù)結(jié)合,通過(guò)多學(xué)科,多領(lǐng)域的技術(shù)交叉結(jié)合,充分全利用生物質(zhì)材料,高效生產(chǎn)大宗化學(xué)品,最終達(dá)到降低生產(chǎn)成本和能源消耗,提高轉(zhuǎn)化率,減少環(huán)境污染的目的。