替代石油能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況思索
時間:2022-05-06 02:59:00
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20世紀90年代以來。我國對石油進口的依賴度越來越大,中國原油消費量以年均5.77%的速度增加,而同期國內(nèi)原油供應(yīng)增速僅為1.67%,供需缺El逐年拉大。我國石油消費增長迅速。對石油進口依賴度越來越大。這已成為我國的一個基本國情。鑒于化石能源資源的有限性和全球環(huán)境壓力的增加,世界上許多國家都認識到了新能源與可再生能源的重要性.并從政治、經(jīng)濟和技術(shù)上采取行動,出臺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個國家制定了促進可再生能源利用的政策。
1多元化替代石油能源的技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用
目前.多元化能源替代技術(shù)開發(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我國天然氣制油燃料技術(shù)開發(fā)情況
中國石化股份有限公司十分重視GTL技術(shù)開發(fā).目標是開發(fā)出具有中國石化自主知識產(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展。11由中國石化股份有限公司立項安排中科院大連化物所開發(fā)的適用于列管式固定床反應(yīng)工藝的氧化硅負載的鈷基催化劑,具有合成直鏈高碳烴f蠟質(zhì)產(chǎn)品)的特點。目前開發(fā)的適用于漿態(tài)床反應(yīng)工藝的活性炭負載的鈷基催化劑,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由中國石化股份有限公司石油化工科學(xué)研究院(RIPP)開發(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)過程中在提高CO轉(zhuǎn)化率時,C選擇性下降的問題,大大提高了反應(yīng)經(jīng)濟性和碳源利用效率。31由中科院山西煤化所先后開發(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年建成千噸級漿態(tài)床合成油試驗裝置和催化劑制備裝置,已進行了多次試驗,并得到合格產(chǎn)品。目前正計劃建l0萬噸級工業(yè)示范裝置。41山東兗礦集團公司2004年建成了5000噸/年漿態(tài)床低溫F—T合成油裝置。連續(xù)運行4706小時。目前已完成百萬噸級煤制油工業(yè)示范裝置可行性研究報告。兗礦集團在國內(nèi)合成油領(lǐng)域居領(lǐng)先地位。該集團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、擬建項目已近800萬噸/年.一般在2010年左右建成。預(yù)計到2020年我國將完成總投資4000~5000億元,形成5000萬噸/年的油品產(chǎn)能。中國煤炭儲量相對豐富,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、植物油脂生產(chǎn)的柴油,化學(xué)組成為長鏈脂肪酸甲酯。生物柴油幾乎不含硫和芳烴,十六烷值高,潤滑性能好,并且儲運方便安全,降解性能好,是一種優(yōu)質(zhì)清潔柴油。在生物柴油的開發(fā)和應(yīng)用方面,我國起步較晚,目前萬噸級企業(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小時即可結(jié)束。酸值可降至ImgKOI-l_/g以下,脂肪酸轉(zhuǎn)化率可達93%以上。福建卓越新能源發(fā)展公司的技術(shù)利用廢動植物油生產(chǎn)生物柴油。從總體水平看,這些技術(shù)是針對廢棄地溝油開發(fā)的。原料利用率低,生產(chǎn)過程有污染,產(chǎn)品質(zhì)量按自訂的標準控制。但由于原料價格便宜,一般2600元/噸左右,生產(chǎn)經(jīng)濟效益還是很好的。RIPP根據(jù)我國原料供應(yīng)的特點、環(huán)保要求、產(chǎn)品增值的要求開發(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)品市場的物流狀況等需求。原料預(yù)處理簡單并適應(yīng)性強,能加工高酸值、高水油料:采用多種原料時,切換容易;不使用催化劑,簡化了后處理工藝,無污水;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,正在進行中試試驗。該技術(shù)生產(chǎn)的生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量能達到德國的B100f生物柴油含量loo%)產(chǎn)品質(zhì)量標準。
2)反應(yīng)分離耦合工藝。是專門為生產(chǎn)生物柴油而開發(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是在反應(yīng)的同時.進行甘油的連續(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;進料醇油比低,催化劑的消耗少?!叭龔U”排放少;簡化了工藝流程,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、甘蔗和任何含淀粉或糖類的農(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)正在開展工業(yè)放大階段。以生物質(zhì)為原料的糖經(jīng)濟尚缺乏與石油經(jīng)濟競爭的實力。雖然生物質(zhì)原料成本低,但加工轉(zhuǎn)化成本高,只有實現(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。燃料乙醇的價格主要取決于糧食價格.乙醇成本與原料費用線性相關(guān)。我國現(xiàn)階段使用燃料乙醇的方式是將l0%的乙醇與汽油調(diào)合成車用乙醇汽油,與普通汽油同升同價銷售。燃料乙醇的生產(chǎn)成本一直高于汽油價格,我國確定的乙醇汽油價稅政策是.石油公司按汽油出廠價的91.11%接受燃料乙醇,燃料乙醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的虧損由國家財政補貼。目前。我國生產(chǎn)燃料乙醇的主要原料是玉米、小麥、薯類、甘蔗、甜高梁等,國家認可的燃料乙醇產(chǎn)能為102萬噸/年,其中河南天冠30萬噸/年。安徽豐原32萬噸/年,吉林天河30萬噸/年,黑龍江華潤金玉10萬噸/年。2001年6月至2006年2月,中國石化河南石油分公司擔負的河南、安徽全省及河北、山東、江蘇和湖北4個省的27個地市的乙醇汽油試點和推廣使用工作,總計銷售乙醇汽油(乙醇含量10%)436.88萬噸。
1.4生物質(zhì)乙烯技術(shù)開發(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,再進一步脫水成乙烯,從而替代傳統(tǒng)的石油乙烯路線成為當前的研究熱點。目前.國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6.4萬噸/年裝置。乙醇脫水制乙烯的技術(shù)發(fā)展趨勢.主要是裝置大型化、低能耗.以及進一步提高催化劑的性能,降低催化劑成本。
2我國多元化能源替代石油發(fā)展思路和建議
隨著未來經(jīng)濟的快速發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整.中國對石油的需求還會增大。在新的世紀.必須從我國基本國情出發(fā),對能源、資源和環(huán)境進行整體化的考慮和部署?!皣抑虚L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:“推進能源結(jié)構(gòu)多元化,增加能源供應(yīng)。在提高油氣開發(fā)利用及水電技術(shù)水平的同時,大力發(fā)展核能技術(shù)。形成核電系統(tǒng)技術(shù)自主開發(fā)能力。風能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)取得突破并實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用”?!按龠M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、安全開發(fā)和利用技術(shù),并力爭達到國際先進水平”。并優(yōu)先發(fā)展“煤的清潔高效開發(fā)利用、液化及多聯(lián)產(chǎn)”、“可再生能源低成本規(guī)?;_發(fā)利用”等??梢娒褐朴褪悄茉炊嘣囊粋€重要途徑。
生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)能源多元化和保證能源安全的有效途徑,我國是農(nóng)業(yè)大國,在生物質(zhì)資源數(shù)量上占有一定優(yōu)勢,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)驗積累,如在燃料酒精,生物柴油方面,我們的技術(shù)跟國際上幾乎在同一起跑線上.我國完全有能力、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)?;彤a(chǎn)業(yè)化之路。在走多元化石油替代之路時.重點解決生物質(zhì)資源利用的瓶頸問題(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、石油價格上漲等帶來的問題。從長遠看,這是走可持續(xù)發(fā)展、應(yīng)對能源緊張,保護人類生態(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)強勢化學(xué)工程技術(shù)以及過程工程技術(shù)結(jié)合,通過多學(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。