燃料乙醇在中国发展利用

166 2005, Vol.26,增刊食品科学※专题论述燃料乙醇在中国发展利用何淑芳，孙君社，苏东海(中国农业大学食品与营养工程学院，北京100083)摘要: 燃料乙醇是一种可持续发展的新兴能源。燃料乙醇在我国试用点的使用情况、遇到的问题及相关政策。我国发展燃料乙醇工业和使用乙醇汽油、乙醇柴油对缓解石油紧缺矛盾、改善环境、促进粮食消费及农业的产业化等，具有战略性意义。关键词:乙醇;乙醇汽油;乙醇柴油:秸秆Ddevelopment and Uilization of Fuel Alcohol inChinaHE Shu-fang, SUN Jun- she, SHU Dong-hai(College of Food Science and Nutitional Engineering, China Agricultural University, Beiing 100083, China)Abstract : The production of fuel alcohol can realize sustainable development of energy supply. The status of fuel alcobol onprobation in china is intoduced.Due to encountering several issues,the active and propositional policies related are presented.Developing the industry of fuel alcohol in china and, scaling up gas alcohol,diesel alcohol oil in china,can reduce the tensity offossil oil, protect our environment, expand consumption of grain, and accelerate agriculural industialization.Key words: alcohol; gas alcohol; diesel alcohol oil; corm stalk中图分类号: Q81文献标识码: A文章编号: 1002-6630(2005)增刊 -0166-04由于我国经济的发展速度加快，石油化工工业高速称汽油醇，商品名Gasohol).发展，并且正在成为汽车的生产、消费大国，石油的1车用 乙醇汽油在我国的试用消耗量猛增。为保证国民经济发展的需要，保证国家的石油安全，从1993年开始大量进口石油，我国一直是车用乙醇汽油虽然在国外已经成功使用，但在我国一个石油净进口国，现在的石油进口量居世界第二位。却是一项全新的工作。车用乙醇汽油的生产和使用涉及现在，我国的石油年生产能力达到1.6亿吨，原定到粮食供给、乙醇生产、混配、销售等各个环节，需到2005年石油进口量达到1亿吨的预计在2004年就已经要制定相应的法规、标准，培育消费市场，建立新的突破。预计,我国在2010年的石油进口量将达到1.2~物流管理体系等，是一项较复杂的系统工程。为了确1.3亿吨，到2020 年更将达到2.3亿吨。在我国石油消保车用乙醇汽油推广使用工作的有序展开，由国家计委费不断增长的情况下，发展燃料乙醇对国家能源安全具牵头，建立了以国家计委为组长单位、国家经贸委、有重要意义。而从2003年底到今年初，国内许多省市中石油、中石化为副组长单位，国务院有关部委及相尤其是沿海省市开始出现"油荒"，其中江苏、浙江等关单位参加的推广使用车用乙醇汽油工作领导小组。地尤其严重，汽柴油价格大幅上涨，紧接着全国汽柴考虑到我国目前尚不具备在全国范围内大面积生产油价格开始上调。在能源紧张的同时，国家大力推行和推广使用车用乙醇汽油的条件，国家采取了试点建设的乙醇汽油的使用情况近来引起各方关注，因此，加的办法，按照"定点生产,定向流通"的原则，确定快乙醇汽油的推广迫在眉睫["]。了吉林省新建、河南省和黑龙江省老厂改扩建三个试点为防止燃料乙醇流入食用酒精市场而被饮用，需将项目，中国煤化工用乙醇汽油推广使燃料乙醇变性，即在燃料乙醇中加入变性剂(适量汽油)用发展HCNMH G后形成变性燃料乙醇。车用乙醇汽油是在汽油中加入一2001年6月20日，河南省郑州、洛阳、南阳三定比例的变性燃料乙醇形成的一种新型混合燃料(国际 上市中心城区开始试点使用车用乙醇汽油。2002 去年3月收稿日期: 2005-07-11※专题论述食品科学2005, VoL. 26,增刊1678日,经国家批准，河南省车用乙醇汽油封闭运行试点2005年年初，国家发改委会同公安部、财政部等工作，在上述三市中心城区全面启动。8部委发出通知，除已批准的黑龙江、吉林、辽宁、河南省车用乙醇汽油试点办给出了- -组最新数据:河南、安徽5省以外，湖北、山东、河北、江苏等两年来，郑州、洛阳、南阳三市近20万辆车参加了封地区也将进行乙醇汽油使用试点。这些省份将在2005年闭运行，共"喝掉”乙醇汽油19.9万吨，这对于我国这年底实现车用乙醇汽油代替其他汽油。目前，我国车个原油进口大国来说，等于节省了近亿美元的外汇。不用乙醇汽油是变性燃料乙醇和无铅汽油1:9体积比的混合仅如此，车用乙醇汽油的推广使用，还为河南省粮食物，在加入10%的燃料乙醇后，汽油的辛烷值大约增转化开辟了新途径，从一 -定程度上缓解了农民卖粮难问.加3个单位，抗爆指数大约增加2个单位，而尾气中的题。有关专家认为，此举将对我国能源使用结构产生CO排放量减少30%左右。另外，通过8万公里行车试重大影响。另据统计表明，两年来，河南全省共销售验，结果表明co的排放明显降低，碳氧化合物的排放变性燃料乙醇1.9万吨，消化陈化粮7.5万吨，减少陈大幅降低，氮氧化合物的排放稍有增加。总的污染物化粮财政补贴1500万元。自2002年3月8日河南省南阳排放量下降。虽然燃用E10车用乙醇汽油之后，燃油消市率先开始试点后，到2003 年3月8日，南阳市在全耗程度不同地增加，但对加速性能、冷启动性能、发市13个县市区进行了全区域封闭、城乡一体化的试点。动机油 的表面沉积物及其氧化倾向、橡胶件性能等无明乙醇汽油销量日均260吨，超过预期日均200吨的水平,显影响，对相关金属零部件无明显腐蚀作用。且日销售量不断上升。三个城市目前都已完成了试点任目前，我国燃料乙醇的生产原料主要有玉米、小务，达到了预期目的。实践证明推广使用车用乙醇汽麦。黑龙江、吉林北方玉米产区生产燃料乙醇的主要油在理论和实际上都是可行的。这次试点，河南省共原料为玉米，其转化比例为3.2吨玉米才能生产出1吨改造三个城市的710座加油站，共有计20万台车、19乙醇。但由于生产工艺不同，水分较大的玉米同样可万台摩托车参与试点使用乙醇汽油，试点期间全省共销以投入生产。由于玉米陈粮存量已不多，现阶段主要售乙醇汽油17.6万吨;试点结束至今，乙醇汽油已经利用新.上市的玉米进行生产。按照玉米收购价1050元1得到了广大车主的接受，销量仍在稳步增长[2]。.吨来计算，生产1吨乙醇所耗费的原材料价格为3360元2003年，河南省环保监测站在城乡一体化试点的南左右，加上水、电、人工等加工费用，1吨乙醇的总.阳市的汽车尾气监测结果显示，汽车使用乙醇汽油与使成本在4000元左右。生产上国家给予补贴，但并不稳用普通汽油相比，在正常行驶的情况下，尾气排放的.定于一个标准。例如:近期，由于辽宁地区刚刚推广有害物质中，一氧化碳减少45.5%，碳氢化合物减少乙醇汽油的使用，补贴比例较高约为2500元/吨。而35%，氮氧化物减少近15%，大气质量得到明显改善。河南地区的生产燃料乙醇的主要原料为小麦，以陈粮为目前，河南省的乙醇汽油试点工作已经走上了制度化、主，转化3.5吨小麦才能生产出1吨乙醇。每吨的总成规范化管理的轨道，乙醇汽油的生产、市场、安全管本在4000元上下。销售价格为汽油出厂价乘以0.9111,理基本做到有章可循。国家补贴约为2000元1吨[31。另据统计表明，两年来，河南全省共销售变性燃乙醇汽油在带给人们欣慰的同时，仍存在-些亟待料乙醇1.9万吨，消化陈化粮7.5万吨，减少陈化粮财解决的"遗留问题"。一是价格问题，二是法规问题。政补贴1500万元。看不见的效果还显现在环保方面:国家规定乙醇汽油 必须与同标号的普通汽油"同升同价洛阳市环保监测站对8辆汽车跟踪监测15d显示，与普", 但是天冠集团每生产- -吨乙醇，成本高达4000多通汽油相比，汽车使用乙醇汽油后一氧化碳平均排放量元，但天冠把乙醇卖给中石化，每吨的价格却还不到降低60%以上，碳氧化合物、氮氧化合物、二氧化氮3000元，成本高，售价低，需要国家拿出大笔资金对等都有不同程度降低。郑州、南阳两市环保部门也反.厂家进行补贴。因此，降低乙醇的生产成本，增强乙映，城市大气质量得到明显改善。醇汽油的市场竞争力，是最关键的现实问题。再者，2004年9月初，国家有关部门立项以后，中国石乙醇汽油未被国家规定为成品油， 使得其销售成为全面推油化工股份有限公司石油化工科学研究院对12辆试验车广 车用乙醇汽油的障碍，相关法律法规应该进一步完善。型(夏利、桑塔纳、富康牌轿车各4辆)，进行了不同.2乙醇柴油的发展比例(7.7V%、10V%、15V%)变性燃料乙醇汽油组分的试验，结果表明，变性燃料乙醇调入汽油后，辛烷值中国煤化工羊消费柴油61.2Mt、汽升高，可明显提高汽油抗爆性能，使汽油中的调合辛油CN M H G柴汽比低于消费柴汽烷值也提高。其次是由于乙醇具有较高的含氧量，能比。推C醇气油后，汽油的产量相应增加，使得汽够促进燃烧，降低汽车尾气排放。油供应过剩。柴油资源不足的矛盾更加出。而且每年168 2005, VolL.26,增刊愈品科学※专题论述消费35.0Mt左右汽油中即使是E10乙醇汽油(美国1999年用该发明方法生产的饲料可代替鱼粉，用于配合饲料的乙醇汽油销量仅汽油总销量的12%)，每年只能消费乙醇生产，并可降低饲料成本[6]。1.05Mt。美国ADM公司现已开展了乙醇油的研究工从环境保护的角度来看，燃料乙醇作为内燃机的作。据介绍，含乙醇15%、其它添加剂5%、柴油80%代用燃料在科学家们的眼中仍然有些不可克服的缺点。的乙醇柴油已在柴油车上进行386km(240kmile)的行车试植物燃料作为内燃机的代用燃料，初看起来可以不造成验。结果表明，可使油车尾气中颗粒物的排放量减少大气中的二氧化碳的增加，因为植物中的碳元素几乎都20% ~30%。因每加仑柴油的成本要上升5美分，经济是来自空气中的二氧化碳。但是从植物中提取内燃机所性比普通柴油要降低5%。目前，我国年消费62.0Mt左需要的燃料的过程中，却要消耗很多能源。这样，从右的柴油中，若有20%的柴油是含15%乙醇的乙醇柴目前的技术水平来看，从植物中提取乙醇作为内燃机的油,每年将消耗燃料乙醇1.86Mt转化粮食近6.0Mt.显然代用燃料并不能获得很多能量。如果乙醇提炼过程中所我国应重视乙醇柴油研究开发。需要的能量来自石油或煤炭，则对大气的二氧化碳平衡目前乙醇柴油的研究主要是乙醇和柴油的相溶性及也无益处。从植物中提炼乙醇的另一个问题是增加污其影响因素，助溶剂的开发,乙醇柴油的主要物化性质和水。提炼1L乙醇要产生污水10~12L。在德国，如果燃烧、排放性质的研究。乙醇含量越低，柴油中芳烃.在汽油中加入体积分数为5%的由植物加工的乙醇就会增和轻组分含量越高;温度越高，水含量越低,助溶剂表加相当于两千万人口所产生的废水，也就是德国全国生面活性越高，则乙醇与柴油的相溶性越好，同时乙醇活污水的1/4.柴油的溶水性也越好。柴油中加入乙醇后腐蚀性稍有增4对我国燃料乙醇工业的结构、 发展和前景的建议大，十六烷值、闪点、黏度、低热值、初馏点均降低,其中闪点降到约16e,初馏点降到约77e.烧乙醇柴4.1 燃料乙醇工业的结构油的发动机油耗率增大，能耗率减小，热效率提高;用淀粉来生产乙醇是发展燃料乙醇工业的第一线，CO和碳烟及颗粒排放物明显降低4.1。第二线是用含纤维的秸杆做原料来发展壮大，而且能够.持久，就是在粮食不足的情况下，也可继续生产燃料.3利用纤维生物质原料生产燃料乙醇乙醇。在我国，来自农田及森林的废弃物如玉米杆、世界的粮食供应仍是- 大问题。以粮食为原料生产稻麦杆等多达8亿吨，其所含能量约与3亿吨石油相等，燃料乙醇必将受到限制。从开辟新能源和解决环境污染若将年产含纤维的废物的百分之十五加以收集，用来做考虑，近年来以废纤维为原料生产乙醇的研究日益受重原料，约可生产燃料乙醇两千万吨，这巨大的再生资视。废纤维如秸秆类农业废弃物中，半纤维素含量丰源可能成为国家未来的主要液体燃料之一。太阳能经植富，而半纤维素主要由D-木糖组成。木糖过去一直被物的绿叶转换为可做汽车燃料的能源，可取之不尽。认为不能被微生物发酵成乙醇。直到1980年，Wang 等处理秸杆所需的“纤维糖化酶”目前尚属昂贵。人提出木糖可被一些微生物发酵成乙醇。 随着植物纤维根据小试结果，如用固态发酵的手段，此类酶产品的素水解技术的不断改进和发展，特别是蒸汽爆破技术的造价可降低将近十倍，如将现有小试成果及技术成功的应用，微生物本身代谢戊糖的能力，已成为决定植物.中间试验扩大，则由秸秆为原料的第二线灵活利用与善纤维素原料水解液戊糖发酵成败的关键。加配合，则我国燃料乙醇工业将有持久的、壮大的光现在，我国酒精行业面临问题主要是原料、成本明前途[7]。和污染三个问题。解决发酵酒精原料的根本出路，在4.2 陈粮转化的问题于利用纤维原料代替粮食;酒精生产与饲料生产相结合,虽然生产燃料乙醇是粮食转化的重要途径，乙醇汽饲料粮先酿酒,酒糟再生产蛋白质饲料。现已经利用蔗糖油- - 旦在市场推广，必须确保燃料乙醇货源稳定不允许蜜发酵酒精废液(渣)生产活性酵母高蛋白饲料的发明，中断供应，否则将引起油品市场秩序的混乱，这就要求有稳定数量的粮食可供转化。我国是人口大国，前酶或酸几年粮食丰收，粮食储备充足，但粮食产量受自然条件制约，必须既考虑当前，又着眼长远，综合平衡国纤维原料一预处理→COz<解→水解处理液内的粮食生产与需求。确定可用于生产乙醇的粮食数量，中国煤化工业，规划乙醇汽油调成品酒精杂←蒸馏←(同步)发酵配中心|YHCN M H G失控建成了若干大型醇油醛酯馏分，酒精蒸气酒母燃料乙醇生产厂和配套建设乙醇汽油调配中心、销售网络后，因粮食供应得不到保证，燃料乙醇生产厂停工，※专题论述食品科学2005, VoL. 26,增刊169销售系统无乙醇汽油可售。醇汽油试点工作的顺利进行，但在更大范围内推广车用.4.3乙醇汽油成本仍需再降乙醇汽油，仍靠政府监管并不能保证推广成功。这一用玉米为原料生产酒精，3吨玉米可生产1吨酒精，方面需要推广车用乙醇汽油尽快有法律依据，同时也提其酒糟可通过先进的回收全部转化为饲料，如果以薯类出了车用乙醇汽油需要进-步降低成本的问题[91。为原料生产酒精，2.8 吨生产1吨酒精。酒精厂单独生2004年巴西为推广汽车燃烧甘蔗酒精，开发灵活燃产酒精是亏损的，如果将生产的富产物酒糟和二氧化碳料汽车。大众公司生产的灵活燃料汽车也要在中国推综合利用，则可盈利。车用乙醇汽油试点，最明显的广。现在巴西近2/3的甘蔗用于生产酒精，比用于生产特色就是行政强制性推广为主，配套以一定的市场机糖的甘蔗总量还大。从保护我们国家的酒精汽车 知识产制:但要在一个省乃至更大的区域推广，以政府强制性权着想，我们在大力发展燃料乙醇工业的同时，还应行政措施为主的办法将会带来更大的困难。要解决这一加快速度发展燃料乙醇汽车。问题的核心就是要不断降低车用乙醇汽油成本18]。参考文献:从河南三个城市的试点情况分析，各地普遍提出建议要加快车用乙醇汽油推广的立法工作。在郑州的试点1] 刘全根.乙醇汽油的应用[D].炼油设计, 2002, 32); 40-43.工作中，一度出现了乙醇汽油销量节节下滑的现象，-2] 叶振华.无水酒精汽车混合燃料的现状和发展[D].化工进展, 2001,(1): 4-5.方面是司机们尚未接受车用乙醇汽油，司机们对同升同3] 曹湘洪.我国发展燃料乙醇和乙醇汽油应注意的若问题[J].石油炼价的乙醇汽油认可度不高;另一方面，加油站进两档车制与化工, 2001, 32(6): 7-10.用乙醇汽油的批发价要比普通汽油批发价每吨分别高6004] 古文英,史权,彭勃,等.乙醇柴油的研究现状[].西安石油大学学报, 2004, 19(6): 57-63和360元左右，导致加油站利润急剧下滑，给试点工作[5] 路景双,孙发民，赵建航,等国内外汽柴油现状及发展趋势[)].应带来很大的被动。随后河南省与中石化协商后采取了降用能源技术，2001, 69(3): 8-9.价让利策略，才扭转了乙醇汽油销量下滑的局面。但6] 孙君社,苏东海,李雪.秸秆同步固态发酵法生产酒糟饲料蛋白的新问题紧随而来。由于乙醇汽油生产成本偏高，加.上初步研究饲料工业, 2002, 23(9); 32-34.销售环节几次降价让利后，加油站处于微利状态，严7] 张强，陆军,等.玉米秸秆制酒精[]，酿酒科技, 2004, (2): 57-58.8] 李晓辉.加快开发绿色能源“汽油醇"[J]. 科技情报开发与经济.重影响了试点工作的正常进行。与此同时，在试点期2004, 143); 86-87.间，河南三个城市加大监督管理力度，保证了车用乙9] 黄治玲.燃料乙醇产业的全球发展概况D化工管理2002, (3): 3435.中国煤化工MYHCNMHG