燃料乙醇发展现状及发展潜力

第40卷第7期广州化工2012年4月Guangzhou Chemical IndustrApril 2012燃料乙醇发展现状及发展潜力赵群…2·3,王红岩,刘德勋,杨慎,董雷23Ⅰ中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;2中国石油非常规油气重点实验室河北廊坊065007;3中国石油勘探开发研究院麻坊分院,河北廊坊0650077°摘要:燃料乙醇具有安全、环保和可再生等优点。美国和巴西等国原料充足,出台多项扶持政策,在燃料乙醇发展方面走在世界前列。我国燃料乙醇在政府引导下稳步发展。我国非粮燃料乙醇仍有一定的发展潜力,但应结合原料供应情况,适度谨慎发展加强宏观调控和政府监管,确保有计划稳步实施;加强纤维素制乙醇技术攻关,解决原料瓶颈关键词:燃料乙醇;宏观调控;优惠政策;原料中图分类号:TQ51文献标识码:A文章编号:1001-9677(2012)07-0072-03Development Situation and Prospect of Ethanol FuelZHAO Qun. 3, WANG Hong-yan, LIU De-xun, YANG Shen, DONG Lei2. 3(1 College of Energy, China University of Geosciences, Beijing 1000832 Unconventional Oil Gas Key Laboratory, CNPC, Hebei Langfang 065007;3 Research Institute of Exploration Development- Langfang, CNPC, Hebei Langfang 065007; China)Abstract: Ethanol fuel was a kind of reproducible energy with advantages of safety and environmental protection. EUand Brazil etc. were rich in raw material for ethanol fuel production, and the ethanol fuel industry of these places was de-veloped in the front ranks of the world. Guided by the government, the ethanol fuel industry of China was developing witha steady pace in recent years. Ethanol fuel production with no grain had certain development potential in China, but itmust be developed with a proper pace according to the capability of raw material supply. Mocro- control and supervisingshould be strengthened to guarantee the steadily development in a planned way, and cellulose ethanol technology technolo-gy research should be strengthened to solve the problem of raw material supply problemKey Words: ethanol fuel; macro-control; preferential policy; raw material燃料乙醇,一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。占全球总产量的57%、33%,主要原因为起步早、政策导向明确燃料乙醇是燃烧清洁的髙辛烷值燃料。其优点是辛烷值髙抗爆和原料充足。性能好减少矿物燃料对大气的污染,是可再生能源;缺点是热1.1美国燃料乙醇产量居世界之首值低、腐蚀金属。燃料乙醇的生产主要包括发酵和脱水两个过脱水后制成纯度99.5%以上的无水乙醇不程:第一步,淀粉糖化后,通过发酵制成乙醇;第二步,乙醇通纤维素制乙醇技术是未来发展的重要方向。纤维素燃料乙醇的生产工序包括:原料预处理、纤维素和半纤维素水解糖化,五碳糖与六碳糖的发酵,蒸馏脱水等。木质纤维素先经过化学或物理的方法进行预处理,使纤维素与木质素、半纤维素等分离;纤维素可水解为葡萄糖,半纤维素可水解成木糖、阿拉伯糖等单糖;五碳糖和六碳糖经过发酵得到熟醪,再经过蒸馏和脱水得到燃料乙醇2。图1美国燃料乙醇产量(单位:万方)1国外燃料乙醇发展现状1908年,美国人设计并制造了世界上第一台纯乙醇的汽车1930年乙醇/斤加州首次面市;1978据国际可再生燃料机构(GRFA),2010年全球燃料乙醇产量年含10%HH中国煤化工大规模使用;自20068580万方(6770万吨),2011年全球燃料乙醇产量约8800万方年起,美国超CNMHG料乙醇生产国。2010(6043万吨)。美国和巴西仍然是两个最大的乙醇生产国,分别年,美国以玉米原料为主,生产燃料乙醇4900万方(3866万吨)作者简介:赵群(1979-),男,中国地质大学(北京)在读博土研究生,现在中国石油勘探开发研究院廊坊分院新能源研究所T作,主要从事新能源业务的发展战略及规划研究。第40卷第7期赵群等:燃料乙醇发展现状及发展潜力(图1),居世界第美国生产原料充足、政策导向明确,促进燃料乙醇产量快速2我国燃料乙醇发展现状增长。美国燃料乙醇生产的原料十分充足,其玉米原料价格比我国燃料乙醇产业处于稳步推进阶段。2001年开始,我国中国低50%以上,并且生产效率较中国高。优惠政策(抵免三种先后在河南黑龙江开始试用车用乙醇汽油,采取地方立法封闭联邦所得税)54美分/加仑(调配)5.4美分/加仑(E85销售)10运行,当年消耗了147吨燃料乙醇。2007年12月中粮集团北美分/加仑(生产)。颁布综合能源法强制实施可再生能源比海燃料乙醇有限公司建成我国首个非粮燃料乙醇项目,原料以例。美国国会于2005年8月通过综合能源法,推出可再生燃料木薯为主,产能为20万吨/年1。209年,我国燃料乙醇总产能达到182万吨年,总产量约171万吨,2010年产量达到195万而且每年递增;2006年40亿加仑/年(占汽油总量约2.8%)增吨(图4)。加到2012年75亿加仑/年3。1.2巴西燃料乙醇产量位列世界第二早在1989年,巴西产发酵酒精1200万吨,几乎全部用来代替汽油。从那时起,巴西已经不再进口原油,少量国产原油还可150出口。2008年之前,巴西乙醇产量呈不断增长趋势。2009年,受世界糖需求旺盛的影响,巴西乙醇产量下降6.0%6。巴西以甘蔗为生产原料,2010年生产燃料乙醇2800万方(2209万吨)(图2),是全球燃料乙醇的第二大生产国和第一大出口国,所产乙醇80%用于国内消费,20%出口,美国是其主要出口地。2010图4我国燃料乙醇产量(单位:万吨)中国石油和中国石化积极介入燃料乙醇生产。中国石油和中国石化为保障乙醇汽油的销售,积极介入燃料乙醇生产,参股建设多个燃料乙醇厂。中国石油控股建设吉林燃料乙醇厂是目1000前国内最大燃料乙醇生产企业,通过两次改造,生产能力由30万吨/年扩建到50万吨/年;2009年生产燃料乙醇46万吨,累计生产217万吨。中国石化参股河南天冠、安徽丰原和广西中图2巴西燃料乙醇产量(单位:万方)粮燃料乙醇生产。两大石油公司又配合国家完成了乙醇汽油推巴西是全球重要的蔗糖生产基地,在燃料乙醇生产的原料受原料限制,我国燃料乙醇生产成本相对较高。与美国和方面具有先天优势。甘蔗原料,传统产业,成本较低;污水直接巴西相比我国人口众多、耕地面积有限燃料乙醇生产的原料还田,节省后处理成本;甘蔗渣热电联产,摊薄生产成本。在政制约燃料乙醇产业发展。建年生产20万吨燃料乙醇能力,在巴策方面政府提供专项低息贷款,减免生物燃料税赋,并对乙醇燃西需要完全成本为2500~3500元/吨,在美国需要完成本为料汽车减征工业产品税。以法律为保障,加大市场监管力度。3300-50元吨,而在我国需要6200-6900元/吨市场管制是巴西生物燃料乙醇产业发展的一个明显特征,主要体现在大面积燃料乙醇的强制性消费其强制性法律推动的作3我国燃料乙醇产业发展的几点建议用十分突出。尤其是1975年出台的《国家乙醇计划》是世界上(1)我国非粮燃料乙醇发展具有一定空间,下一步发展需要最大的生物乙醇计划,为巴西生物燃料乙醇的发展奠定了坚实结果原料供需有计划稳步发展。我国是一个农业大国、人口大的基础5国,人均耕地只有1.43亩,不足世界平均水平的40%。我国政1.3欧盟燃料乙醇产业近年发展迅猛府提出发展生物能源“不与人争粮、不与粮争地”的原则,因此生产原料是制约生物液体燃料发展的关键问题。以甘薯为例,中国甘薯产量约1亿吨,按其中3000吨可用于生产燃料乙醇,平均8吨产1吨酒精,可生产燃料乙醇375万吨。我国非粮燃料乙醇仍有一定的发展潜力,但应结合原料供应情况,适度谨慎发展。发展过快,一哄而上,超越原料供应能力,价格大幅增长,必将产生与粮争地的结果,同时也将损害整个行业发展。(2)加强宏观调控和政府监管,确保稳步发展。结合生产原料供应情况,规划实施好燃料乙醇的发展步伐。出台适当的财图3欧盟燃料乙醇产量(单位:万方)税扶持政策,确保行业生产具有一定的经济效益。确定燃料乙欧盟燃料乙醇产业起步较晚,1993年燃料乙醇产量仅为4,8醇在汽油/柴油中的参甘冱。加强燃料中国煤化工与人争粮不25方吨法国10万吨:德国(60万吨电)20年欧燃料乙与粮争地的原则,严4HCNMHG达到相关标醇产量达460万方(363万吨),2011年产量约550万方(434万准。吨)(图3),全球发展速度最快。欧盟燃料乙醇生产以谷物为主(3)加强纤维素制乙醇技术攻关解决原料瓶颈。我国是世要原料,其中小麦约占1/3。(下转第92页)广州化工012年4月[3] Shiokawa T, Hattori Y, Kawano K, et al. Effect of Polyethylene glycollinker chain length of folate-linked microemulsions loading aclacino-myein a on targeting ability and antitumor effect in vitro and in vivo[ J]Clin Cancer Res,2005,11(5):2018-2025[4 Yonghua Zhang, et al. Pteroyl-y-glutamate- cysteine synthesis andits application in folate recaptor -mediated cancer cell targeting usingfolate-tethered liposomes. Analytical Biochemistry, 2004, 332: 16[5 Yoo Hs,delivery of doxorulnan aggregates stabilized by doxorubi-cin-PEG -folate conjugate[JJ. Control Release, 2004, 100(2): 247-56[6 Annapragada A, Natarajan JV, Jayaganesh V. Natarajan, et al. Controlled targeting of liposomal doxorubicin via the folate receptor in vitro图6叶酸衍生物(最终产物)的HNMR谱图(DMO为溶剂)[J. Control Release, 2003, 92(1-2):49-67Fig 6 H NMR of folic acid derivatives(the end produc[7]K. Ogawa, T. Mukai, Y. Arano, M. Ono, H. Hanaoka, S. Ishinothe solvent is DMso)H. Saji. Bioconjugate Chem., 2005由图6可知,从低场到高场可清晰的看到一共14组质子峰,[8]ASN. Murthy,CNR.Rao,BDN.Rao,P. Venkateswarlu. Trans,Far分别是1~14,其中8=2.5属于DMSO的溶剂峰,而δ=3.35是aday Soc.,1962,58:855溶剂中含有的少量水的干扰峰。如图左上角为最终产物的结构9]SM. Rozenberg,T. Nishio,T. Steiner. New J.Chem,199(23)式,含有氢的位置分别标记为1-14,与核磁谱图一一对应。其中δ=1.42,属于产物中SH的归属峰。[10]S. Chowdhury, N. Koshino, A. Canlier, KMizuoka,Y.Ikeda.In-org.him.Acta,2006(359):24723结论[1]魏欣,张惠展,黎占亭,等.三苯甲基保护的巯烷臂寡核苷酸的合成及荧光标记[J].华东理工大学学报,2001,27(4):353-356本文以巯基乙醇为原料,通过对巯基的保护和脱保护以及[12] Tyagi S, Kramer Fr. Molcular beacons: probe that fluoresces upon hy-酯化反应得到了叶酸的衍生物,并结合红外、紫外和核磁等对其bridization[J]. Nature Biotechnology, 1996, 14: 303-308结构进行表征,得出以下结论[13]Christopher P. Leamon, et al. Synthesis and biological evaluation of(1)在碱性条件下,巯基乙醇中的巯基活性比羟基活性大;EC20: A new folate -derived, 99mTc- based radiopharmaceutical(2)在催化剂的作用下,保护后的巯基乙醇和叶酸可以发生Biocojugate Chem., 2002(13): 200-210酯化反应,且叶酸衍生物的荧光特性增强。[ 14] Albert o Gabiz on, Hilary Shmeeda, Aviva T, et al. Tumor cell targe-本研究的成果在叶酸靶向肿瘤诊断药物的研究方面具有潜ing of liposome -entrapped drugs with phospholipid anchored folicacid-PEG conjugates [ J]. Adva Drug Delivery Rev, 2004, 56(8)在的应用价值。1177-119[15] J. Zhang a, b, s. Rana a, b, R. S. Srivastava a, c, et al. On the参考文献chemical synthesis and drug delivery response of folate receptor-activa-1]高晓宁,唐锁勤.叶酸受体极其在介导药物靶向肿瘺细胞治疗中的ted, polyethylene glycol -functionalized magnetite nanoparticles [J应用中国实验血液学杂志,2005,13(5):911-914Acta Biomaterialia, 2008(4): 40-48[21 Roy EJ, Gawli U, OrB A, KranzD M. Folate-mediated targeting ofcells to tumors[ J]. Adv Drug Deliv Rev., 2004, 56(8): 1219-1231(上接第73页)界第一大秸秆生产国,年产量约8亿吨,约占世界总产量的6] a Sweeter Altermative for Whom? Sugarcane Ethanol Production and18%。其中,可集中用于生产燃料乙醇的秸秆资源8935万吨,按Rural Livelihoods in Northeast Brazil[ R]. American University, 20108吨秸秆产1吨乙醇计算,可生产燃料乙醇1000万吨以上。[7]张智先国内燃料乙醇加工业现状及发展趋向{J.粮食论坛,2010参考文献(11):17-201]岳国君,董红星,刘文信,等燃料乙醇工艺的化学工程分析[]8]丁声俊.我国发展生物燃料乙醇的长久大计[J].粮食与食品工化工进展,2011,30(2):144-149业,2010,17(3):1-5[2]林海龙,武国庆,罗虎,等我国纤维素燃料乙醇产业发展现状9]郝小明我国燃料乙醇产业发展趋势[J.产业观察,2010(4)[J].粮食与饲料工业,2011(1):30-33[3 US Biofuel Standards and Regulations[ R]. International Conference on10]强冰清,蒋中国煤化工原料供应模式及政策Biofuels Standards, 2007 :8-12.探析[[4] Trends in Bioenergy Law and Policy[R]. Victor Mosoti Development11]张琳CNMHG生产燃料乙醇的工艺现状及脱水技术改进[打.现代化工,2010,30(2):15-20[5] ETHANOL AND BIODIESEL IN BRAZIL[R]. STANDARDS, TECH-NICAL REGULATIONS, 2007: 9-11