储运油料学讲稿-第五章-补充-可替代燃料.ppt
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1、可 替 代 燃 料,简 介,世界经济的快速发展,给人类带来空前的福利,但同时也导致能源主要依赖化石燃料的迅速增长。化石燃料消耗的增加不仅使这些能源日益枯竭,而且对全球的环境安全造成越来越严重的威胁。能源紧张,环境污染,已成为全世界共同关注的重大问题。石油资源必然越来越少,而汽车越来越多,尾气污染越来越严重,寻求新能源的呼声越来越高,国家对新能源的需要将越来越急切,用车族对价格低、污染少的汽油替代品的呼声也越来越强烈。,前美国国务卿亨利.基辛格有句广为流传的名句:“如果你控制了石油,你就控制了所有国家;如果你控制了粮食,你就控制了所有人类;如果你控制了货币,你就控制了整个世界”。这并非是危言耸听
2、。小到个人或家庭,大到一个国家或世界,其核心是经济问题。在国际上,经济的核心是资源,而资源的核心首推能源。毋容置疑,今天能源的核心就是石油!伊拉克入侵科威特,美国又攻占伊拉克,几十年来,为争夺石油资源而爆发的战争从未间断。,21.09.2023,储运油料学,为了应付石油危机、提高燃料供应的安全性,改善我国的能源结构我国能源结构的一大特点是煤多油少,地区分布不平衡。在这种情况下,以煤为原料生产甲醇,再以甲醇代替汽油是改善能源结构的重要措施。为石油资源枯竭后燃料品种的平稳过渡作准备,减少污染,保护环境等。在军事上替代燃料的研究成果为战时应急代用提供依据。,具有较高的热值,特别是混合气的热值应能满足
3、发动机的动力性要求;适当的蒸发性,能满足车辆启动、行驶、加速、怠速等工况的要求;良好的材料适应性,对金属、橡胶等材料无腐蚀,对发动机寿命和可靠性无不良影响;能量密度高,贮存、运输方便;发动机结构变动小,技术上可行;最好能够利用现有的燃料储运分配系统;应健康、环保和安全。,可用作燃料的物质种类很多,但作为发动机燃料,必须具备一定的性能。优良的发动机替代燃料应该具备以下性能要求:,21.09.2023,储运油料学,用作发动机替代燃料的醇类主要是甲醇和乙醇。甲醇和乙醇作发动机替代燃料的一大优点是制造原料丰富,生产工艺成熟。甲醇可以从煤、天然气、木材等原料制取。乙醇既可以从农作物(谷物、甘蔗等)的发酵
4、生产,也可以用化工原料(乙烯、乙炔)制备。,醇类燃料最主要的优点还在于能够达到比烃类燃料低得多的排放标准,对减少大气污染大有好处。醇类辛烷值高,甲醇的RON/MON为114/95,乙醇为111/94,其调和辛烷值则更高。可以用于压缩比较高的发动机,提高发动机的热效率。醇类燃料的缺点:醇类燃料热值较低,燃料消耗量大。但它们的混合气的热值还比较高,并可通过提高发动机压缩比,从而保证发动机的动力性。甲醇和乙醇的低温蒸发性差,蒸发潜热高,不利于低温冷启动。,可 替 代 燃 料一、乙醇汽油二、甲醇汽油三、生物柴油,可替代车用燃料是指为缓解和应对化石燃料日益贫乏和紧张的形势,研制出的可部分替代或完全替代传
5、统普通车用燃料的新型超洁净能源。国家能源局重点支持发展的四类石油替代燃料:天然气燃料:压缩天然气燃料、液化天然气燃料、可燃冰燃料煤基醇醚燃料:醇基燃料(甲醇燃料汽油)、醚基燃料(二甲醚车用燃料)生物燃料:乙醇燃料汽油、生物柴油电动汽车电池,车用燃料是原油最主要的应用领域,占全球原油总消耗量的70%以上。当前能源短缺的实质是原油短缺。新型醇基车用燃料是目前被广泛应用的可替代燃料。特别是甲醇汽油和乙醇汽油现已在汽车燃料中占据了相当大的市场,并逐渐被市民所接受。,可替代车用燃料,什么是可替代车用燃料,2010年,我国的汽车产销量将突破1000万辆,到2020年我国汽车保有量将达到1.2亿辆,需要石油
6、约5亿吨。2010年,我国石油进口产量2.39亿吨,对外依存度近55%,预计2020年,我国石油的对外依存度将突破60%。石油资源已严重威胁到我国的能源安全、经济安全和可持续发展。石油资源必然越来越少,而汽车越来越多,尾气污染越来越严重,寻求新能源的呼声越来越高,国家对新能源的需要将越来越急切,用车族对价格低、污染少的汽油替代品的呼声也越来越强烈。,我国可替代车用燃料的发展背景,2007年,国家发改委下发关于发展替代能源的指导意见(征求意见稿)和我国醇醚燃料和醇醚清洁汽车发展专题报告(征求意见稿),明确了醇醚燃料在我国替代能源中的地位,强调“在化石能源方面应重点发展煤基醇醚燃料”。国家在“十一
7、五”、“十二五”规划中适时提出:重点发展以甲醇、乙醇为主要内容的替代成品油技术,重点支持甲醇替代成品油示范工程;,我国可替代车用燃料的发展背景,车用乙醇汽油,乙醇汽油是一种由粮食(高粱、玉米、小麦、薯类、糖蜜)及各种植物纤维加工成的燃料乙醇并加入变性剂(为防止饮用)和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我国的国家标准,乙醇汽油(E10)是用90%的普通汽油与10%的变性燃料乙醇调和而成,车用乙醇汽油按研究法辛烷值分为90号、93号、95号三个牌号,标识分别用E90号、E93号、E95号表示。车用乙醇汽油是指在不含甲基叔丁基醚(MTBE)、含氧添加剂的专用汽油组分油中,按体积比加入一定
8、比例(我国目前暂定为10%)的变性燃料乙醇,由车用乙醇汽油定点调配中心按国标GB183512001的质量要求,通过特定工艺混配而成的新一代清洁环保型车用燃料。,车用乙醇汽油,变性燃料乙醇以淀粉质、糖质为原料,经发酵、蒸馏制得乙醇,脱水后,再添加变性剂(车用无铅汽油)制到。变形燃料乙醇可以按规定的比例与汽油混合作为车用点燃式内燃机的燃料。燃料乙醇未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇。变性剂添加到燃料乙醇中使其不能饮用,而适于作为车用点燃式内燃机燃料的无铅汽油。,全球燃料乙醇生产情况,巴西和美国是世界上最早发展燃料乙醇的国家。国际再生燃料机构(GRFA)称:2010年全球燃料乙醇产量6780万吨,
9、相当于全球汽油消费量的近3%,其中美国和巴西两国产量约占世界总产量的88%。美国燃料乙醇产量居世界第一,现有生产厂近200家,2011年生产燃料乙醇将得到5100万立方米 规划到2030年燃料乙醇产量达1.8亿吨,替代30%的汽油需求。美国能源部规划,加上国内其他同类企业,目前我国燃料乙醇的总产能已超过200万吨年,约占世界总产能的3%。,乙醇汽油作为一种新型清洁燃料,是目前世界上可再生能源的发展重点,符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向,技术上成熟安全可靠,在我国完全适用,具有较好的经济效益和社会效益。辛烷值高,抗爆性好。乙醇含氧量高达34.7%。在汽油中含10%的乙醇,含氧量就能达到3
10、.5%。车用乙醇汽油的使用可有效的降低汽车尾气排放,改善能源结构。国内研究表明,E15乙醇汽油(汽油中乙醇含量为15%)比纯车用无铅汽油碳烃排量下降16.2%,一氧化碳排量下降30%。,车用乙醇汽油的优点,燃料乙醇的生产资源丰富,技术成熟。当在汽油中掺兑少于10%时,对在用汽车发动机无需进行大的改动,即可直接使用乙醇汽油。燃油系统自洁性强 乙醇是一种性能优良的有机溶剂,具有良好的清洁作用,能有效地消除汽车油箱及油路系统中燃油杂质的沉淀和凝结(特别是胶质胶化现象),具有良好的油路疏通作用。目前,我国有黑龙江、吉林、河南、广西、湖北、山东、浙江等10多个省区正在施行试点示范,年消耗乙醇汽油1700
11、万吨,占中国汽油消耗总量约20。,车用乙醇汽油的优点,车用乙醇汽油热值小,比普通汽油动力下降,油耗增加。乙醇蒸发性(沸点较低76(汽油10%溜出温度为65)较差,汽化潜热大,冷启动困难,不利于汽车的加速。乙醇沸点较低76(汽油90%溜出温度为180),天热时易于气阻熄火。由于乙醇汽油一旦遇水就会分层,无法采用成本很低的管道输送(管道输送时,内部含有水分)。,车用乙醇汽油的缺点,乙醇汽油非常怕水,保质期短,只有1个月,储运周期只有45天,这影响使用乙醇汽油的方便性。因此销售乙醇汽油要比普通汽油在调配、储存、运输、销售各环节要严格得多。一般小油站不出售乙醇汽油。乙醇在燃烧过程中会产生乙酸,对汽车金
12、属特别是铜有腐蚀作用。有关试验表明,在汽油中乙醇的含量在010%时,对金属基本没有腐蚀,但乙醇含量超过15%时,必须添加有效的腐蚀抑止剂。,乙醇是一种优良溶剂,易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀,溶涨,软化或龟裂作用。乙醇易吸于水,车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后,容易发生液相分离。由于燃料乙醇的不稳定性造成发动机燃油进气系统上堆积物增加,使喷油嘴雾化不好、引起乙醇汽油燃烧效率下降,耗油量增加。如果小加油站一个月内卖不掉,或者加到车里,又遇上出差,烧不完,就会分解,产生不良反映,损害车辆。过了保质期的乙醇汽油容易出现的分层现象,在油罐油箱中容易变浑浊,打不着火。,车用乙醇汽
13、油的缺点,多年来,国内关于乙醇汽油的争议从来就没有平息过。为了推进可再生能源与新能源的发展,国家发改委、财政部等有关部委2004年曾联合出台政策,每生产1吨车用乙醇可得到1880元的国家补贴,并减免一切税收。目前,我国已成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国和应用国。但乙醇汽油不能真正替代汽油,无法从根本上解决问题。因为目前中国每年只能生产两百万吨乙醇汽油,而中国每年石油消耗量多达4亿吨,相差悬殊,难以消除中国石油资源相对短缺。,车用乙醇汽油的现状和出路,来自汽车工业部门的一项统计分析,目前,车用乙醇汽油的消耗量远高于普通汽油,存在高能耗、低效率的现象。而一辆车用乙醇汽油的汽车,一
14、年所需的费用比使用普通汽油的车辆高1500元左右。国内部分乙醇加工厂为了享受每吨1880元的国家补贴及免税政策,使用玉米加工车用乙醇汽油,将新上市的玉米抢购一空,使得市场上玉米严重短缺,且价格大幅度上涨。形成“汽车和百姓强粮食”的局面。值得关注的是,2010年,我国首次从玉米净出口国变为玉米净进口国。上半年我国净进口玉米7800万吨,造成这一状况的根本原因是国内玉米价格相对海外来说偏高。,车用乙醇汽油的现状和出路,为了彻底根除用玉米加工乙醇汽油对粮食安全及百姓利益带来的严重冲击,专家建议,立刻停止对乙醇企业的优惠政策,并把这些财税补贴倾斜到目前成本高于陈化粮的用于加工燃料乙醇的麦秸秆、木薯等上
15、面来。相比美国、巴西等生物燃料大国,通行的粮食制乙醇方式显然不适合我国国情。国家发改委工业司负责人表示,盲目建设粮食乙醇不仅不利于农业结构调整,也有可能引发国家粮食安全问题。发展以木薯、红薯等非主粮作物和农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣等生物质为原料生产燃料乙醇应是未来发展方向。,车用乙醇汽油的现状和出路,甲醇汽油,甲醇汽油是指甲醇与汽油的混合物,是普通汽油产品中掺入一定量的燃料甲醇、变性添加剂、显色剂等调和而成的可以替代成品汽油的新型车用燃料。按照甲醇的掺入量分为不同的品种。最常见的是M15(在汽油里添加15%甲醇)清洁甲醇汽油,称M15甲醇汽油,可以在不改变现行发动机结构的条件下,替代成品
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