燃料乙醇炼制系统优化与碳减排研究进展

生物质是丰富可再生的碳源,以糖、淀粉、秸秆纤维素或其他生物质原料高效生产燃料乙醇,可减少化石能源的需求,其中以木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇具有广阔的发展前景。与化石能源相比,燃料乙醇具有环保、经济、可再生的优势,但其在生产工艺技术、经济效益和环境影响等方面仍需要深入研究。近年来,通过开展燃料乙醇炼制系统优化及全生命周期分析研究,有力地促进了燃料乙醇技术进步,推动了燃料乙醇碳减排相关研究。文章主要论述了近年来燃料乙醇生产技术的发展,重点对燃料乙醇系统的模拟优化和碳减排研究进展进行了总结,并对燃料乙醇发展趋势进行了展望,以期为燃料乙醇的可持续发展提供参考。     

生物质合成气发酵生产乙醇技术的研究进展

20世纪70年代以来,开发低成本、可再生的能源已成为各国的研究热点。以生物质为原料生产的燃料乙醇是一种很有应用潜力的能源。文章简要讨论了生物质合成气发酵生产乙醇的技术途径．分析了该技术的优点、工艺过程、生产成本和市场化进程,特别介绍了美国BRI公司和密西西比乙醇公司（ME）在生物质合成气发酵生产乙醇方面所做的工作;同时,指出了我国发展生物质合成气发酵技术的必要性和应用前景。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(三)——生物质能源转化技术经济评估

秸秆、动植物油脂、微藻等生物质原料可以生产液体运输燃料,生物燃料的化学成分包括醇、酯、烃三类。燃料乙醇主要替代汽油,受到各国重视,其中纤维素乙醇技术发展较快。脂肪酸甲酯是第一代生物柴油的主要成分,价格主要受油脂原料价格的影响,由于和柴油相容性差,低温流动性不好,将逐渐被加氢生产的第二代生物柴油取代。相比醇、酯等含氧燃料,烃类生物燃料在使用性能上有很多优势。有多条技术路线可以生产烃类燃料,其中油脂加氢制喷气燃料已接近商业应用,热解油加氢可将木质生物质原料中的"木质素"组分转化为生物油,大型快速热解工厂可以和热电联产装置组成联合系统,从而提高工厂综合热效率,降低生物燃料生产成本。因此,快速热解生产汽柴油将成为主要的生物燃料生产路线。生物质与煤共气化技术通过提高气化温度,不仅可以提高生物质气化效率,减少焦油的生成,还可以解决生物质供给的季节性问题,为生物质的高效利用提供了一条新的技术途径。微藻高压液化生产柴油是最具发展潜力的第三代生物燃料技术,我国需要加强微藻养殖及加工技术攻关。     

我国生物质能利用现状与展望

生物质能是重要的可再生能源资源,具有广阔的开发利用前景。介绍了我国生物质能的发展现状,包括固态生物质燃料、液态生物质燃料（燃料乙醇、生物柴油）、气态生物质燃料的开发利用和技术进展。对我国发展生物质能提出了建议,包括生物质能原料的利用和开发,生物质能开发利用的路线与技术,以及开展国际合作与交流,引进吸收国外先进的技术和设备等。     

第二代和第三代生物燃料发展现状及启示

第二代生物乙醇以生物质为原料,包括纤维素乙醇和纤维素生物汽油两种产品。目前已建有示范装置和/或工业装置的纤维素乙醇生产技术包括硫酸/酶水解-发酵技术、硫酸水解-发酵技术、酸水解-发酵-酯化-加氢技术、酶水解-发酵技术。业内专家认为,用酶替代硫酸水解是纤维素乙醇生产的发展方向。目前已经和准备进行示范装置试验的纤维素生物汽油生产技术包括快速热解-加氢改质技术和BioForming技术。第二代生物柴油主要以动植物油脂为原料,通过催化加氢生产非脂肪酸甲酯生物柴油,它是理想的优质柴油调合组分。生产第二代生物柴油的加氢技术包括加氢脱氧、回收丙烷和其他轻烃气体、脱水、异构化和裂化、蒸馏等5个步骤,主要有NExBTL可再生柴油生产技术、Ecofining绿色柴油生产技术、Haldor Topsoe可再生柴油生产技术、EERC可再生柴油生产技术。第三代生物燃料有两种:一种是以海藻油为原料生产乙醇、丁醇、喷气燃料和柴油,海藻培养(生长)和萃取海藻油是核心步骤,目前尚处于初期阶段;另一种是以生物质原料通过气化合成生产汽油、喷气燃料和柴油,重点是开发生物质气化技术,降低生产成本。我国应借鉴国外发展第二代和第三代生物燃料的做法,把技术开发工作做深做细做透,搞清楚原料的供应情况;目前我国生物柴油主要采用酯交换法生产脂肪酸甲酯,应考虑开发和采用加氢法生产第二代生物柴油,并努力扩大除麻风果油以外的原料来源;同时应加大海藻生物燃料和生物质气化合成生物燃料的开发力度。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(二)——生物质制备液体燃料的转化途径

利用可再生生物质资源转化制备液体燃料已成为全球关注的热点。常见的生物质能源原料主要有草本植物、木本植物、微藻和脂肪类生物质资源,丰富的生物质资源为生物质液体燃料的生产提供了广泛的原料来源,也为生物质能源的多样性发展提供了坚实的物质基础。不同的生物质原料种类和转化方式可生产出性能各异的多种液体燃料,主要包括醇类燃料(乙醇、丁醇等)、烃类燃料和生物柴油等,由此构建出生物质转化制备液体燃料的转化途径网络。醇类燃料的生物质转化途径主要包括生物质直接发酵、生物质合成气发酵、生物质合成气化学合成等;烃类燃料的生物质转化途径主要有生物质液化加氢、微藻热化学途径、生物质合成气费托合成、生物质发酵脂肪酸加氢及油脂类加氢途径等;生物柴油的转化途径主要有油脂酯交换和微藻萃取酯交换。在这些液体燃料的转化途径中,只有生物质发酵制乙醇途径和油脂酯交换途径基本实现了商业化应用,其他大部分转化途径仍处于开发阶段。     

上海非粮食生物质能的开发利用

利用粮食生产汽车替代燃料,已经引起了全球粮食价格的暴涨.利用不与人争粮争地的生物质废弃物做原料,才是生物质能发展的正确路线.上海有比较丰富的生物质废弃物资源,更有比较先进的技术和经验,应该抓住发展机遇,搞好上海的生物质能的利用工作,并为全国服务.     

我国非粮作物燃料乙醇技术与产业发展现状

非粮燃料乙醇是我国生物质能源发展的重点之一。本文就我国木薯、甜高粱、菊芋、葛和菊叶薯蓣等几种非粮能源作物的资源优势、非粮乙醇转化技术及其产业发展现状进行探讨,并对我国非粮作物燃料乙醇产业的可持续发展提出了建议。     

国外可再生能源文献信息

用无催化剂的SCF法生产生物柴油和生物柴油的燃料特性；用新鲜或废植物油生产的柴油及其粘稠度；生物柴油中挥发性有机化合物的吸收：用预留空间气相色谱法测定无限稀释活性系数；风能、压缩空气储能和生物质气化联合系统的技术、环境和社会特性；一种基于生物质气化制氢的综合工艺的能源效率问题；橄榄饼：一种可利用的生物质燃料；用高效等离子燃料电池（IPFC）把矿物燃料和生物质燃料转换为电力和运输燃料；乙醇汽车燃料中硫酸酯的分光光度测定法；燃料电池制氢时的乙醇蒸汽重整；地热储中冷水锋运动的分析模型；日本西南部阿苏山西侧地热储三维特征的大地电磁电阻率仿真。[编者按]     

我国燃料乙醇发展现状和趋势分析

原油价格高企和日益严重的环境污染问题,使得人们越来越关注燃料乙醇等清洁环保的可再生能源。我国2001年开始发展燃料乙醇,已成为第三大燃料乙醇生产国,但我国目前以玉米和小麦等粮食为原料生产燃料乙醇,成本较高且影响国家粮食安全。本文从产业政策和经济效益角度分析了我国燃料乙醇发展趋势和原料路线选择,燃料乙醇的发展应立足于中国国情,走以非粮作物如木薯和纤维素为原料的生产路线。以木薯为原料生产燃料乙醇,技术成熟,经济效益良好。以纤维素为原料生产燃料乙醇,具有广阔的发展前景,是未来燃料乙醇的发展趋势,但目前技术不成熟,生产燃料乙醇成本较高。     

中国甘蔗燃料乙醇生产的技术、经济和环境可行性分析

我国甘蔗燃料乙醇产业的发展是以2001年国家基于石油替代战略而启动“变性燃料乙醇”和“车用燃料乙醇”计划为背景发展起来的。目前燃料乙醇发展的突出障碍是生产成本较高,因此,需要国家的大量补贴。文中借鉴巴西利用甘蔗发展低成本燃料乙醇的经验,对中国甘蔗燃料乙醇生产的技术成熟度、市场竞争力和环境影响进行了分析,并得出：中国用甘蔗生产燃料乙醇在工艺和设备上不存在根本性、长期性的障碍;在目前的燃料乙醇和食糖价格下,甘蔗燃料乙醇的生产具有相对优势;甘蔗燃料乙醇生产中对环境的负面影响在现有的环保技术条件下可以得到克服,并且还将促进温室气体减排。     

我国燃料乙醇原料可持续供应初步分析

本文通过评价我国粮食供应形势、土地资源、农业生产的特点,资源禀赋等,对我国燃料乙醇原料供应进行了初步分析。我国人多地少,耕地资源紧缺,粮食供需处于紧平衡,以玉米为原料的燃料乙醇发展空间受到极大的限制,原料多元化势在必行。初步测算,2010年燃料乙醇的可供应量约360万t,2020年燃料乙醇的可供应量约1700万t,可以满足国家可再生能源中长期发展规划规定的目标。最后,提出依靠科技进步以及发展纤维素乙醇等措施。     

美国生物质能的发展状况及对我国的启示

2006年美国燃料乙醇产量为1 742万t,生物柴油产量90万t.2012年美国可再生燃料年利用量将增加到341亿L.美国发展生物质能主要目的是保护美国农民利益,通过政府引导,市场调节促进生物质能的产业发展;为了有效地规避风险,美国芝加哥期货交易所推出燃料乙醇期货.对我国的启示是,发展燃料乙醇不能照搬美国的模式,我国燃料乙醇要走多元化道路,政府要加大科研、开发的扶持力度,以及加强中美在生物质能领域的合作等.     

Simulation-based life cycle assessment of energy efficiency of biomass-based ethanol fuel from different feedstocks in China

Interests in biomass-based fuel ethanol (BFE) have been re-boosted due to oil shortage and environmental deterioration. Biomass-based fuel ethanol is renewable and, apparently, environmentally friendly. Biomass-based E10 (a blend of 10% ethanol and 90% gasoline by volume) is a promising conventional gasoline substitute, because vehicle engines require no modifications to run on E10 and vehicle warranties are unaffected. This paper presented life cycle assessments (LCAs) of energy efficiency of wheat-based E10 from central China, corn-based E10 from northeast China, and cassava-based E10 from southwest China. The respective energy flow-based evaluation model of wheat-, corn-, and cassava-based E10 was built based on data from pilot BFE plants. Monte Carlo method is applied to deal with the uncertain parameters and input and output variables of the evaluation model because of its wide application and easy development of statistical dispersion of calculated quantities. According to the assessment results, the average energy input/output ratio of wheat-based fuel ethanol (WFE), corn-based fuel ethanol (CFE), and cassava-based fuel ethanol (KFE) is 0.70, 0.75, and 0.54, respectively, and biomass-based E10 vehicle can have less fossil energy demand than gasoline-fueled ones.     

甜高粱秸秆燃料乙醇产业化问题与对策的探讨

甜高粱具有极高的光合速率,有"高能植物"之称,其单位种植面积的乙醇产量较高.甜高粱特别适合在我国栽培,甜高粱燃料乙醇极具开发价值,它对能源安全和环境保护具有举足轻重的作用.文章简单介绍了新疆甜高粱用于生产低成本燃料乙醇的优势、试验情况以及产业化过程中面临的问题,并提出了解决这些问题应采取的对策.     

我国生物燃料乙醇产业新进展

燃料乙醇产业发展近20年来,为支持国家三农事业、改善大气环境、减少原油进口做出多重贡献。近年来,在国家政策推动下,我国生物燃料乙醇产业引起各界高度关注。产业链相关的生产企业、科研机构、石化和汽车行业等从不同视角做了大量实践和研究。本文从生物燃料乙醇技术进步、炼油产业的关联效应、对汽车行业的影响三方面进行概述,分析当前发展生物燃料乙醇产业呈现的新趋势。技术进步方面,从研究到生产实际,已更多地着眼于开发多种原料灵活加工的方式,构建新的产品结构,并采用技术手段降低过程能耗、发掘净能量提升空间、降低生产成本,开辟纤维素乙醇技术的新途径;此外,在产品转化率的科学评价方式、建立可持续综合效益评估模型以及设计新型对称双阴极结构解决乙醇燃料电池稳定性问题有更深入的研究。炼油产业关联效应方面,大量研究分析了油品升级、乙醇的加入对尾气污染物排放的影响;而燃料乙醇对炼油行业的影响涉及油库的改造、对组分油品质的要求、产品结构优化等诸多层面。汽车行业对新燃料系统的关注度也在不断提高,在乙醇汽油的燃烧效率、喷射策略和非常规污染物排放控制等方面有新的方案和比较。整体产业链的研发活力不断加强,正带动产业向着高质量方向发展。     

Nozzle flow and atomization characteristics of ethanol blended biodiesel fuel

This study was conducted to investigate the injection and atomization characteristics of biodiesel–ethanol blended fuel. The injection performance of biodiesel–ethanol blended fuel was analyzed from the injection rate characteristics using the injection rate measuring system, and the effective injection velocity and effective spray diameter using the nozzle flow model. Moreover, the atomization characteristics, such as local and overall SMD distributions, overall axial velocity and droplet arrival time were analyzed and compared with these from diesel and biodiesel fuels to obtain the atomization characteristics of biodiesel–ethanol blended fuel.It was revealed that ethanol fuel affects the decrease of the peak injection rate and the shortening of the injection delay due to the decrease of fuel properties, such as fuel density and dynamic viscosity. In addition, the ethanol addition improved the atomization performance of biodiesel fuel, because the ethanol blended fuel has a low kinematic viscosity and surface tension, then that has more active interaction with the ambient gas, compared to BD100.     

Comparative exergy analysis of direct alcohol fuel cells using fuel mixtures

Within the last years there has been increasing interest in direct liquid fuel cells as power sources for portable devices and, in the future, power plants for electric vehicles and other transport media as ships will join those applications. Methanol is considerably more convenient and easy to use than gaseous hydrogen and a considerable work is devoted to the development of direct methanol fuel cells. But ethanol has much lower toxicity and from an ecological viewpoint ethanol is exceptional among all other types of fuel as is the only chemical fuel in renewable supply. The aim of this study is to investigate the possibility of using direct alcohol fuel cells fed with alcohol mixtures. For this purpose, a comparative exergy analysis of a direct alcohol fuel cell fed with alcohol mixtures against the same fuel cell fed with single alcohols is performed. The exergetic efficiency and the exergy loss and destruction are calculated and compared in each case. When alcohol mixtures are fed to the fuel cell, the contribution of each fuel to the fuel cell performance is weighted attending to their relative proportion in the aqueous solution. The optimum alcohol composition for methanol/ethanol mixtures has been determined.