甲醇汽油柴油清洁替代能源的可行性报告

化工0902班刘鹏利Contents清洁替代能源技术的研究背景符合中国国情的替代能源战略车用甲醇汽油替代清洁能源技术123车用甲醇柴油替代清洁能源技术45民用甲醇柴油和工业用甲醇柴油一、中国的能源结构我国缺气、少油，相对富煤，国内煤的可采储量约为7000亿吨标准煤，按2020年前全国能源年总需求量30-40亿吨标准煤计算，还可以利用150年左右。二、2006年世界主要产油国储量排名1、沙特阿拉伯362亿吨2、加拿大184亿吨3、伊朗181亿吨4、伊拉克157亿吨5、科威特138亿吨6、阿联酋126亿吨7、委内瑞拉109亿吨8、俄罗斯82亿吨9、利比亚54亿吨10、中国50亿吨后石油时代将要到来。据国土资源部信息，2007年我国石油剩余可采储量约20.43亿吨；按目前1.23-1.7亿吨/年产开采，最多可采26年。到2030年左右国内石油将面临枯竭。石油和醇醚燃料共存的时代已经到来，以石油为主的过渡能源时代已经到来。三、我国原油、汽油、柴油等的消费量名称2000年2001年2002年2003年2004年2005年年增率%原油22231.6821763.6023106.5525231.1929182.6829985.526.17%汽油3679.573547.913723.294015.944709.064842.065.64%柴油7050.087406.697621.468373.5910373.3810967.749.24%煤油913.24823.61870.86863.891061.531048.792.81%燃料油3445.323613.883436.714309.074956.444633.976.11%2007年消费柴油1.25亿吨,汽油7000多万吨；2007年全年进口成品油3,380万吨;我国是发展中大国，能源消费居世界第二2008年石油消费量3.6亿吨，进口1.78亿吨，进口依存度近50%，已触及能源安全警戒线!一二首批4个国家战略石油储备基地开始建设，总储备能力为1600万立方米，中国完成37天的石油储备。但是离90天目标还很远。中国石油天然气股份公司将在新疆鄯善化工产业园区建设100万吨国家级原油储备库。四、中国的能源安全大连镇海黄岛舟山国外的石油战略储备150天135天120天德国英国美国日本169天五、机动车尾气污染2.汽车消耗量为石油产量的70%以上。1.随着现代经济的高速发展，汽车保有量逐年增长。中国汽车保有量/万辆20042005200620072742316049855697CO、CO2烟尘微粒NOxSOx烟尘微粒汽车尾气我国大城市空气污染中，约79％来自机动车尾气排放01020304050607080CONoxSoxHCguiyangbeijingshanghaiContents清洁替代能源技术的研究背景符合中国国情的替代能源战略车用甲醇汽油替代清洁能源技术车用甲醇柴油替代清洁能源技术民用甲醇柴油和工业用甲醇柴油核能新能源辈出，作为能源消耗大国，我们应该如何抉择?经济性比较好推广成本低能源资源的基量必须大对环境的影响小-清洁燃料消费者的接受度高燃料代替品的要素二、各种汽油/柴油燃料替代品所需具备的要素燃料特性甲醇乙醇汽油低热值(KJ/Kg)19.91626.77843.9~44.4密度(g/mL)0.7920.78930.72~0.78沸点(℃)64.578.440~210十六烷值5813~17辛烷值11110880~98自然温度(℃)450420456理论空燃比(Kg/L)6.458.4514.7~15.0蒸发热(KJ/Kg)1.0880.8450.31~0.34氧原子质量比5034.8——饱和蒸汽压(38℃)/KPa31.815.848.3~103.3层流火焰传播速度(m/s)0.523——0.38~0.58甲醇、乙醇、汽油的基本性质对比研究发现，醇类是除石油以外，内燃机最可代用的燃料在中国，甲醇是最适合的内燃机替代燃料天然气甲醇乙醇粮食危机能源危机！煤化工产业链煤焦化煤气化直接液化焦炭电石乙炔合成氨煤焦油粗苯精制焦炉气制氢BDO氮肥甲醇烯烃二甲醚间接液化合成气醋酸烯烃汽柴油传统煤化工现代煤化工各类油品烯烃醇、醛、酮、酸车用燃料煤化工产业链图甲醇化工图二甲醚汽油MTBE醋酸低碳烯烃C2、C3、C4MTO工艺流化床裂解SAPO-34MTG工艺固定床裂解ZSM-5甲醇和异丁烯酸性催化剂碳酸二甲酯丙烯乙醛MTP工艺固定床裂解ZSM-5固定床脱水γ-Al2O3CH3OH1、我国煤储量中约有40%是高含硫劣质煤。煤田中有丰富的煤田气，储量约300万亿方。我国炼焦排空的焦炉气每年约有800亿方。上述资源基本未予利用，既浪费了资源，又污染环境。2、如将其利用起来，高硫煤大型化多联产技术转换燃料甲醇，吨甲醇/用煤2.5吨，吨甲醇/用2200方煤田气、焦炉气。3、我国煤制甲醇生产技术已达世界领先水平，目前已有化肥联醇、单醇、焦炉气制甲醇，高硫煤大型化多联产制甲醇等多种技术路线。走煤能源化工路线，如果投资3000亿人民币，即可建设1亿吨/年产燃料甲醇生产能力，可清洁利用3亿吨高硫煤，替代6600万吨成品油，替代25%石油。从而替代部分石油进口，减少排放。甲醇产业2008年我国国内煤基甲醇产能已经超过1500多万吨。产量达到1200万吨以上。其中化工消耗860万吨左右，甲醇汽油消耗甲醇300多万吨。2006年3月，胡锦涛总书记在安徽视察时，专门考察了奇瑞甲醇汽车并指示：这是发展方向，一定搞好。三、国家领导人对替代能源的高度关注煤制甲醇用作替代车用燃料,已经在我国山西等富煤省份系统运作了多年，其中山西已运行20多年。实践证明,它是最符合中国国情,能够实现规模化有效替代的、最现实的车用清洁替代燃料。根据我国国情，唯有走煤基清洁燃料的道路。大力发展替代清洁能源--醇醚燃料。走能源多元化替代的道路。Contents清洁替代能源技术的研究背景符合中国国情的替代能源战略车用甲醇汽油替代清洁能源技术车用甲醇柴油替代清洁能源技术民用甲醇柴油和工业用甲醇柴油一、甲醇汽油及其类型甲醇汽油是指将甲醇掺入汽油并加入一些添加剂而制作出的车用燃料。按照甲醇加入量的体积比而称之为MX甲醇汽油，例如加入15%的甲醇，即为M15甲醇汽油。二、甲醇汽油的优点研究法辛烷值RON马达法辛烷值MON以较低的混合气温度和较低的发动机转速（600转/分）测定的辛烷值。以较高的混合气温度（149℃）和较高的发动机转速（900转/分）测得的辛烷值。辛烷值是评价燃式发动机燃料抗爆性的一个重要参数，其值越大燃料的抗爆性越好。1、甲醇汽油的抗爆性甲醇、乙醇、汽油辛烷值对比甲醇、乙醇具有很高的辛烷值CH3OH+1.5O2CO2+2H2OC5H12+8O25CO2+6H2O1.5O2来自空气2、甲醇汽油的热效率高①甲醇的含氧量高达50％，理论空燃比仅为6.45，汽油空燃比14.2-15.1，完全燃烧时所需的空气比汽油少的多，使汽油燃烧更加充分，提高了汽油的热效率，弥补了甲醇热值低所造成的损失。②甲醇汽油特别适合于高原空气稀薄和省份和地区！燃用M15、M20与93#汽油的动力性对比15002000250030003500400045005000550051015202530功率/KWn/r.min-1M0M20M15①和甲醇相比，汽油是由几百种不同的烃类物质组成，其中有一些（如苯、丁二烯等）是强致癌物，甲醇则是单一化学品，其机理清楚，不是致癌物质。②甲醇在水中降解比原油和汽油更快，甲醇在水中停留的时间以小时计，汽油则以年计，甲醇泄露到地上土壤中时，微生物会使醇的浓度迅速降低，比汽油和柴油造成的污染小、时间短。③国家替代能源领导小组环境卫生组认为：在使用过程中，甲醇相比汽油更加安全，不会造成对水体和土壤的严重污染和累积污染。4、甲醇汽油的毒性比汽油更小①包括毒性、引烧、引火等在内的燃料相对危险度，汽油为41，柴油为34，甲醇为28。相对汽油而言甲醇是比较安全的；②甲醇燃料对环境更为有益，而以百分制打分评定LD50（半数致死量），汽油为100，乙醇为50，甲醇仅为30。美国能源部通过研究得出结论：甲醇在人体自然产生等于我们吃水果和蔬菜-500毫克为-每天成人的饮食安全。苏打水含有200毫克阿斯巴甜，生产20毫克甲醇在人体中。15分钟加油可有150ppm吸入42毫克甲醇剂量。等于饮用两罐苏打。健康风险ContentTitle①M15甲醇汽油，尾气常规排放CO和HC比国标汽油分别降低23.2%和28.5%；②M85甲醇汽油尾气排放物CO、HC和NOX比国标汽油分别降低50～70%、30～50%和10～20%。③非常规排放的有害物质甲醛比汽油高。5、甲醇汽油的尾气排放比汽油更少甲醇中不含有硫元素，甲醇汽油可以大大降低汽车尾气中SOx含量。CO、HC、NOx、芳烃也有不同程度的降低。甲醇燃料不但可以替代石油燃料，还有比石油燃料更加清洁的特点。甲醇汽油的推广有助于我国早日进入国Ⅳ的清洁汽油时代！6、甲醇汽油替代经济性好6500元/吨5000元/吨2000元/吨甲醇不仅可利用高硫劣质煤和焦炉气生产，而且还可以由氮肥厂联产生产。甲醇乙醇汽油①生产成本低燃料的生产成本主要取决于其原料的价格以及加工的难度。蒸汽压小传导性好难挥发密度大火灾危险性小减少静电产生的危险，意外火灾可能性小着火危险性小甲醇汽油很容易并入中石化、中石油的加油站的储运和销售系统。②甲醇汽油的储存、运输成本低CH3OH③汽车改造费用低附加费用总共：50~150美元以M85~M100甲醇燃料为动力的汽车，必须对现有的发动机进行改造。以M85及以上为燃料的汽车，其改造费用比较低。如左图所示。五、甲醇汽油的存在和已经解决的问题1.相对于传统的“汽柴油”，甲醇汽油在推广过程中面临着“毒性”、“机器腐蚀性”、“甲醛污染”等争论，但目前甲醇汽油应用中各种技术问题均得到了较好的解决。2.甲醇燃料与二甲醚已经被确定为今后20~30年过渡性车用替代燃料。3.车用甲醇燃料已开始由市场导入期转入成长期，即由单一区域的试验、示范阶段进入多个区域的产业化示范阶段。目前，开展甲醇燃料研发、示范、试点、推广的省、市、自治区已有20多个。六、运行甲醇汽油的主要结论1、山西省已形成由五个标准组成的甲醇燃料地方标准体系①车用燃料甲醇，2003年（已颁布）；②M5、M15车用甲醇汽油，2003年（已颁布）。2007年修订，2008年1月颁布；③低比例甲醇汽油变性醇。2008年1月颁布；④M85，M100高比例车用甲醇汽油。2008年1月颁布；⑤车用甲醇汽油组分油。2008年1月颁布；七、甲醇汽油的国家标准和地方标准支撑体系Contents清洁替代能源技术的研究背景符合中国国情的替代能源战略车用甲醇汽油替代清洁能源技术车用甲醇柴油替代清洁能源技术民用甲醇柴油和工业用甲醇柴油2.以前每次爆发油荒都是因为柴油供应不足引起，柴油供应矛盾极度突出。成品油的消费结构中，柴油是短缺的。1.柴油消费量大，而各大石油炼化企业柴油对汽油的产出比例低；Dieselconsumption2007200820102015年1.25亿吨1.27亿吨1.55亿吨1.95亿吨1、我国成品油消费结构2、M15甲醇柴油的技术创新点①解决了甲醇与柴油稳定溶合的难题;②解决了甲醇柴油闪点低的难题；③解决了甲醇柴油十六烷值低的问题；④解决了甲醇柴油遇水乳化分层的问题。能在低温-20oC和高温85oC储存而不发生变化。3、发动机试验和机动车行车试验①M15甲醇柴油已在山东省、江苏省进行了行车试验，2008年3月~2009年7月已累计行车里程3万公里。②两台东方红牌柴油机发电机组，单机连续使用柴油5吨，运行良好。③柴油发动机的动力性、经济性、点火性能良好。4、M15甲醇柴油的优点Cleanenergy替代部分柴油减少尾气排放提高燃油经济性甲醇中含氧量占50%，有利于完全燃烧，从而改善排放性能，特别有利于降低碳烟排放。降低SOx的排放12国标II硫含量：≯500ug/g3