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煤基醇醚燃料走到能源前台

2006-6-23 14:22:33 煤矿新闻

煤基醇醚燃料走到能源前台

文章更新时间：2006年6月23日9:49

    “今年6月中旬，发改委将组织有关政府官员、专家、工程技术人员，就二甲醚产业发展方向和思路及替代石油类产品的可行性和操作性，进行专题研讨座谈。”这是近期有关醇醚燃料的最新动态消息（见本报6月5日1版）。在经历了几轮争论与起伏之后，醇醚燃料，特别是煤基醇醚燃料再度走上前台吸引人们的眼球。它是否能够在解决石油瓶颈的努力中扮演主角，很多人都在拭目以待。因为这不仅仅关系到国家汽车燃料的供给，还关系到汽车产业、化工产业及至煤炭产业。
    再次引发高层关注
    去年12月4日，全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会中的8位领导——原一机部部长何光远、山西省原省委书记王茂林、中国石油和化学工业协会原会长谭竹洲、山西省原副省长彭致圭，倪维斗院士、谢克昌院士、蔡睿贤院士以及国家化工行业生产力促进中心总工程师方德巍联名拟就了一份《关于推广煤基醇醚燃料以替代汽油、柴油的建议》，并直接上书胡锦涛总书记和温家宝总理。仅隔两天，12月6日，胡锦涛总书记就对此作出批示：“培炎并马凯同志：请发改委对替代能源问题进行科学论证，从总体上提出开发方向和重点。”随即，温家宝、曾培炎、马凯、张国宝等人都作出了批示和安排。煤基醇醚燃料在国民经济中的重要性，又一次受到了高层重视。以煤化工产品弥补石油瓶颈，不光成为一个经济和产业问题在业内引人关注，也进一步提升到事关国家未来发展的政治高度，引起了国家高层的注意。
    一个很专业的建议直接提交到党中央国务院的最高领导，最高领导又在最短时间内给予答复，这本身已经很说明问题。
    其实，这并不是第一次因为煤基醇醚燃料的事情惊动中央。2004年，全国人大法律委员会向国务院提交了一份《发展煤基醇醚燃料是我国替代石油的根本出路》的建议书。温家宝总理对此非常重视，批示国家发改委和科技部对此问题提出意见。
    再往前，2001年4月，李琼久、钟贻烈、顾子樵和廖宗富这几位中国成达化学工程公司的退休工程技术人员把信直接寄到时任总理的朱镕基手中，呼吁利用现有合成氨生产装置进行联产甲醇生产，发展甲醇燃料和甲醇汽车。他们的信，也在短期内得到了朱镕基的两次批复。
    担纲替代燃料主角
    随着我国经济的高速发展，对能源的需求量日益增大，据国际原子能机构预测，从2002年到2030年，全球新增能源需求的21%来自中国。2005年，我国石油的进口依存度已经接近44%，到2020年，我国石油供应的一大半将依赖国外进口。
    在石油的各种消费中，汽车消费直接与人民生活息息相关。近些年来，我国汽车销售量连年增加，2003年全年销售汽车439万辆，2004年则达到520万辆，2005年达到575万辆。我国2005年生产5405万吨汽油、11062万吨柴油，进口成品油3143万吨。据预测，到2020年，全国汽车保有量将达到1亿～1.5亿辆。全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会秘书长陈卫国说，为满足汽车所用的汽柴油，2010年全国需用石油总量将达4.2亿吨，2020年为6.3亿吨，而我国自产石油最多到2亿吨/年，这将不可避免地引发世界性能源供应紧张。所以，寻找汽车代用燃料成为当务之急。
    汽车的新能源技术并非是世界各国都在摸索的技术，而目前已经具备一定技术储备的大概包括替代燃料技术、混和动力技术和燃料电池技术。对于这三种汽车新能源技术，上海内燃机研究所主任兰志波做了这样一个形象比喻——替代燃料技术相当于已经进入我们房间的技术，混合动力技术相当于站在我们院子里的技术，而燃料电池技术则是刚刚到达飞机场的技术。也就是说，替代燃料技术是拿起来可以应用的技术。而其他两种技术则是未来的研究方向，比较超前。
    弥补成品油缺口的重担，近阶段主要靠替代燃料承担。
    醇醚燃料孰优孰劣
    在我国，汽车替代燃料已经在试验和推广中，发展最快的当属乙醇汽油。在国家发改委等八部委的推动下，从2004年4月起，黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省的全部和河北、山东、江苏、湖北的局部推广使用车用乙醇汽油。这是一种绿色可再生能源，在生产燃料的同时能消化大批陈化粮，可谓一举两得。但经过几年的实验也暴露出一些问题，一是粮食制造高纯乙醇成本过高（大约为4500元/吨），维持运行需要国家给予财政补贴；二是国内陈化粮有限，已经不能满足生产需要，维持生产需要进口粮食替代。以上两点使乙醇汽油生产规模的扩大受到限制。
    除了乙醇汽油之外，汽车代用燃料还有多种：包括煤液化、甲醇汽油、生物质燃料、液化天然气、石油液化气等等。
    煤的液化目前已经十分火热，但其中间接液化装置投资巨大，直接液化工业化尚无先例可循。液化天然气与石油液化气替代方案因为同样牵扯到我国比较稀缺的资源，试行中已经遇到了一定问题。
    甲醇汽油是很多人看好的一个替代燃料。先看成本，大约每吨甲醇耗煤两吨，生产成本在每吨1000元左右，甲醇燃烧后尾气中常规排放的一氧化碳、碳氢均比汽柴油低30%以上，同时由于甲醇不含苯、烯烃和硫，非常规排放物也比汽油燃料好。甲醇汽油从掺兑15%到100%使用甲醇均可，15%以下甚至都不必加助溶剂。但是在100%使用甲醇做汽车燃料时，发动机则需要改造。我国从上世纪70年代开始着手进行甲醇燃料替代汽油试验，在山西、山东、云南、四川等地均进行过甲醇燃料替代试验。
    对于目前已经试验的替代燃料，哪一个更好，要从资源性、环境友好性、经济性及使用方便性来综合考虑。一些专家认为在这“四性”之中，甲醇得分最高，二甲醚最值得关注。但是，也有反对意见，主要原因是甲醇燃料有毒，不适合作为民用燃料。这也难怪。1998年山西假酒案震动全国，祸首就是甲醇。这确实让人心有余悸。
    甲醇燃料和乙醇燃料孰优孰劣，争论已有些年，现实情况是乙醇汽油从上而下地推行开来，甲醇虽然连年来产量猛增，使用甲醇汽油的呼声却在从下而上地喊而因缺少政策支持和统一标准，无法大面积推行。
    乙醇汽油的问题是粮食有限成本过高，甲醇则因毒性让人敬而远之。在此情况之下，二甲醚引起了更多人的关注。
    二甲醚是一种无色气体，无毒，具有轻微的醚香味，室温下的蒸气压力约为0.5MPa，由甲醇脱水得到。最初，二甲醚是作为气化剂使用的产品。近年来，二甲醚的燃料性能才被人们重视起来。
    目前二甲醚是公认的替代柴油的优质清洁燃料。当前二甲醚以两种方式作为燃料使用，一种是以其代替液化石油气，作为液化石油气汽车的代用品，这在山东久泰已经运行；另一种是二甲醚在加压下成为液态，与柴油混合（10%）代替柴油，西安交大已经取得了成功经验。此外，100%二甲醚代替柴油目前也取得了很大进展。与柴油相比，二甲醚替代后发动机的效率提高10%～15%，噪音降低10分贝，排气清洁程度符合欧Ⅲ标准。1.6吨甲醇制1吨二甲醚，而1.2吨二甲醚可以替代1吨液化石油气，1.8吨二甲醚替代1吨柴油。二甲醚无毒，废气排放清洁，具有很强的竞争力。但是使用二甲醚的汽车发动机油路系统需要加压，要做一定的改动。
    目前，二甲醚在汽车上的应用尚处于起步阶段，上海交大、西安交大、吉林大学、山东久泰都做了大量工作，国内一些大的汽车企业也对二甲醚汽车给予高度关注。上海内燃机研究所主任兰志波说，二甲醚值得关注，我国的二甲醚发动机研发与世界同步。
    抓住煤基醇醚发展机遇
    煤基醇醚的魅力还不仅仅在应对汽车发展的需求、满足替代能源的需要上，它们还能成为新一代的“石油”。尽管甲醇由于其毒性而让人有所担心，如果采取措施后可以保证安全使用，就其可进一步深加工为其他化工品而言，前景也十分诱人。近年来，世界上已经成功开发出甲醇制烯烃的方法，这些方法虽然目前尚无工业化装置投产，但均已进行了1年左右的示范试验，只等技术上的放大。而一旦甲醇三烯替代了石油三烯，就真正让煤替代了油。
    其实，在以煤的气化为源头这条路上，化工行业已经走了很久，也等了很久。中国化工行业生产力促进中心总工方德巍分析说，经过30多年的努力，我们已经有一支总体水平处于国际领先的技术团队，有一批具有自主知识产权的技术，完全可以集成若干个大型产业化工程，而赢得煤基醇醚体系能源化工的自主发展。
    也正因为如此，化工业内才多次出现直言上书的老专家。他们为能源对中国经济的制约而心急万分，又在自己十分熟悉的领域内极力寻找着汽油、柴油甚至原油的替代物。
    但是，面对目前这个机遇，一些问题也困扰着业内人士：一是在与国外公司进行如煤制烯烃等关键技术转让时，呈多头出面的无政府状态，使国外技术持有者漫天要价。
    二是国家支持自主开发的政策不足，技术成果缺少最后一步的中试及示范工程经费。方德巍分析说，21世纪的趋势是天然气将部分替代石油扮演越来越重要的角色，替代的重要途径是先把天然气制成甲醇。世界上大规模天然气制甲醇的项目会不断投建，而就我国的具体情况而言，天然气储量用于工业的条件目前仍不具备，而大规模的煤制甲醇却将与世界的这个潮流接轨。但一个新兴产业必须因势利导，国家应做好规划，抓好一两个示范工程，在资金及政策上做出安排，促进新一代煤基能源化工的大力发展，为国家能源安全奠定坚实的基础。
    背景材料
    替代燃料可分为三类：含氧燃料（醇/醚/酯）、合成油、气体燃料（甲烷气/合成气/氢气）。其中含氧燃料技术成熟，是近期应予推广应用的重点；合成油与现有车辆技术体系和基础设施完全兼容，但其技术尚待完善，将在2020年发挥重要作用；气体燃料车优点很多，我国将从基础科学研究、前沿技术创新、工程应用开发等方面逐一突破。
    煤直接液化
    煤通过催化加氢直接液化合成液态烃类化合物，精制后制取汽油、柴油。直接液化的困难是资金问题，建设百万吨级煤变油项目需投资上百亿元。此外，直接液化对煤质要求十分苛刻，需选择易磨、含水低的煤，而且煤中含氢应该高，氧、硫、氮含量应低。
    煤间接液化合成油
    将煤先气化生成合成气，再通过费托合成转化为烃类化合物。此方法投资大，耗煤多，另外放出大量水和热。合成气分子利用率低，能效偏低。
    二甲醚
    具有较高的十六烷值，制作简单，是替代柴油的好产品。尾气排放达欧Ⅲ标准，部分达欧Ⅳ标准，发动机动力性超过柴油，目前样车已行驶6000千米。但二甲醇汽车发动机要重新设计，油路系统需加压，加油站投资较大。
    乙醇汽油
    我国正在大力推广乙醇汽油，已有一整套产品标准和配套使用规范，适合在粮食充裕地区或周边地区有计划地推广。但由于3.3吨粮食才能生产1吨乙醇，成本较高。
    甲醇汽油
    甲醇的理论特性接近汽油，具有比汽油高的辛烷值和高的自燃性。在我国一些具有资源优势的地区，如山西、四川、河南等地，甲醇汽油车辆的示范运行已有多年。考虑甲醇汽车技术进展情况，显然低比例甲醇适合在在用车上使用，而高比例甲醇适合在专用的甲醇汽车上使用。因而，具有发展前途的应该是比例低于15%的甲醇汽油，以及技术比较成熟的M85高比例甲醇汽油。
    生物柴油
    生物柴油是以含油植物，动物油脂及废食用油为原料制成的可再生清洁能源，可以20%混配柴油B20，达到0号优质柴油标准。生物柴油是可再生能源，又对各种车辆具有良好的适用性，各国已将其作为新型替代燃料予以重视。目前生物柴油成本尚高，技术还有较大改进的余地，推广将会晚一些。
    液化石油气（LPG）
    LPG汽车早已在中国一些重点城市推广，2004年底LPG汽车保有量11.4万辆，LPG加油站355座。但LPG随石油短缺而紧缺，而且压缩站投资很高，尾气排放也不理想。
    压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）
    2004年CNG汽车保有量9.7万辆，建成CNG加气站357座，消耗天然气9.4亿立方米。CNG建站费用非常高，天然气依靠进口，尾气排放比较清洁，与甲醇汽油差不多。2005年进口LNG320万吨，2010年预计将进口1900万吨。2008年北京将在4000辆公交车上使用天然气，占全部公交车的20%。CNG汽车的推广与天然气和汽油的价格差有关，随着天然气价格及汽油价格的调整，其发展前途很难估计。
    燃料电池
    燃料电池按电化学原理等温地直接将化学能转化为电能。燃料电池汽车与一般可充电电池、电动车不一样，可行驶450千米。燃料电池汽车尾气排放少，有利环保，但燃料电池价格高。作为新一代汽车能源动力的远期解决方案被全球看好，全球能源科技资金的12%投向氢能燃料电池，很多关键技术得以突破。

编辑：远帆

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