全球规模最大煤基乙醇工业化项目在陕正式建成,将会发挥哪些作用?
据媒体报道,全球规模最大的煤基乙醇工业化项目已经正式在陕西榆林榆神工业园建设成功,这项以69.8亿投资所建成的工业项目是自2017年之后全球首个10万吨的示范型项目,他的成功更是引起了无数人的注意。此个项目建成无疑会让以往以煤炭为主的能源结构进行改革,极大范围的为国家的工程项目提供能源。
众所周知,乙醇虽是一项最基础的化学品,但也是最重要的,它也是用来生产乙醛,乙醇等世界公认的优良汽油添加剂,它的作用可以说是非常之大,无论是染料洗涤剂还是各种制品,都是设计层面非常之广的。遗忘的乙醇都是一颗粮食的生物物质作为原料用来制备,这种制备所花费的成本十分之高。
而且在对于我国现在这种人多地少的现实情况来说,是非常不适合被用于广泛推广的。但是煤基乙醇工业化的开展就极大程度上的减缓了这种情况,同时也对这种工业提供了更为重要的战略发展前景。据专家介绍,这种碳基乙醇工业化项目可以使以往以3:1粮食和乙醇的比例变成现在可以直接节约150万吨的现象,这种项目的建成,极大程度上保证了我国的可持续发展,也是对我国的能源安全和粮食生产极具非常重要的战略意义。
并且同时这种能源也可以极大程度上应用于其他层面,对于我国的工业发展也有了一定的能源基础支持,我国的可持续发展战略也在不断实施,对于我国未来在科技以及世界各个层面上的进步也是非常重要的一步。同时这种技术也是在不断的推进煤炭清洁的作用,同时也高效的把能源进行循环利用,绿色发展战略也是在体现其中打造最终产业链的新型发展,也是一种世界的新型发展战略,为以后的世界发展提供了一个走向。
不久前,丰田研发实验室开发了一种新方法,即从乙醇中制取氢气。这项制氢新技术是在含有金属铑作为催化剂的石英试管中混合水和乙醇,同时进行微波加热。该试管还含有碳化硅,很容易吸收微波。
试管被放在一个桌面大小的铝盒里,这样防止微波逃逸。实验用的是2.45千兆赫兹(千兆赫兹是交流电或电磁波频率的一个单位,等于10万赫兹)的微波,水与乙醇的比例为50∶50,加热大约10秒钟,反应开始,每1毫升混合溶液可以得到0.92升的氢气,其转换效率是常规技术的2倍。
美国大力推行玉米乙醇,是因为他们的农作物过剩,政府为了保护农产品生产者的利益。
实际上,生产玉米乙醇在很多情况下是不合算的,如果把生产时消耗的热(玉米发酵必须加热),以及种植时消耗的化肥、机械、灌溉、运输都折算成热当量,有时竟会发现生产出的玉米乙醇具有的能量比为了生产它而投入的能量还少。换句话说,生产玉米乙醇出现了能量的负增长,等于白折腾了。(原本生产玉米乙醇是为了获取能量)
所以现在国际上对玉米乙醇的反对态度越来越强。
还有一个方面,现在世界上许多国家的人食不果腹,发达国家却用大量的粮食来生产燃料,面临着巨大的人道主义压力。对中国这样一个人口大国来说,粮食并不富余,没有足够的粮食来搞玉米乙醇。至于现在上的一些项目,多半论证不足,是各地领导人拍脑瓜拍出来的。
最后,要搞这个项目,还要看经济上是否合算,现在生产玉米乙醇的各种原材料都有上涨趋势,如果将来环境部门的监管变得越来越严(这是大趋势),项目在环保方面的成本也会越来越大,很可能就赔了。
乙醇是可再生能源,生物能源是一种可再生的清洁能源。
利用高技术手段开发生物能源,已成为当今世界发达国家能源战略的重要部分。当前生物能源的主要形式有四种:沼气、生物制氢、生物柴油和燃料乙醇。
在19世纪中叶煤炭发展之前,所有使用的能源都是可再生能源。除了核能、潮汐能、地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。
像生物能和煤炭、石油、天然气等化石能源,主要通过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
扩展资料:
人类使用再生能源的主要原因:
1、科技的进步让此类能源更加“好用”。
2、化石能源是有限的,不仅其价格会日渐增涨,而且终会有枯竭的时候。
3、某些再生能源(如风能、水力、太阳能)不会排放温室气体(如二氧化碳),因此不会增加温室效应的风险。
4、为了增进能源供应安全,减少对进口化石能源的依赖,并满足对可持续性能源的需求。
汽车燃料:
早在19世纪,就出现了现代生物能源乙醇。1902 年,Deutz可燃气发动机工厂特意将1/3的重型机车利用纯乙醇作为燃料,随后的1925 年至1945年间,乙醇被加入到汽油里作为抗爆剂。可以说安全、清洁是乙醇的主要优势。
第一代生物能源正是乙醇(俗称“汽车酒精”)。这类乙醇使用粮食或者甘蔗作为原料,通过淀粉或者蔗糖发酵得到的,而微生物在其中起着至关重要的作用。生物乙醇发酵是目前最大规模的微生物发酵过程。
参考资料来源:百度百科——可再生能源
参考资料来源:百度百科——化石能源
一、发展新型燃料电池
燃料电池使用气体燃料(如氢、甲烷等)与氧气直接反应产生电能,其效率高、污染低,是一种很有前途的能源利用方式。传统燃料电池使用氢为燃料,而氢气不易制取又难以储存,致使燃料电池成本居高不下,美国宾夕法尼亚大学研究人员设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。研究人员曾尝试用便宜的有关碳氢化合物为燃料,但化学反应的“残渣”很容易积聚在镍制的电池正极上导致断路,而使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极,解决了“残渣”积聚问题。新研制的燃料电池可用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5种碳氢化合物做燃料源,可以通过微生物发酵途径生产甲烷等碳氢化合物,成为研制新型燃料电池较为丰富而广泛的原料来源。目前这种新型燃料电池的能量转换效率还较低,有待进一步研究改进提高。
二、开发军民两用的生物能源
不论军用的兵器如机动装备大部分,或是民用的汽车等交通工具均以汽油、柴油为燃料、若用氢气作燃料更为理想,其特点:(1)洁净,不污染环境;(2)热效率高,约是汽油的3倍;(3)生物制取氢气有潜力。正因为如此,充分利用生物技术生产氢气将大有可为。如用一种红假单胞菌(Rhodopseudomonassp)为生产菌,以淀粉为原料生产氢气取得良好效果,每消耗1克淀粉可产氢气1毫升。用氢和其他少量燃料混合可替代汽油、柴油。乙醇也是一种洁净生物燃料,用途广泛,可用来替代汽油和柴油。日本、加拿大等国家用基因技术建构的“工程酵母”以其高产酶的活力,酶解纤维素制取乙醇;也有建构的“工程大肠杆菌”能将葡萄糖有效地转化成乙醇;这类乙醇均可替代汽油或柴油使用,随时为机动装备提供大量生物燃料。其实,产氢、产乙醇的生物不仅有细菌或“工程菌”,而且某些藻类或其他微生物均有生产氢或乙醇的能力。美国加州大学等研究人员发现一种叫莱因哈德衣藻(Chlamydomonasreinhadtii)的绿藻(真核生物)具有持续大量产氢能力。关键在于控制其生长环境,从生长营养液中去除硫素,在此情况下藻体停止了光合作用、不产氧;在无氧条件下藻体必须以其它途径产生腺茸三磷酸酯维所需要的能量,利用所贮存的能源以实现其最终产氢的目的。一般说,这种天然藻产氢量很低,为此,一方面控制其生长所必需的或障碍生长的关键因素;另一方面,采用分子遗传技术改造藻的特性,以提高其产氢能力。由此可见,充分利用各种生物开发军民两用的洁净生物能源是有潜力的。
三、微型绿藻是索取氢能的最廉价途径
上面已提到绿藻和微生物产氢途径,这里强调微型绿藻制取氢气的前景,科学家预测,当石油和天然气耗尽时,氢气也许是一种较为理想的能源。关键在于找到一种廉价产氢的方法。有专家认为,利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选择---经济实用,分布广。绿藻这种微型低等植物繁殖快,全世界到处都有它的分布,它在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能力。在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气,有实验研究报告指出,一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升,还需进一步提高产氢效率。注意两点:(1)运用基因工程技术改进这种产氢系统,有可能使氢气产量增加10倍或更高些;(2)细胞固定化技术的应用,有可能提高微型绿藻持续产氢能力。在德国、加拿大、日本等国家为实现“洁净氢能源”的开发计划,积极建立“产氢藻类农场”,为实现氢能源规模生产做出巨大努力。加拿大已建成每天生产液态氢10吨的工厂;日本把产氢藻和光合细菌的高效产氢列为研究重点,将研制用于火箭发动机使用的冰糕状“脂膏氢”,以提高火箭发射推力。美国期望到2030年把氢能源作为美国一种主要能源。看来,微型绿藻和光合微生物生产氢能源将大有开发之势。
四、充分利用有机垃圾或有机废水为原料生产氢能源
日本北里大学研究人员用生活垃圾制取氢气取得良好效果,产率颇高,可将氢气不仅直接作洁净能源使用,而且为燃料电池的开发提供优质原料,更为经济实用,具有潜在的开发优势。研究人员选用一种厌氧性细菌即一种“梭菌”AM21B菌株,与加水研碎的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起,于37℃下发酵生产氢气,所得实验结果表明,每1公斤生活垃圾可获49升氢气;制氢后所余下的生活垃圾呈糊状,无臭味,可进一步实现资源化,使之成为农田有机肥料如堆肥。据称,日本研究人员为制取氢气的生活垃圾可循环利用,还研制新型“发酵设备”更有利于提高生活垃圾制氢效力。我国哈尔滨建筑大学研究人员已建立以厌气活性污泥为原料的有机废水经微生物发酵法生产氢的技术。有几个特点:(1)发酵法未采用纯菌种;(2)未用细胞固定化技术可持续产氢;(3)制氢系统工艺运行稳定;(4)所获氢的纯度高;(5)制取氢的产率比国外同类小试验高几十倍。目前已进入中试规模的连续产氢,其量可达每立方米产氢5.7立方米,纯度达到99%。有望进入工业化生产,为氢能源的开发提供一条可行的生物途径。
五、以CO2废气为原料开发新能源
来源广泛的CO2既是重要温室气体之一,也是化工原料,当CO2的释放与吸收未达到动态平衡时必然给生态环境产生不良后果。为此,CO2作为一类废气如何进一步转化,实现资源化的研究有着重要意义。其中将其实现能源化是值得注意的研究课题。至少可采用化学方法和生物方法使CO2转化能源。
(一)、化学方法利用催化剂:用高效催化剂沸石,约99%的活性铝颗粒表面吸附铑、锰,按CO2与氧的比例为1∶4,300℃、1个大气压条件下,至少90%的CO2可转化为甲烷,若10个大气压时,其转化率可达100%。当然也有一个降低氢、铑的成本问题。所获得的甲烷不仅提供能源和化工原料,同时包括CO2在内减轻温室效应发生带来好处。
(二)、生物方法利用藻类:前面已提到藻类特别是那些微型单胞藻不论是原核的或是真核的,它们是吸收CO2进行光合作用生产绿色新能源最有效途径。大量微型藻增殖过程中充分利用CO2,在光照条件下合成有机物将太阳能储存起来,其藻体生物量称得上是个巨大的“储能库”,因此,将其制作固体燃料或者说干燥燃料是可行的,英国将它用于发电;也可用各类藻体包括海藻在内的生物量为原料,通过发酵途径制取甲烷及其它能源;微型藻细胞固定化连续产氢能也是可取的。正因为各种藻类所表现特定功能,既是“储能库”,又是“供能库”,从中可获取所需要的洁净能源。因此有专家预计,利用CO2制造生物能源特别是氢能将是本世纪大有希望而较为理想的能源供应。
六、微生物发酵生产乙醇大有可为
乙醇俗称酒精,既用于医药、化工,又是未来要发展的一类无污染的洁净能源,也是重要再生能源之一,具有燃料完全、效率高、无污染等特点。用它稀释汽油所配制成“乙醇汽油”,替代含铅汽油,功效可提高15%左右。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,大大减少大气污染。既然乙醇用于汽车燃料显示其优越性,那么如何采用最佳途径来生产乙醇呢?其中采用最经济而实用的办法制取乙醇有两方面值得认真考虑:一是利用废弃的农业秸秆为原料生产燃料乙醇;二是培植绿藻生产乙醇。就前者而言,秸秆在全球是一类量大面广的作物废弃物,我国每年有6.5亿吨秸秆的产出,直接燃烧污染环境,如果利用这些秸秆哪怕是一部分生产燃料乙醇的话,那是一件利国利民的事,有利于保护生态环境。如果利用乙醇作为汽油添加剂来代替现用的含铅汽油添加剂---甲基叔丁基醚(MTBE)的话,那么不论是改造汽油提高效率或是保护生态环境是非常有益的,很有商业潜力。2年前在美国燃料用乙醇达413万--586万吨,约占美国乙醇消费量的83%-87%;目前我国燃料乙醇生产及市场都是空白。然而,乙醇作为一种有效的汽油含氧添加成分是有其优越性的,在美国,有8%的含氧物汽油中所添加的含氧物是乙醇,而现在MTBE的替代物只有乙醇。有报道指出,美国加州至少有1万处地下水受到渗漏的MTBE污染,全美国则有14%的饮水井被污染,而MTBE是动物的致癌物,对人体健康也有潜在的危害。政府一方面禁止汽油中使用MTBE添加剂;另一方面积极发展乙醇作为其替代物的生产。美国加州一个州今后2年每天需要乙醇达3.5万桶(注:美制1桶=31.5加仑),5年后需求量将为9.5万桶。为此,美国的乙醇生产商已在扩大乙醇的生产能力;无疑,MTBE的禁用给乙醇工业带来无限商机。从此也可以看出,把握开发燃料乙醇的商机正是发展绿色新能源的必需。在我国,有条件,有能力,也有技术充分利用废弃的各类秸秆实现资源化或能源化是完全可能的。每年只要从6.5亿吨秸秆中利用1亿吨来生产燃料乙醇的话,那么乙醇产量可达2000万吨。据有关专家对其经济评估,认为以秸秆为原料生产乙醇的成本低于用粮食发酵生产乙醇的成本;而高于炼油厂生产汽油的成本,但与汽油添加剂MTBE相比更显示其竞争力。尽管秸秆生产燃料乙醇有它一定特色和优越性,但对其生产工艺和效力尚需作进一步探究。至于绿藻制取乙醇与传统微生物发醇途径生产乙醇是大不相同的。绿藻是一类自养型真核生物,其中如单细胞小球藻用来开发新能源很有潜力。日本一家公司的研究小组从表层海水中获得一种叫Tit-1的海藻新品种,类似小球藻(直径约10μm),白天它与普通植物一样在光照条件下将CO2转化为淀粉贮藏起来,还能在弱光或厌氧条件下将淀粉转化为乙醇,有其特点:不会造成环境污染,能吸收大气中CO2,大大减轻温室效应,并获得乙醇产品。这种自养型与异养型的有机结合生产乙醇是个典型实例,具有独特的优越性。
总之,上面提到的六个方面不论以何种形式获得各种不同的燃料或能源,作为一类不污染环境的一代洁净生物燃料或生物能源均有“绿色能源”之称,是未来能源建设的发展方向。现代文明进步,人类的生存与发展,迫切需要洁净新能源和无污染的生态环境,它们彼此之间是紧紧联系在一起的。可以预料,21世纪随着各项建设的需要和科技进步,绿色能源必将得到进一步发展。
乙醇燃烧产能量太低不适合直接用做燃料
汽油燃烧产能量远远高于酒精经发机汽缸压缩爆燃释放能量作乙醇讲易挥发宜存放。燃点低同能蕴太低要想直接使其释放能推机械能量仅消耗量且本高。
汽车用乙醇汽油在燃烧值、动力性和耐腐蚀性上的不足:
1、乙醇的热值是常规车用汽油的60%,据有关资料的报道,若汽车不作任何改动就使用含乙醇10%的混合汽油时,发动机的油耗会增加5%。
2、乙醇的汽化潜热大,理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃烧速度,导致汽车动力性,经济型,及冷启动性的下降,不利于汽车的加速性。
3、乙醇在燃烧过程中会产生乙酸,对汽车金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0~10%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。
4、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。
5、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。
扩展资料:
国外乙醇燃料的发展现状
巴西是世界上最大的燃料乙醇生产和消费国,年产乙醇1000万吨以上,97%用于燃料,甘蔗是巴西生产乙醇的主要原料。巴西目前约40%的汽车以纯乙醇做燃料,其余的则以22%(体积比)的燃料乙醇和78%的车用汽油的混合物做燃料。巴西是全世界唯一不供应纯汽油的国家,因而使其有了“绿色能源之国”的美誉。
美国的燃料乙醇的产量仅次于巴西,主要用玉米生产乙醇。目前,在汽油中掺加10%乙醇的gasohol( 汽油醇) 在全美已经普遍使用。1996 年,美国国家地质综合考察部的一篇研究报告指出,作为汽油抗爆剂的MTBE( 甲基叔丁基醚) 对地下水质有污染。
目前美国已经禁止使用MTBE。由于含10%乙醇的汽油不要求改动汽车发动机,在减少空气污染方面与MTBE 有相同的效果,因此各乙醇生产公司对其发展持乐观态度。
在亚洲,泰国是第一个由政府开展全国生物燃料的国家。泰国由于石油95%依赖进口,使得外贸长期赤字。所以,在皇室和政府的积极推动下,短短的两年时间,就成功的开展了燃料乙醇的项目,主要是使用木薯为原料发酵生产乙醇。泰国的成功,影响了亚太地区其他国家,使众多东盟国家、韩国、澳洲等也开始积极实施乙醇燃料计划。
参考资料来源:百度百科-乙醇燃料