清洁生产_清洁燃料能源的生产

1 2 8清洁燃料能源的生产 2 化石燃料利用对环境的影响 1 空气质量下降污染物 CO SOX NOX 粉尘 挥发性有机化合物等 2 温室效应 CO2是主要的温室气体 3 酸雨 SOX NOX是形成酸雨的重要物质 化石燃料能源是不可再生的有限资源 3 新能源的开发利用 4 核能 生物能 风能 太阳能 新能源 5 1千克铀的原子核所释放出来的热量 大约相当于3570吨 3570000千克 煤燃烧时所放出的热量 建造一座发电量为100万千瓦的电站 如果是核电站 每年需要补充的核燃料为30吨 六辆解放牌载重汽车就可运进 如果是烧煤的火力电站 每年要消耗300多万吨煤 运输这些煤炭 平均每天要开三列火车 每列火车挂40节车皮 或是每天要开一艘万吨级的轮船 核能 6 核能 核能发电示意图 7 核能 秦山核电站 8 太阳灶 太阳能 9 太阳能 太阳能发电装置 10 太阳能 太阳能计算器 11 太阳能 太阳能汽车 12 太阳能 太阳能发电站 13 风能 14 风能 澳大利亚风力发电 15 风能 16 生物能 17 阿里地区地热田 其他新能源 18 其他新能源 冰岛地热 19 其他新能源 地热电站 20 其他新能源 潮汐能成因示意图 21 其他新能源 22 清洁燃料 清洁燃料是指燃料的有害物质如硫 氮 重金属 烯烃 芳烃等含量低 燃烧后的尾气对环境污染小 23 清洁燃料生产技术及发展方向 24 炼油工业正面临环保及汽车双重压力 环境 车用燃料 汽车 25 我国大气环境污染状况 大气污染酸雨 SOx温室效应 CO2 CH4 NOx 臭氧层破坏 氟氯烃光化学烟雾 NOx 汽车尾气SOx NOx HC 颗粒物PM 26 汽油组成对排放的影响 降低硫含量 可显著减少SOx排放 有限度减少NOx CO HC和有毒物排放 降低芳烃含量 可明显减少尾气中有毒物质排放 降低烯烃 可明显降低同臭氧结合的倾向 加入含氧化合物 可提高抗爆性 使燃烧完全 降低CO HC排放 但对NOx 有毒物排放影响不显著 27 柴油组成与排放的关系 随着硫含量的增加 尾气中的SOX增加随着多环芳烃的增加 NOX和PM增加 而CO和HC下降随着十六烷值的增加 CO和HC排放显著下降 NOX排放略有下降 但PM增加 28 控制途径 汽车生产技术改进生产使用清洁燃料 提高汽车压缩比电子喷射闭环控制催化转换器汽油缸内直接喷射PM捕集过滤器废气再循环 控制机动车尾气排放 29 降低挥发性有机物 VOC 排放减少毒性空气污染物 Toxics 排放苯 1 3丁二烯 甲醛 乙醛 多环有机物减少氮氧化物 NOX 的排放减少颗粒物 PM2 5 PM10 排放提高尾气催化转化器转化效率和使用寿命 清洁燃料的主要目标 30 清洁汽油的一般特性 尽可能低的苯含量较低的蒸汽压尽可能低的硫含量较少的芳烃较少的烯烃较低的终馏点添加含氧化合物足够量的汽油清净剂 31 清洁车用柴油的一般特性 降低多环芳烃含量提高十六烷值尽可能低的硫含量限制密度范围较低的终馏点添加柴油清净剂 32 国外车用汽油的发展趋势 尽可能低的苯含量较低的蒸汽压尽可能低的硫含量较少的芳烃较少的烯烃较低的终馏点添加含氧化合物足够量的汽油清净剂 33 环保及汽车制造商对汽油组成的要求 34 降低多环芳烃含量提高十六烷值尽可能低的硫含量限制密度范围较低的终馏点添加柴油清净剂 国外车用柴油的发展趋势 35 环保及汽车制造商对柴油组成的要求 36 美国含氧汽油及新配方汽油 1990 11美国国会批准 空气清净法 修正案 1992 11含氧汽油开始 含氧量 2 7wt 1995 1新配方汽油简单模型 1998 1复杂模型开始 2000第二阶段开始 44个CO超标地区 9个臭氧超标城市 37 美国新配方汽油的市场份额 含氧汽油 新配方汽油32 常规汽油 38 美国基础汽油规格 39 美国加州第2阶段新配方汽油规格 40 汽油常规2000年2004年500ppm加州40 RFG150ppm30ppm柴油常规2004or2005年500ppm30or50ppm 美国车用燃料硫含量的发展趋势 41 欧洲汽油标准变化 42 欧洲车用燃料硫含量的发展趋势 汽油常规2000年2005年500ppm150ppm50ppm柴油常规2000年2005年500ppm350ppm50ppm 43 世界燃油规范汽油主要指标 44 欧洲车用柴油标准变化 45 国内车用汽油质量现状 硫含量高集团公司2000年平均硫含量为0 05 最低0 01 最高0 10 烯烃含量高集团公司2000年90 汽油烯烃含量平均45 7 最高为60 最低为17 芳烃含量低集团公司汽油芳烃含量平均为15 左右 最高为35 最低为6 5 苯含量低 平均约为1 左右 46 世界燃油规范 美欧日汽车制造商协会建议的理想标准 2000 年 7 月 1 日起 开始执行 国内外汽油标准的差别 47 国内外汽油与柴油组成 烷基化 异构化 醚化 催化裂化 重整 34 33 33 世界 中国 80 其它 20 催化裂化 柴油世界主要是直馏柴油中国一部分来自催化裂化 一部分来自加氢精制 汽油 48 2003年集团公司汽油升级目标烯烃含量 35 v v 硫含量 0 08 m m 三大城市汽油 执行相当于世界燃油规范 类的股份公司企业标准主要指标 硫含量小于200ppm 烯烃 芳烃小于60 其中烯烃小于30 苯含量小于2 0 国内车用汽油发展趋势 49 近期 2000 2003年 目标全部生产90号以上无铅汽油烯烃含量 35 v v 硫含量 0 08 m m 未来 2005 2010年 目标硫含量 0 005 m m 清洁汽油生产技术开发目标 50 降低催化裂化汽油中烯烃的技术降低汽油硫含量技术生产高辛烷值组分技术 清洁汽油生产技术 51 降低催化裂化汽油烯烃技术 降低FCC汽油烯烃催化剂GOR及工艺一代二代降低催化裂化汽油烯烃的助剂LGOA 工业试验 GORA最大量生产气体和柴油工艺 MGD 最大量生产异构烷烃的FCC新工艺MIP技术 52 催化汽油降低硫含量催化剂和助剂催化汽油选择性加氢脱硫技术 RSDS FCC汽油异构加氢脱硫降烯烃技术 RIDOS 催化汽油吸附脱硫技术 溶剂抽提脱硫技术 降低汽油硫含量技术 53 扩大生产高辛烷值汽油组分装置的能力 特别是重整装置的能力 低压组合床重整技术 LPCBR 和催化剂装置进行扩能改造高空速重整原料预加氢技术和催化剂开发新型半再生重整催化剂 PRT 系列开发新一代低积炭连续重整催化剂PS VI 54 开发固体酸烷基化 轻汽油醚化和C5 C6异构化技术 新配方汽油研究和汽油清净剂研究应用开发符合中国国情的清洁汽油配方技术开发用于燃烧室清净的清净剂汽油抗磨剂等添加剂技术 清洁汽油其他生产技术 55 硫含量高2000年集团公司轻柴油硫含量平均为0 15 最高达到0 5左右 十六烷值呈下降趋势2000年集团公司0 柴油的十六烷值为48左右氧化安定性差2000年集团公司0 柴油实际胶质平均35mg 100ml芳烃及多环芳烃含量高2000年集团公司轻柴油芳烃含量平均为19 46 多环芳烃含量平均为11 02 最高为16 96 国内轻柴油质量现状 56 国内外柴油标准的差别 57 石化集团公司轻柴油升级目标2002年1月1日起轻柴油全部执行新的国家标准 硫含量小于0 2 十六烷值不小于45 2003年1月1日起供应三大城市的轻柴油要执行相当于世界燃油规范 类的股份公司企业标准硫含量小于300ppm 十六烷值不小于50 国内轻柴油发展趋势 58 2000 2004年目标芳烃含量 20 硫含量 500ppm未来 2005 2010年 目标硫含量 50ppm芳烃含量 10 多环芳烃 1 清洁柴油生产技术开发目标 59 影响我国轻柴油质量的主要项目是硫含量 氧化安定性和十六烷值 需要通过不同程度的加氢工艺来解决 如 加氢精制 加氢裂化 加氢脱芳 加氢改质 加氢异构等 柴油质量提高途径 60 柴油精制技术提高柴油十六烷值 降低柴油密度技术中压加氢裂化技术生物脱硫技术柴油添加剂 清洁柴油生产技术 61 高活性加氢精制催化剂RN 10中压加氢改质技术 MHUG 可生产低硫低芳柴油 十六烷值可达53以上 被美国 油气 成为生产高品质柴油的三大技术之一 柴油精制技术 62 以劣质催柴为原料 生产清洁柴油的 RICH 技术大幅度提高十六烷值和降低密度十六烷值提高10个单位以上 柴油收率 95m 已工业化 提高柴油十六烷值 降低柴油密度技术 63 催柴单段加氢处理脱硫脱芳技术 SSHT 柴油两段脱硫脱芳烃技术 DDA 满足世界燃油规范II IIISSHT于2001年7月在燕山石化投产 产品满足世界燃油规范IIDDA的柴油收率可达98 以上 柴油脱芳烃技术 64 中压加氢裂化技术主要是RMC技术 生物脱硫技术生产硫含量低于10ppm的柴油加氢技术 生物脱硫技术相结合中科院化学冶金研究所等已开展探索研究 柴油添加剂柴油清净剂 消烟节能剂 稳定剂 降凝剂 清洁柴油其他生产技术 65 符合中国原油特点和炼油生产之国情汽油 柴油尽可能低硫汽油烯烃与芳烃合适的比例提高汽油辛烷值提高柴油十六烷值提高柴油氧化安定性代用燃料的开发利用 我国清洁燃料的发展方向 66 2 8 3汽车替代燃料 目前在进行研制的替代燃料有 液化石油气 液化天然气甲醇和乙醇生物柴油液氢燃料电池 67 1 天然气作汽车燃料 天然气作为内燃机燃料的优点 天然气比石油的蕴藏量大 可开采年限比石油长 分布的不均匀性比石油小 天然气可不经加工直接用于内燃机燃烧 从而降低成本 内燃机燃用天然气时的燃烧完全度 热效率都比燃用石油制品时好 而排污明显减少 天然气汽车尾气无铅 无SOX污染 产生的CO仅为汽油车的4 碳氧化合物及碳氢化合物为汽油车的1 10 缺点 能量密度低 携带不方便 易于泄漏等 68 全世界投入使用的天然气汽车已有100万辆 按使用方式 汽车所使用的天然气可分为 压缩天然气 CNG 液化天然气 LNG 吸附天然气 ANG 天然气合成燃料油目前研究和应用最多的是压缩天然气 69 压缩天然气 CNG 和液化天然气 LNG 压缩天然气是将天然气压缩而成的 储存条件为常温 高压 充气压力不大于20MPa 液化天然气是将天然气净化 液化而成 储存条件为常压 低温 温度不高于 160 CNG和LNG对天然气资源的要求为主要成分甲烷含量90 以上 乙烷 戊烷含量小于10 不含硫化氢 二氧化碳和水等 70 吸附天然气 ANG ANG贮气法的主要优点为 无需建高压充气站 配备多台压缩机 降低了投资和操作费用 贮气瓶自重轻 其材质和制造技术要求不高 中低压贮存天然气提高了使用的安全性 吸附剂可多次再生利用 缺点是吸附剂的价格高 吸附 解吸过程的热效应影响了吸附剂的性能 71 2 液化石油气作替代燃料 汽车使用的液化石油气 LPG 主要是由丙烷和丁烷的混合物组成 使用LPG时 废气排放量小 适用于在市区内使用的车辆 LPG的低温性能良好 辛烷值高 与汽油相比 热值低 行驶里程短 72 车用液化石油气规格主要指标 SY7548 1998 73 汽车用压缩天然气主要技术要求 GB18047 2000 74 3 含氧化合物燃料 醇类燃料 二甲醚 C5以下的醇类都可作内燃机燃料 可几种混用 可单一醇独用 还可掺用到汽油 柴油中 醇类燃料的原料来源广泛 如煤 木材 植物 粮食等 醇类燃料是石油 天然气以外最可代用的燃料 德国早在70年代就制成甲醇发动机 现在 德国是世界上发展醇汽车最有成效的国家 二甲醚液化后也可以直接作为汽车燃料 它的燃烧效果比甲醇更好 是柴油发动机的理想燃料 75 4 氢气作替代燃料 氢气燃烧时几乎不排放CO2废气 氢气的点燃范围宽 燃烧干净 仅产生水和少量NOX 若采用先进催化燃烧