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文档简介

1、甲醇作为石油替代能源在海南生态建设中的作用和意义当今世界普遍关注的两大问题,一是和平与发展,二是能源与环境。能源与环境问题 已成为影响我国乃至世界经济和社会发展的重要因素。汽车是消耗能源的主要方向,要调 整能源建设方针,应从汽车能源作为起始点。汽车燃料多元化、清洁化是能源发展的大方 向。依靠国内煤炭、天然气、可燃冰资源优势,发展清洁醇醚燃料,解决石油短缺问题, 减少汽车排放和环境污染,是保证我国经济社会与能源环境协调发展的有效途径。我和我的课题指导员一直密切关注甲醇作为石油替代能源的相关研究动向,并积极进 行资料收集、课题实验、交流探讨、样机制造、网站建设,现在我们已完成初步的技术可 行性论证

2、、相关技术资料的采集、样机也已经进行上千小时的台架试验。现就课题作以下 论述。一、课题的背景(一)、石油资源紧缺、环境污染严重,研发替代能源是势在必行1、石油资源十分紧缺,已逐渐成为国家经济发展、人民生活提高的难题中国是富煤贫油国家,在已经探明的能源总储量中,原煤占87.4%,原油仅占2.8%。我国是人口众多的能源消费大国。能源必须立足于国内,既要着眼长期能源安全,又要减 少环境污染,必须结合我国资源情况,为我国汽车工业的发展寻找石油的替代能源。我国能源概况是:富煤炭、缺油气,少再生能源。煤可采用上百年,可制清洁能源一一 甲醇、二甲醚,进尔甲醇制氢。甲醇不仅是最基本的化工原料,同时可用其做汽车

3、清洁燃 料,几乎能替代各种能源,可保证国家百年能源安全。抓住醇基清洁能源,就掌握了能源 问题的主要矛盾。其它一些代用燃料(如粮制乙醇、LPG CNG等)由于成本及安全等因素限制只能小规模补充性的供应,不可能成为汽车的主导能源。世界能源枯竭之后,汽车烧 什么,一直是汽车界和能源界专家们研究的重要课题,用甲醇代替汽油是一个重要的选择。 甲醇是我国资源非常丰富的一种汽油代用燃料,可以从劣质煤甚至煤矸石中提取。早在上 世纪两次石油危机时,美日等发达国家开始研发醇醚燃料并突破了技术关。但是,由于这 些国家国内甲醇生产资源缺乏,加上当时石油供应形势变缓,美日等国便放弃了甲醇汽油 的产业化推广。甲醇作为车用

4、替代燃料是符合国情的。新一代化工技术为降低甲醇生产成本、提高资 源综合利用率提供了可靠的技术保障,使甲醇成为安全、环保、经济的替代燃料。尤其对 于我们海南省来说,石油资源匮乏,但煤炭、天然气、海底可燃冰资源十分丰富,我省又是生态大省、旅游为主产业,醇类化工产业在全国名列前茅是我省的支柱产业,汽车行业 也渐成气候,发展甲醇替代燃料对海南的生态建设和支柱产业的发展有着十分重要的作用 和意义。2、汽车大发展需要长期大量的能源随着经济发展和生活水平提高,汽车出现快速增长的势头,预计今年汽车产销量将超 过700万辆,比去年增长30%汽车保有量年均增长率 8%每10年翻一番,今年我国汽车 保有量已突破20

5、00万辆。今后每10年汽车用石油将递增1亿吨左右。3、石油、石油气、天然气、乙醇都不能满足汽车大发展的需要。国内石油和石油气已难以满足汽车大发展的需要,大量进口将受国际环境的制约,既 不能保证能源安全,又要耗费大量外汇。高压缩的天然气因安全原因,加气站不能建在市 中心区,因而加气不方便,且建站投资很大,出租车、公交车也不能普遍使用(海口公交 车只有1/3 ),不是汽车可普遍使用的燃料。用粮生产乙醇,需要大量的陈化粮,且成本很 高。制1吨乙醇需用3.5吨粮做原料和用2.5吨标煤做热源,乙醇价格是甲醇的2倍以上,国家要补贴,在生产工艺成熟和成本大幅降低之前不可能成为汽车经济可行的燃料。我国 需要寻

6、找一种能满足汽车长期大量使用、价格相对石油低廉的能源。4、甲醇等醇基清洁化工能源可保障国家和汽车百年能源安全美国等强权国家控制世界石油资源,对我国石油战略安全和国民经济基本要素构成严 重威胁。我国是缺油进口国,及早发展甲醇等醇基清洁化工燃料,以解决能源安全和经济 发展的瓶颈。5、 醇、醚内燃机汽车及氢燃料电池汽车,是20 30年内的清洁汽车的主要发展方向。甲醇是大宗传统化工产品,煤制甲醇具有自主知识产权,各种技术经济问题都已有解 决的办法,有相当的基础,再作些普及工作,完全可以推广使用,逐步补充石油的不足, 进而大规模地解决我国石油短缺问题。(二)、石油替代能源必备的特点中国工程院院士、清华-

7、BP清洁能源研究与教育中心指导委员会主席倪维斗认为,我国能够 代替石油的产品首先要量大、成规模,其次原料要充分;我们课题组认为石油替代能源还 要:1、成本低廉,2、对环境的污染要比石油小,3、能与未来能源衔接。从这一点衡量,最符合条件的应该是甲醇。甲醇来源于煤、天然气、焦炉气、煤层气以及氮化工企业。尤 其我省储量丰富的高硫高灰劣质煤,可作为制造甲醇的低廉原料。甲醇燃料在世界上已有 70余年的发展应用历史。世界各地甲醇燃料、甲醇汽车产业化运行实践证明:甲醇燃料作 为汽车的替代燃料技术成熟、经济可行、市场需求广阔、资源有保障、其动力性、适应性、 环保性、经济性已为国内外能源、化工界广泛认同。符合国

8、家产业政策。我国油气产储量 远远不能满足经济高速增长的需要。2004年以后,经济发展与石油紧缺的矛盾已十分突出, 给社会的正常生产和生活秩序带来较大的影响。国家在高油价形势下被迫进口大量原油, 持续高油价给我国经济社会造成了巨大的经济损失,难以保证长期稳定供应,能源安全问 题已经显现。市场和社会对廉价、清洁车用替代燃料的需求骤然迫切。使用和发展甲醇燃 料,可节省和替代石油,有利于国家调整能源结构,实施符合国情的能源战略,保证社会 经济的可持续发展。上世纪七十年代,第一次石油危机后,许多国家的研究成果表明,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和经济的特点。以美国为例,政府成立了

9、以副总 统为首的甲醇替代燃料专业委员会,进行了大量的调查研究,撰写了多份对策咨文,国会 还先后制定了三部相关法律并号召政府带头使用甲醇汽车;几家大型汽车厂都相继开发了 甲醇灵活燃料汽车(即能烧汽油也能烧甲醇)。但由于石油价格大幅回落和美国政府对世 界石油的操控,后来就失去了推广意义。我国也在“六五”、“七五”期间,由国家计委、 科委立项,中科院牵头对应用甲醇燃料进行了系统的研究,取得了技术成果。甲醇燃料作 为替代燃料在技术上成熟、经济上可行,我国甲醇生产技术已处于世界领先水平。用甲醇、 二甲醚替代石油,符合我国资源实际,具有重大产业推广价值。燃料多元化、清洁化,是国家能源发展的大政策,它是关系

10、到国家经济持续、快速、稳定发展和经济安全的问题。发展燃料甲醇,促进能源多元化是一件非常大的事情。(三)、社会和市场需求我国是发展中大国,20余年来,我国经济持续快速增长。20世纪后20年,我国用能源消费翻一番支持了国内生产总值翻两番。预计从“十一五”到2020年的15年内,我国经济还将以较快速度增长。到 2020年,我国汽车保有量将达到 1.2亿辆,需要石油约5亿 吨。我国目前石油产量为 1.65亿吨。2004年消费2.7亿吨,进口超过1亿吨。据有关部门 信息,我国石油剩余可开采数量约 23.8亿吨,后备资源严重不足。2005年我国石油进口量 为总需求量的46%预计到2010年我国原油进口量将

11、超过的 50%目前我国的汽车、石油 行业的极化矛盾愈演愈烈,石油资源愈加短缺,而汽车保有量却井喷式增长。按目前产量14年后将出现石油枯竭局面。去年以来,我国经济发展与石油短缺的矛盾已十分突出,在 国际市场高油价下,还被迫大量进口石油。给社会正常的生产和生活秩序带来了很大的影 响,弓I发和加剧了一定的社会问题。为了保证我国社会经济可持续发展,保证发动机燃料的供应安全,发展石油的替代能 源已成为一项紧迫的战略举措。我国煤炭资源比较丰富,可采储量约有7000亿吨标准煤,按2020年前全国能源总需求量预测,还可以利用150年以上。在山西、内蒙古等煤炭省份和我们海南非油能源丰富、基础化工较发达的省份,结

12、合环境治理和产业结构调整,发展 醇醚燃料为主要内容的化工产业,在实现资源优化利用的同时,可以获得巨大的经济效益、 社会效益和生态效益。甲醇是最具实用价值和推广意义的替代能源。甲醇燃料可替代汽柴油,用于各种机动 车、锅灶炉使用,与现有成品汽柴油有等同适用范围和功能。制造甲醇的原料主要是煤、 天然气、煤层气、焦炉气等,特别是利用高硫劣质煤和焦炉气生产甲醇,既可提高资源综 合利用又可减少环境污染。发展煤制醇醚燃料,补充和部分替代石油燃料,是缓解我国能 源紧张局势,提高资源综合利用,保护生态环境的一条有效途径径之一。甲醇汽油作为替 代燃油符合全球能源形式和发展对策,技术成熟,应用前景广泛,多重社会效益

13、明显,对 海南省实施可持续发展战略,建设生态省具有明显促进作用,有利于生态产业的形成。尽 快为石油资源枯竭后燃料品种的平稳过渡作准备,提高现有能源的应用效率,开拓能源应 用新领域,减少污染,保护生态环境等,已成为当务之急。推广甲醇等醇基替代燃料是中 国可持续发展的需要。在我国现在可采的化石能源中,只有煤炭能源采用百年以上。而煤 炭含量中高硫劣质煤占到了资源总量的4050%这种劣质煤不可作为一次能源使用,但可采用煤的洁净利用技术,将其制成替代石油的二次能源一一甲醇和二甲醚,另外还可用焦炉气、煤层气、钢厂三气、电石尾气、化工尾气作原料生产甲醇。由于醇醚燃料可大幅度 提高煤炭的附加值,扩大我国煤炭的

14、经济可采储量的范围,这也是推广醇醚燃料对增加我 国能源量的贡献。利用高硫劣质煤,采用煤的气化技术制备醇醚燃料作为石油燃料的替代 品,是构建我国能源多元化的主导途径之一。在众多的替代能源项目中,甲醇因其成本低、 来源广泛且可持续再生等优点决定了其必将成为最有实力、潜力的替代能源!2006年4月在博鳌亚洲论坛的会场上,中外能源界人士对国际原油价格预期一一油价高位运行并非单纯由市场因素造成,从中长期来看,油价继续上涨仍不可避免。这已经严 重危及到国民经济安全稳定运行。油价持续走高,已经对能源消费及汽车产业产生重要影 响,不断推动能源界积极寻求多元化的解决方案,加大对节能技术的投入和开发。以生物 质能

15、开发为代表的乙醇汽油和以煤炭加工转化替代为代表的甲醇汽油等方面已经有数十年 的研究历史,积累丰富,具有大力发展的现实意义。全新的石油替代产业将在未来5到10年间形成,产业产值规模将达万亿元。我们认为:解决石油替代的第一出路是发展甲醇汽 油替代产业。与乙醇汽油相比,甲醇汽油的生产成本具有绝对优势。甲醇市场价在每吨2500兀左右,而每吨乙醇的市场价在6500兀左右。从原料来源来看,甲醇来源于我国最广泛的化工资源,如煤炭、天然气、焦化气、油田气、生物质、合成氨等生产过程中都可以用最 低的成本生产甲醇。甲醇市场价比汽油低很多,所以生产甲醇不但无需国家财政补贴,而 且生产企业拥有足够的盈利空间。同时,作

16、为环保型的燃料,甲醇汽油的推广有利于降低 我国日益严峻的环境恶化状态。正因为甲醇汽油具有极佳的性价比和高环保性。从1973年石油危机开始,全世界的科研机构已经将甲醇汽油作为下一世纪的重要替代能源列入重大 的科研课题中。1975年瑞典首先提出甲醇汽油可以成为汽车燃料,到1979年美国卡特政府宣布实用和推广在汽油中加入10%勺甲醇汽油,巴西、德国、日本等国也纷纷加入到了甲醇汽油的研发和实际生产的行列。因此发展和推广甲醇替代石油项目将是利国利民并且能带 来巨大经济效益的朝阳产业。二、甲醇的化工特性及能源品质1、甲醇的化工特性甲醇的化学分子式为 CH30H,分子量为32.0,主要热物理性质:临界温度5

17、13.15K;临界压 力7950kPa;临界密度275kg/m3。相对密度0.7914(20/4 C ),蒸气相对密度,1.11(空气=1)熔 点-97.8C。沸点64.7C。闪点(开杯)16 C。自燃点473C。折射率nD(20 C )1.3287。表面 张力(25C) 45.05mN/m。蒸气压(20C) 12.265kPa。粘度(20C) 0.5945mPa?s 甲醇是 一种优质的液体燃料,其突出优点是燃烧时效率高,而碳氢化合物和一氧化碳排放量却很小 它是无色透明易燃易挥发的极性液体。纯品略带乙醇气味。粗品刺鼻难闻。有毒,饮后能 致目盲;能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混

18、溶;蒸气与空气形成爆 炸性混合物,爆炸极限 6.0%36.5% (体积)。甲醇辛烷值高,抗爆性能好,其生产原料非常广泛,产品的运输、储存、分装加注和使用,与目前市场上所供应的内燃机用汽油和柴油燃料特点极为相似。甲醇是一种用途广泛的有机化工产品及重要的基本有机化工原料,应用于有机合成、农药、 医药、涂料、染料和国防工业等领域。甲醇不但可以代替石油作为车用燃料还可以转化丙烯、 聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃等化工原料,代替石油作化工基础原料。随着社会经济的快速增长, 能源、环境问题日益突出,甲醇作为燃料应用的比例越来越大。近20年来,甲醇生产发展很快, 技术不断提高,生产规模逐年扩大,生产工艺逐步成熟,各

19、项技术指标不断完善,特别是近年 来甲醇汽、柴油的开发和应用,使其作为代用燃料,从技术性、经济性上具有了很强的竞争力。甲醇成本低、经济性好。用高硫煤、焦炉气转化甲醇,可实现资源的优化利用。我省 煤炭资源丰富,利用本岛优势资源发展甲醇替代燃料,可以节约和替代石油燃料,减少汽 车尾气排放,降低大气环境污染,有利于实现社会经济的谐调发展。在石油日趋短缺,环 境严重污染,高油价给我国正常的生产和生活秩序带来严重影响的形势下,发展甲醇替代 燃料可以产生巨大的经济效益、社会效益和生态效益。2、甲醇作为石油替代品的能源品质甲醇的辛烷值高(103 ),分子量小,蒸发潜热大,可以提高发动机的热效率,能够充 分燃烧

20、。甲醇与汽油的空燃比为 0.92 : 1。甲醇与汽油低比例掺烧(M15、M30 )的能 耗比为1.02 1.05 : 1 ;高比例(M85)和全甲醇燃料与成品汽油的能耗比为1.5 1.6 :1,效率高、动力性好。甲醇、乙醇和汽油的混合气热值比为1: 1.01 : 1.05。由于醇分子内含氧量高,使燃烧混合气热值较高,以此弥补了燃料本身热值低的弱点,这不仅提高了燃料的燃烧效率,还 降低了尾气排放中 NOX含量,这就是降低燃料替代比的重要原因。在实际运行中证明,除正常保修外,没有因为甲醇燃料方面发动机发生较大故障。甲 醇燃料电喷发动机动力性与同类型汽油机相比,功率有所增加,爬坡动力加大,加速性能

21、提高使发动机动力增加,燃耗下降,污染物排放减少。能够适应各种道路状况行驶,同等 工况下,甲醇汽车动力优于同型汽油车。使用醇燃料的车在冷启动和正常行驶时和汽油机 车在驾驶上的感觉差不多,只是在起步时有点慢,而在中高速和怠速时比汽油机好。我国煤的保有储量可采用 150年以上,其它石化能源要少得多,总和只有煤的 7%各 种再生资源的总和,按100年计也只有煤的20%多一点。煤,尤其是我们海南大量的高硫低 质煤,工业利用价值很低,但可制清洁廉价燃料一一甲醇、二甲醚、甲醇转换氢,既是内燃机汽车的优良燃料,又是未来燃料电池汽车储氢的能源载体。甲醇等醇基清洁燃料是从 生产、运销到汽车使用、排放全过程的清洁安

22、全燃料。廉价高硫低质煤、天然气、可燃冰 制造甲醇的成本处于各种燃料的低位,等热效价格相当于进口石油每桶20美元以下;甲醇汽车改造和建设甲醇供应网站的费用低,是经济可行的汽车燃料。甲醇燃料来源广泛,运 输方便,重量比柴油轻、比汽油重。客车不需要增加其他储存燃料设备,同时加注站的改 建技术也不复杂、成本也不高,加注也很方便。(1)、甲醇作为替代能源的优势首先就是清洁环保,与汽柴油相比甲醇的更安全。一 般燃料在燃烧的过程中通常分为自供氧燃烧和外供氧燃烧的双重燃烧状态。普通汽油的燃 烧只能依赖于外供氧燃烧,而甲醇分子的自含氧量高达近 50%它是一种高含氧燃料, 使燃料燃烧更加充分、更加彻底,从而大大降

23、低了一氧化碳的排放量,避免汽车尾气中有害物 质的排放。甲醇燃烧后主要形成水和二氧化碳,排放碳氢化合物远远低于汽、柴油。如果 汽油中添加40%勺甲醇(M40,则可使汽车尾气中一氧化碳的排放下降80%碳氢化合物下降40%PPM氮氧化合物下降30%PPM这将极大地降低我国城市中的大气污染,改善城市 居住环境。以15%勺比例将甲醇掺入汽油中燃烧, 不用改造发动机,加注燃料不受地域限制 。 使用M85和M100甲醇燃料尾气排放 CO、HC和NO x比国标汽油常规排放低很多, 非常 规排放的有害物质也比汽油小更多。海口市科技局改造过的桑塔纳轿车在交通能源利用监 测中心进行的排放检测表明,怠速时,CO排放为

24、0.05,HC为40-60PPM,NO为零.甲醇不含苯、烯烃、硫,甲醇的比重比汽油高,气压比汽油小,其传导性好,发生意外事故的可能性小。甲醇燃料的毒性及对环境的影响比汽油小。可以说,甲醇是典型的“清洁替代燃料”。甲醇和汽油在化学物质毒性规范中同属于中等毒性,在六五国家M15甲醇汽油掺烧技术攻关期间,对甲醇与汽油的联合毒性进行了研究,结论是:只要遵守操作规 程,不饮用、不溅入眼中不直接长时间大量接触皮肤不会对人体健康造成影响。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(如笨、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。美国能源部试验报告认为:甲醇毒性 对

25、水生物生态影响比汽油小,用百分制衡量(100为最高毒性)。毒性评价为:汽油100、甲醇50、乙醇30。甲醇甲醇易溶于水,在水中降解比原油和汽油更快,而且很快自然降解, 微生物会使醇的浓度迅速降低,在储送、加汽过程中发生溅洒、泄漏等事故后,不会造成 环境和土壤的污染。(2)、甲醇替代石油再一个优势就是经济实用甲醇市场价在每吨 2500元左右,93#汽油每吨市场价6000元,而每吨乙醇的市场价在 6500元左右。按目前甲醇与汽油 1.5:1能耗比衡量,使用甲醇燃料比使用汽油的成本可降 低一倍。比煤直接利用的效益提高2-3倍,可以提高能源产业经济效益和经济质量。和煤炼油相比,甲醇用煤比煤炼油省50%

26、-60%, 1.8吨标煤就可生产出1吨甲醇(用焦炉气合成,经济性更好),而且生产甲醇的煤用高硫煤等劣质煤就可以。我省煤炭资源丰富,有 充足的资源,但这些煤都不符合燃烧的环保标准,也就不能用于电厂发电,但却可用来提 取甲醇。在用汽车使用M15、M30低比例掺烧甲醇汽油, 汽车无需做任何改动,可直接以一定 比例将甲醇掺入汽油中燃烧,不用改造发动机,加注燃料不受地域限制。也可以与成品汽 油、与乙醇汽油混合使用或互换使用,灵活方便。甲醇汽油是一种廉价、清洁的车用燃料, 它由15%-100%甲醇和85%-0%气油加一定量的添加剂掺烧而成。甲醇调配成甲醇汽油后, 每吨价格将比汽油低 200至1800元人民

27、币。甲醇汽车改装成本较小,现在汽油车与甲醇车的主要区别是发动机及其ECH空制单元,供油系统和密封耐醇材料、油箱、油泵。甲醇汽车的生产或改装成本是所有替代燃料汽车 中最小的(与天然汽车相比之下,甲醇车不用增燃气储存瓶),其改装技术也比较成熟, 每台10m长公交车发动机改装费约增加直接成本13000元;每台桑塔纳级别的小轿车发动机改装费仅需2000元。甲醇燃料生产来源广泛,供应稳定,经济性突出。目前,甲醇生产企业分布面较广,甲醇燃料基本可做到就地供应,进而实现成网供应,供应半径小、运距小、运输成本低, 相应降低成本增加效益,便于推广应用。甲醇燃料的输配,油品经营单位可利用现有石油 燃料的输配系统,

28、在现有设备中增加一套装置,稍加改装、清洗,即可实现甲醇燃料的储 运流通。(3)、甲醇替代石油另一个优势是动力更好一般一升的甲醇发动机具有相当1.4升汽油发动机的动力,所以 F1赛车、航空模型、赛艇常使用甲醇作为燃料。一些军工坦克、舰艇、飞机也指定甲醇作为燃料。海南省质量 技术监督局标准处曾经用甲醇汽油做过试验,同样一台车使用汽油的时候,一箱油能跑500公里,而使用甲醇汽油一箱油能跑600公里左右,而且车辆行驶时的动力感也明显不同。3、甲醇与各种替代能源品质比较自从20世纪70年代起,世界上许多国家纷纷制定替代燃油研发与应用计划,以乙醇和 甲醇为主的醇类燃料在瑞典、美国、日本、德国、巴西等国家得

29、到蓬勃发展。乙醇汽油在 我国已得到推广应用,产生了较好的社会和环境效益。然而甲醇的价格比乙醇和汽油便宜 得多,燃烧效率也更好。与乙醇汽油相比,甲醇汽油成本更有优势。 据专家介绍,生产1吨车用乙醇燃料约需3.5 吨粮食和2.5吨煤,成本比成品油高得多,相当于车用甲醇燃料价格的两倍多。目前之所以 得以快速推广,主要得益于国家能源战略的政策性扶持。如果没有补贴,每生产1吨燃料乙醇,企业将亏损1400-3000元。国家政策扶持不会是长久之计,更具成本优势的替代方案 必将受到行业青睐。另外乙醇汽油中乙醇所占比例仅为10%,也就是说,剩下的90%还是汽油,因此乙醇汽油的价格也将受国际石油能源紧缺的影响。而

30、甲醇是化肥和制药、煤炭 等行业生产的副产品,也可利用化工原料合成,价格低廉,来源极为广泛。乙醇市场售价 6000多元/吨,而甲醇不超过3000元/吨,乙醇比甲醇贵一倍多。综合成本每吨乙醇汽油比 甲醇汽油贵800-1500元以上。所以考虑到成本的问题,甲醇汽油将有较为突出的发展机 遇。4、甲醇是未来能源-燃料电池的标准能量来源众所周知:在诸如太阳能、储能电池、燃料电池、原子能、氢发动机等未来能源中, 燃料电池技术是离我们实用最近的替代能源,而燃料电池主要是以甲醇为能量来源的。发 展甲醇燃料,可以从灵活燃料向甲醇体系燃料电池汽车过渡,提前介入未来能源,走符合 我国能源特色的汽车工业道路。三、甲醇作

31、为石油替代能源在我省的作用和意义1、保护环境改善本岛大气质量甲醇汽油排放物根本不含致癌的苯,而汽油、柴油排放时才有苯,这是甲醇汽油比一 般汽油、柴油优越的地方,而且在常规排放物中甲醇汽油要比同型汽油降低6890%石油在各种燃料中常规排放量最高。国际能源机构IEA组织美国、加拿大、芬兰等 8国,对不同燃料的汽车按同样工况法进行排放评估:石油类燃料排放最高(柴油排放NOx和PM最多)。燃气类燃料次之,醇醚(二甲醚与柴油相比)燃料较好,氢气(发动机中燃 烧)最清。美国甲醇研究院做了致癌度的比较试验,汽柴油都比甲醇高35倍。石油类致癌最高。国际能源机构和美国甲醇研究院对汽车燃料非常规排放物质的测定:

32、汽油含致癌物苯和丁二烯。最近美国健康和公共事业部将甲醛列为一类致癌物。甲醇只排 放甲醛,低于柴油,高于汽油。美国甲醇研究院认为:汽油机排放中的有机化合物的光氧 化使汽油机的排放气生成二次甲醛,考虑初次和二次全部甲醛时,汽油汽车甲醛排放与甲 醇汽车相当。甲醇、汽油、柴油都排放甲醛,净化甲醛是共同的任务。甲醛可用氧化净化处理,甲 醛尾氧化处理后,甲醇排放的甲醛达到汽油机排放水平。经二元或三元催化净化装置处理 后,甲醇汽车非常规排放甲醛完全降低到常规汽车水平。环保、节能、安全将是汽车工业发展永久的主题。发展清洁汽车已成为降低汽车排放 污染和调整能源结构的必然选择。甲醇燃料是优良清洁的汽车燃料。 据国

33、家环保总局预测,我国机动车尾气排放在城市大气污染中的分担率达到79%左右,选用甲醇燃料可改善城市的大气质量,促进环境保护。甲醇燃料和汽油相比,由于甲醇是比较纯的化合物,不含硫 以及其他复杂有机化合物,含氧量高,燃烧充分,尾气排放中CO、CH、SO2、NOX和固体悬浮颗粒等污染物很少。甲醇汽车尾气排放达标,环保效果显著,将为推动我省清洁汽 车工作起到重要的促进作用。2、对我省支柱产业的意义目前,我省把基础化工作为支柱产业来发展的,60万吨甲醇项目已经投产, 120万吨甲醇项目也在建设之中。而甲醇作为基本化工原料,受国际化工市场波动影响,价格一直 大幅震荡,最低800元,最高4500元。这对于我省

34、化工支柱产业是一个严重挑战。发展甲 醇下游化工产品,不能改变市场价格的波动,反而受基本原料甲醇价格波动的产品链更多, 对我省支柱产业影响更大。只有转变甲醇作为化工基本原料的使用性质,使它成为能源替 代品,那么由于能源市场的相对稳定和作为社会燃料大宗消耗,就能在本省构建甲醇广泛 的内需市场。只考虑我省目前公交车及出租车,按等效的汽柴油计算,年消耗甲醇也在三 十万吨以上!更不要说还有几十万辆社会车辆和其它民用燃料消耗。如果能将每吨约 2500元的甲醇转化成每吨约 6千元的(93#)汽油替代燃料,就会极 大减少机动车排放污染,降低燃料进岛依赖程度,同时显著提高海南油气资源的附加值, 对产业经济和生态

35、环境产生多重效益。3、国家和地区能源安全的意义开发石油替代能源是保证我国能源安全的重要措施之一。世界石油市场是近年来全球关注的焦点之一,也成了我国经济社会的热点问题。自1993年我国成为石油进口国后,进口量不断增加,去年进口量占到了总需求量的 46%石油对外依存度逐年提高, 严重威胁到 国家能源安全。与此同时,国际原油价格持续保持高位运行,今年最高时已突破每桶70美金大关。大量依赖国外石油资源的能源供应体系不仅花费大量的外汇资金,而且是十分危 险的!中国是富煤贫油国家,在已经探明的能源总储量中,从社会的可持续发展和国家能源 安全的大局考虑,以煤为重点能源以及用煤替代石油大力发展煤基清洁能源的前

36、景相当广 阔。开发廉价、清洁的车用甲醇燃料是适合国内可靠资源的能源供应体系,也是确保我国 能源供应安全的重要措施。四、我省发展甲醇作为生态能源替代品的优势和条件1、资源优势、位置优势、政策优势、产业优势我们海南在制造甲醇、利用甲醇替代石油作燃料方面拥有得天独厚的优势和条件。在能用于制造甲醇的矿产资源上,我们海南可谓十分丰富:1、昌江石碌铁矿高炉炼焦尾气,是制造甲醇的大量廉价原料;2、莺歌海盆地的天然气、石油; 3、据中科院海洋地质所的报告,南海海域富含大量的海底可燃冰,这种甲烷与水的络合物是制造甲醇的良好 原料;4、沙特阿拉伯与我国签约,在海南建千万吨级储油基地,就地炼化,就要产出大量 甲醇;

37、5、海南大中型化工企业众多,伴生尾气、副产品都是生产甲醇的优良原料。从地理位置上讲,我们海南是全国陆海面积最大、能源矿产资源最有潜力的区域;四 面环海,利于封闭运行;大宗化工原料、产成品方便利用廉价海运。我省是最大的经济特区,享有特区自主发展地良好政策环境,可以制定自己的支柱产 业和能源政策。我省已经确立化工、冶炼为支柱产业。经过论证,要在全省推广甲醇替代 石油,也只要把汽油税改为“甲醇税”,再配以相应扶持政策就可以施行。我省把化工和炼冶作为支柱产业,甲醇是这些行业直接的副产品和主要的下游产品。 目前,我国在建的甲醇年产 60万吨的项目共6个。我们海南省在东方市将建成目前我国最 大的甲醇生产基

38、地之一,年产甲醇一百六十万吨(一期工程已建成年产30万吨能力)。2、副作用及应注意的问题甲醇属大众化产品,甲醇蒸气的密度较低,只略大于空气的密度,易于扩散流动,甲 醇蒸气点燃爆炸的浓度是汽油的四倍,不易爆炸起火,一旦发生火灾后可以用水熄灭。了 解了甲醇性能,严格的科学操作和规范的正确使用,不会对人体健康造成影响。甲醇和汽油同属中等毒性。谢克昌院士已在“甲醇及其衍生物” 一书中写得很清楚: 甲醇燃料的添加、飞溅、无盖容器和车辆尾气排放均有甲醇蒸汽产生,呼吸系统吸入甲醇 蒸汽是主要的甲醇进入人体途径。低浓度的甲醇蒸汽要比汽油蒸汽的毒性小,高浓度时二 者相当。相对而言,处于高浓度甲醇蒸汽的机率低于汽

39、油,因为甲醇蒸汽压低于汽油。美 国国家工程院院士、福特公司的 Roberta Nichols 博士在相关的文章中提到“如果对甲醇 正确对待,是不会有健康问题的”;“总的来说,甲醇是比汽油更安全的燃料”。并且说“如果现在再来审查汽油的市场准入问题,那么无论如何是通不过的”。甲醇燃料发生火灾爆炸的可能性远低于汽油。同样条件下,甲醇蒸汽的密度较低,只 略大于空气的密度,易于扩散流动。而汽油的蒸汽密度较大,在空气中,沿着地面流动分 散,极易遇到明火点燃爆炸。甲醇蒸汽点燃爆炸的浓度是汽油的4倍,因此不易爆炸起火,发生火灾爆炸的可能性远低于汽油。美国甲醇协会的观点:在低浓度甲醇暴露物中不会有明显的健康问题

40、。美国能源部公布的燃料相对危险度,包括毒性、引烧、引火等,汽油为41,柴油34,甲醇为28 (范围从1100, 100表示最大);对健康的影响程度汽油为 乙 柴油为6,甲醇为5 (范围从110, 10表示最大)。从总的结果来看,甲醇燃料对人体健康危害较小。国内示范运行期间,未发现加注及 储运甲醇人员健康异常和职业病,未发生人体中毒等事故,未出现油箱泄漏并引起的火灾, 未出现车辆交通事故引发火灾或爆炸。甲醇的毒性主要发生在误饮或勾兑假酒饮用,可以 用加颜色警示防范。生产过程中产生的C,可综合利用,作化工原料,农作物促生剂。排放物总量和排放总毒性处于各种燃料的低位,非常规排放中没有汽油和柴油机排放

41、的致癌 物一苯,排放的甲醛低于柴油车,还可用尾气氧化处理,初步试验能降到汽油车水平。甲醇属大宗化工产品,每年全世界消费量达3500万t,甲醇生产企业和应用企业都很 少出现甲醇中毒事故。所以,通过大量宣传甲醇燃料的使用方法,正确对待甲醇燃料的毒 性,掌握科学的操作和使用技术,不会对人体健康造成影响。甲醇由于溶解性好、洁净能力突出,在使用过程中,可能溶解非氟橡胶、锈蚀普通钢件,还有可能溶解未经清洗的非新车油路里的脏物而堵塞油路,为此要:(1)油路部分零部件改用耐醇材料(硅氟橡胶、不锈钢等);( 2)油泵选用不锈钢产品;(3)提高燃料 和润滑油的质量和专用性;(4)旧车使用甲醇之前,先清洗油管、油箱

42、。目前,除常规汽油泵(国产)失效周期比汽油车短,未发现因腐蚀影响和机械磨损造成的发动机性能下降和工作不正常运行的情况。甲醇生产储运装置和输配系统也未发现明 显腐蚀问题。五、甲醇替代能源推行的可行性方案和途径1、研究开发的醇燃料汽车应用技术,通过改进汽车点火装置和加注燃料添加剂,主要解决 了醇燃料燃点较低,不易燃烧及传播速度慢的关键问题。不但排放接近于零,并且动力优 于使用汽油,同时对延长汽车(发动机)的使用寿命也有明显的作用。甲醇汽油M1A M30任意比例的掺烧使用,适用于各种车辆车型,无需改变发动机结构, 可以单独使用,也可以与成品汽油、乙醇汽油混合使用或互换使用。甲醇是传统的化工产品,其生

43、产技术、生产工艺经过几十年的试验研究,特别是近20年来不断发展和创新,在原料路线、生产规模、节能降耗、过程控制与优化及与其他化工产品联 合生产等方面都有新的突破和进展。甲醇生产的原料大致有煤、石油、天然气、生物秸杆和含 H2、CO(或CO2的工业废气等。世界江的贮藏量远远超过天然气和石油,我国情况更是如此, 经过不断的发展和创新,我国已处于世界领先地位。近期我国甲醇装置的生产规模有了较大的 发展,在海南、山西、内蒙古等地区,六套 60万吨/年煤制甲醇进行了评估建设,我们海南年 产60万吨甲醇项目已在东方市投产。2、发展甲醇生产充分体现综合能源和化工产品特点世界的石油资源已不能支撑世界经济的可持

44、发展,除石油外,天然气和煤将成为重要的主 体能源。我国石油探明剩余可采储量 22.24亿吨。中国石油天然气总公司研究专家计算,我国 最终可米资源量大体为140亿吨,减去已开米量,按最先进的米收率,实际可获成品石油33亿吨,石油资源短缺。但我国煤炭资源丰富,探明剩余可储量7000亿吨标准煤,可采百年以上。化学工业的主要原料是能源,当前世界的化学工业已进入原料路线多元化综合发展的阶 段,其特点就是以天然气及煤制造甲醇进一步加工成洁净能源及众多的化工产品(包括石油化工产品)即称之为合成气及甲醇体系的能源化工新产业,以支撑各行各业高新技术及重要支柱产业的发展。我省的化工支柱也走的是这条路子。3、清洁燃

45、料甲醇代替石油的经济性能源是经济发展的重要因素,以煤为主,多种能源并存的能源结构是中国发展经济的重要 特色。因此,结合中国的国情和条件,以煤制甲醇生产技术为基础,走燃料甲醇代替石油路线, 是我国能源的发展方向,也是将我国的煤炭资源优势转化为经济优势的可持续发展的战略之 路。我国煤炭、天然气、海底可燃冰资源丰富,特别是我们海南省依托自身的资源优势和技术 优势,发展甲醇生产,采用化肥联醇、焦炉气、煤层气其生产成本大约在1000- 1500元/吨。 随着有自主知识产权的新技术大型或超大型厂的建立,利用廉价高硫低质煤,成本还可降低到 700 1000元/吨,且按燃料甲醇新工艺生产成本尚可进一步降低。

46、最近我们在我国不同的地区 开展了六套60万吨/年煤制甲醇的经济性评价(见图3),其完全成本均在800元/吨一1250 元/吨之间。当国际市场甲醇的市场价格在230美元一400美元,国内甲醇市场价基本与国际持 平,企业的内部收益率将为15 35%完全可以与当前油价的石油化工技术相竞争。从我国的产业结构调整来分析,发展燃料甲醇,可以带动煤炭深加工产业的发展和各种工 业尾气、副产品的综合利用,其影响深远,利国利民。以甲醇为车用主能源和民用主燃料,更 是符合我省的产业格局和生态要求,世界上能源多元化结构已成不可逆转的趋势,甲醇生产的技术性、经济性已充分表明了燃 料甲醇体系的能源化工已成为发展的方向。国

47、外有十几个国家推广甲醇清洁汽油,如德、法、 英、瑞典、挪威、巴西、新西兰、美国等一些发达国家,掺烧也罢,全甲醇也罢,在技术上是 可行的,经济上是合理的,安全上只要严格管理,规范操作是不存在问题的。发展甲醇意义重 大,是解决国家石油短缺问题和解决环境保护问题的一条有效途径,是关系到国计民生的重大问题。通过该项目产业化,可以形成有海南生态特色的汽车工业,有利于提升旅游环境,有助 于我省支柱产业参与国际竞争。为此,经过研究,我们认为在推行甲醇替代石油作为我省能源主体的过程中,主要应 该采取以下措施:1、政策先行,政府挂帅2、分阶段按步骤实施3、按行业按比例推广4、和我省支柱产业衔接5、向未来能源一燃

48、料电池发展六、经济效益分析甲醇汽油M1A M30任意比例的掺烧使用,适用于各种车辆车型,无需改变发动机结构, 可以单独使用,也可以与成品汽油、乙醇汽油混合使用或互换使用。其替代比为1 : 1.011.03。比使用成品油的成本可降低10%- 30%甲醇汽油综合效益,从经济效益看,标号差价:90#汽油与93#汽油每吨差价约200元; 醇油差价:目前国标甲醇每吨约2500元,93#汽油每吨约6000元,平均按掺烧15%的甲醇计,每吨油差价520元。如以甲醇市场均价2500元/吨,代替汽油的醇/油当量仍按十分保 守的条件为1.5:1,其当量油价仅为3750元/吨。现93#油已近5000元/吨(不含税价),按 所获经济及社会效益计,每吨则为1250元,以全国耗汽、柴油5000万吨/年计,仅掺入15% 甲醇所产生的效益可达650亿元,同时可减少原油进口约 2250万吨,节约外汇数十亿美元, 经济性非常显著。净化空气,环保节能,利用焦炉气、冶金高炉气、煤矿瓦斯气、高硫高灰煤生产甲醇, 替代石油基燃料。即减轻了环境污染和汽车尾气排放,又提高了资源利用效率,有显著的 环境效益。甲醇代油是解决我国石油资源后备不足的一项战略选择,可以极大地缓解全社会对石 油依赖的压力;更是我省调整产业结构,提高资源综合利用和实现循环经济的战略举措。 此外,还为我省经济振兴开拓广阔的市

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