一、燃料乙醇是什么
燃料(liao)(liao)乙(yi)(yi)醇(chun),一般是指(zhi)體積濃度達到99.5%以上(shang)的(de)無水乙(yi)(yi)醇(chun)。燃料(liao)(liao)乙(yi)(yi)醇(chun)是以生物物質為(wei)原料(liao)(liao)通過生物發酵等(deng)途徑獲得(de)的(de)可作為(wei)燃料(liao)(liao)用(yong)(yong)的(de)乙(yi)(yi)醇(chun)。燃料(liao)(liao)乙(yi)(yi)醇(chun)經(jing)變(bian)性后與汽油(you)按一定比例混合可制(zhi)車用(yong)(yong)乙(yi)(yi)醇(chun)汽油(you)。燃料(liao)(liao)乙(yi)(yi)醇(chun)的(de)主要(yao)原料(liao)(liao)有甜(tian)高粱、玉米(mi)、木(mu)薯(shu)、海藻、糖芋、苦配巴(ba)樹等(deng)。
燃料(liao)乙醇(chun)是(shi)燃燒清潔的(de)(de)高(gao)辛烷值燃料(liao),是(shi)可再生能(neng)源。乙醇(chun)不(bu)僅(jin)是(shi)優(you)良的(de)(de)燃料(liao),它還是(shi)優(you)良的(de)(de)燃油品(pin)改善劑(ji)。其(qi)優(you)良特性(xing)表(biao)現為(wei):乙醇(chun)是(shi)燃油的(de)(de)增(zeng)氧(yang)劑(ji),使汽油增(zeng)加內氧(yang),充(chong)分燃燒,達到(dao)節能(neng)和(he)環保(bao)的(de)(de)目的(de)(de);乙醇(chun)還可以(yi)經濟(ji)有效的(de)(de)降低(di)芳(fang)烴(jing)、烯烴(jing)含量,即降低(di)煉油廠的(de)(de)改造費用,達到(dao)新汽油標準。
二、燃料乙醇的用途
1、作為新燃料替代品
燃料(liao)乙醇可(ke)(ke)作為新(xin)的(de)(de)燃料(liao)替(ti)代品,減(jian)少(shao)對(dui)石油(you)的(de)(de)消耗。乙醇作為可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan),可(ke)(ke)直接(jie)作為液體(ti)燃料(liao)或(huo)者同汽(qi)油(you)混合使用,可(ke)(ke)減(jian)少(shao)對(dui)不可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)石油(you)的(de)(de)依賴,保障國家(jia)能(neng)源(yuan)的(de)(de)安全。
2、作為汽油添加劑
燃料(liao)(liao)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)作為汽(qi)油(you)(you)添加(jia)(jia)劑,可(ke)(ke)提(ti)高汽(qi)油(you)(you)的(de)辛烷值(zhi)。通常車用汽(qi)油(you)(you)的(de)辛烷值(zhi)一(yi)般要求為90或93,乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)的(de)辛烷值(zhi)可(ke)(ke)達到(dao)111,所以(yi)向汽(qi)油(you)(you)中加(jia)(jia)入燃料(liao)(liao)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)可(ke)(ke)大大提(ti)高汽(qi)油(you)(you)的(de)辛烷值(zhi),且(qie)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)對烷烴(jing)類汽(qi)油(you)(you)組分(fen)(烷基化(hua)油(you)(you)、輕石(shi)腦油(you)(you))辛烷值(zhi)調(diao)合(he)效(xiao)應好于烯(xi)烴(jing)類汽(qi)油(you)(you)組分(fen)(催化(hua)裂(lie)化(hua)汽(qi)油(you)(you))和芳烴(jing)類汽(qi)油(you)(you)組分(fen)(催化(hua)重整汽(qi)油(you)(you)),添加(jia)(jia)乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)還可(ke)(ke)以(yi)較為有效(xiao)地(di)提(ti)高汽(qi)油(you)(you)的(de)抗(kang)爆性。
乙(yi)醇的氧含量(liang)(liang)高(gao)達(da)34.7%,乙(yi)醇可(ke)(ke)以(yi)按較甲基叔丁基醚(MTBE)更少的添(tian)(tian)加(jia)(jia)量(liang)(liang)加(jia)(jia)入(ru)汽(qi)油(you)中。汽(qi)油(you)中添(tian)(tian)加(jia)(jia)7.7%乙(yi)醇,氧含量(liang)(liang)達(da)到2.7%;如(ru)添(tian)(tian)加(jia)(jia)10%乙(yi)醇,氧含量(liang)(liang)可(ke)(ke)以(yi)達(da)到3.5%,所以(yi)加(jia)(jia)入(ru)乙(yi)醇可(ke)(ke)幫助汽(qi)油(you)完全燃燒,以(yi)減少對(dui)大氣的污染。使用(yong)燃料乙(yi)醇取(qu)代(dai)四乙(yi)基鉛作(zuo)為汽(qi)油(you)添(tian)(tian)加(jia)(jia)劑(ji),可(ke)(ke)消(xiao)除空(kong)氣中鉛的污染;取(qu)代(dai)MTBE,可(ke)(ke)避免對(dui)地下水(shui)和空(kong)氣的污染。
另(ling)外,除了提高汽(qi)油(you)的辛烷值和(he)(he)含(han)氧量(liang),乙醇(chun)還(huan)能(neng)改(gai)善汽(qi)車尾氣的質(zhi)量(liang),減(jian)輕污(wu)染。一般當汽(qi)油(you)中的乙醇(chun)的添加量(liang)不超過15%時,對(dui)車輛的行駛性沒有明顯影響,但尾氣中碳氫化合(he)物(wu)、NOx和(he)(he)CO的含(han)量(liang)明顯降(jiang)低(di)。美(mei)國汽(qi)車/油(you)料(AQIRP)的研(yan)究報告表(biao)明:使用(yong)含(han)6%乙醇(chun)的加州(zhou)新配方汽(qi)油(you),與常規汽(qi)油(you)相比,HC排(pai)(pai)放(fang)可降(jiang)低(di)5%,CO排(pai)(pai)放(fang)減(jian)少(shao)21-28%,NOx排(pai)(pai)放(fang)減(jian)少(shao)7-16%,有毒(du)氣體排(pai)(pai)放(fang)降(jiang)低(di)9-32%。
3、可再生能源
若采(cai)用甜高粱(liang)、小麥、玉(yu)米、稻(dao)谷殼、薯類、甘蔗(zhe)、糖蜜等(deng)生(sheng)物質發酵(jiao)生(sheng)產乙醇(chun),其(qi)燃燒所(suo)排放(fang)的CO2和作為原料的生(sheng)物源(yuan)生(sheng)長所(suo)消耗的CO2,在數量(liang)上基本(ben)持平,這對減少大(da)氣污染及抑制溫室效應意(yi)義重大(da)。
三、生產燃料乙醇的原料有哪些
燃料乙醇指以生物物質為原料通過生物發酵等途徑獲得的可作為燃料用的乙醇。制造燃料乙醇的(de)原(yuan)料(liao)分為(wei)三種:玉米(mi)、小(xiao)麥等(deng)糧食作(zuo)物(wu)(wu)(wu);紅薯(shu),木薯(shu),甜高梁等(deng)非糧作(zuo)物(wu)(wu)(wu);農(nong)作(zuo)物(wu)(wu)(wu)秸稈,林業(ye)加工廢(fei)料(liao),甘蔗渣及城市垃圾中所(suo)含的(de)廢(fei)棄(qi)物(wu)(wu)(wu),統(tong)稱為(wei)纖維素類原(yuan)料(liao)。技術最成熟的(de)是以玉米(mi),小(xiao)麥和甘蔗為(wei)原(yuan)料(liao)生產(chan)燃料(liao)乙(yi)醇,巴(ba)西和美國已(yi)經有大規模的(de)制(zhi)造(zao)基地。
中(zhong)國燃(ran)料(liao)(liao)乙(yi)醇的主(zhu)要(yao)原(yuan)料(liao)(liao)是陳化(hua)糧和木薯、甜高粱、地(di)瓜等淀粉質或糖質非糧作(zuo)物,今后研(yan)發的重(zhong)點(dian)主(zhu)要(yao)集中(zhong)在(zai)以木質纖維素(su)為原(yuan)料(liao)(liao)的第(di)二代燃(ran)料(liao)(liao)乙(yi)醇技術。
四、燃料乙醇生產工藝流程
燃料(liao)乙(yi)醇(chun)生(sheng)(sheng)產技(ji)術(shu)主要(yao)有第(di)(di)一代(dai)(dai)(dai)和(he)第(di)(di)二代(dai)(dai)(dai)兩種。第(di)(di)一代(dai)(dai)(dai)燃料(liao)乙(yi)醇(chun)技(ji)術(shu)是(shi)以糖(tang)質和(he)淀粉質作物為原(yuan)(yuan)料(liao)生(sheng)(sheng)產乙(yi)醇(chun)。其工藝流程(cheng)一般分(fen)為五(wu)個階(jie)段(duan),即液(ye)化、糖(tang)化、發(fa)酵(jiao)(jiao)、蒸(zheng)餾、脫水(shui)。第(di)(di)二代(dai)(dai)(dai)燃料(liao)乙(yi)醇(chun)技(ji)術(shu)是(shi)以木質纖維素質為原(yuan)(yuan)料(liao)生(sheng)(sheng)產乙(yi)醇(chun)。與(yu)第(di)(di)一代(dai)(dai)(dai)技(ji)術(shu)相(xiang)比,第(di)(di)二代(dai)(dai)(dai)燃料(liao)乙(yi)醇(chun)技(ji)術(shu)首先要(yao)進行預處(chu)理,即脫去(qu)木質素,增加(jia)原(yuan)(yuan)料(liao)的疏松性以增加(jia)各(ge)種酶與(yu)纖維素的接觸,提高酶效率。待原(yuan)(yuan)料(liao)分(fen)解(jie)為可發(fa)酵(jiao)(jiao)糖(tang)類后,再(zai)進入發(fa)酵(jiao)(jiao)、蒸(zheng)餾和(he)脫水(shui)。
1、發酵法
發酵(jiao)法(fa)采用(yong)各種含糖(tang)(tang)(雙(shuang)糖(tang)(tang))、淀粉(多糖(tang)(tang))、纖維素(多縮己糖(tang)(tang))的農產(chan)品,農林(lin)業副產(chan)物(wu)及野生(sheng)植物(wu)為(wei)原(yuan)(yuan)料,經(jing)過(guo)水解(即(ji)糖(tang)(tang)化)、發酵(jiao)使雙(shuang)糖(tang)(tang)、多糖(tang)(tang)轉(zhuan)化為(wei)單(dan)糖(tang)(tang)并進一(yi)步(bu)轉(zhuan)化為(wei)乙醇。淀粉質(zhi)在微生(sheng)物(wu)作用(yong)下(xia),水解為(wei)葡(pu)萄糖(tang)(tang),再進一(yi)步(bu)發酵(jiao)生(sheng)成(cheng)乙醇。發酵(jiao)法(fa)制酒精生(sheng)產(chan)過(guo)程包括原(yuan)(yuan)料預處理(li)、蒸(zheng)(zheng)煮、糖(tang)(tang)化、發酵(jiao)、蒸(zheng)(zheng)餾、廢醪處理(li)等。
成熟(shu)的(de)發酵醪內(nei),乙(yi)醇(chun)(chun)質量(liang)濃(nong)度一般為8-10%(w)。由于(yu)原料不(bu)同,水(shui)(shui)解產物(wu)中乙(yi)醇(chun)(chun)含量(liang)高低相異,如谷物(wu)發酵醪液(ye)(ye)中乙(yi)醇(chun)(chun)的(de)質量(liang)分數不(bu)高于(yu)12%,纖維素可用酶或酸(suan)水(shui)(shui)解,如亞硫酸(suan)法造紙(zhi)漿水(shui)(shui)解液(ye)(ye)中僅含乙(yi)醇(chun)(chun)約1.5%。除含乙(yi)醇(chun)(chun)和大(da)(da)量(liang)水(shui)(shui)外,還有固體物(wu)質和許多雜(za)質,需(xu)通(tong)過蒸(zheng)餾(liu)把發酵醪液(ye)(ye)中的(de)乙(yi)醇(chun)(chun)蒸(zheng)出,得到高濃(nong)度乙(yi)醇(chun)(chun),同時(shi)副產雜(za)醇(chun)(chun)油(you)及大(da)(da)量(liang)酒(jiu)糟。
2、脫水技術
脫(tuo)水技術(shu)是燃(ran)料(liao)乙醇生產關鍵技術(shu)之(zhi)一。從普(pu)(pu)通(tong)蒸(zheng)餾工段出來(lai)的乙醇,其最高質量濃度(du)只能達到95%,要進(jin)一步的濃縮(suo),繼續(xu)用普(pu)(pu)通(tong)蒸(zheng)餾的方(fang)法(fa)是無法(fa)完成(cheng)的,因為(wei)此時,酒精(jing)和水形(xing)成(cheng)了(le)恒沸物(對應的恒沸溫度(du)為(wei)78.15℃),難以用普(pu)(pu)通(tong)蒸(zheng)餾的方(fang)法(fa)分離開來(lai)。為(wei)了(le)提高乙醇濃度(du),去除多余的水分,就需采(cai)用特殊的脫(tuo)水方(fang)法(fa)。
制(zhi)備燃料乙醇(chun)的(de)方法(fa)主要有化學反應脫水法(fa)、恒沸精餾(liu)、萃取(qu)精餾(liu)、吸附、膜分離、真空蒸餾(liu)法(fa)、離子交換樹脂法(fa)等(deng)。