醇基燃料应用发展分析

第３４卷第３期　２０１４年３月　煤气与热力　ＧＡＳ＆ＨＥＡＴ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２０１４　醇基燃料应用发展分析　安旭，　陈伯扬，　王　勇　（中石油北燃（锦州）燃气有限公司，辽宁锦州１２１０００）　摘要：　在能源日趋紧张的形势下，醇基燃料以其特有的可再生性有望成为替代石油的新型　能源，但在实际应用过程中问题频发。通过剖析存在的实际问题，提出了发展建议。　关键词：　可再生能源；　醇基燃料；　甲醇　中图分类号：ＴＵ９９６　文献标志码：Ｂ　文章编号：１０００—４４１６（２０１４）０３—０Ｂ１３—０５　源，并且已经被相关国家标准认可的新型可再生燃　料，在使用中问题频发，以致发展起来举步维艰呢？　２醇基燃料的定义　醇基燃料一般性的定义是以醇类（甲醇、乙醇　等）为主要原料，按特定工艺配方，经化学勾兑合成　的一种液体燃料。尽管目前各地对醇基燃料有不同　的称呼，如醇油、生物醇油、碳氢油、醇基液化气、高　效复合燃气、纳米醇基燃料等等，但究其本质均属于　醇基燃料。　无论称呼是什么，只要属于醇基燃料产品，其各　项性能指标就应符合现行国家标准ＧＢ　１６６６３—　作者简介：安旭（１９７５一　），男，辽宁锦州人，高级工　程师，学士，从事城市燃气设计、规划工作。　１９９６（（醇基液体燃料》的有关要求，这是到目前为　止，我国唯一一部专用于醇基燃料的国家标准，也是　各类醇基燃料必须遵照执行的基本标准。　１概述　循环经济是未来经济发展的一种趋势，世界各　必须明确的是，目前正在广泛使用的醇基燃料　的主要原料之一——甲醇（ＣＨ　ＯＨ，又称木醇、木　国都在大力推进可再生能源以应对日益紧张的能源　供应形势。曾被誉为继石油之后的又一新型替代能　源的醇基燃料自诞生之日起，始终伴随着安全性能　方面的争论，其推广发展也是几经沉浮。就在近几　年，新的一轮治理风暴在南方展开。２０１２年７月，　浙江省衢州市在主城区全面禁止使用醇基燃料，这　是继２０１１年９月广东省深圳市、２０１１年１２月浙江　省嘉兴市之后又一地区专门针对醇基燃料下达了禁　用令。　精）无色、易挥发、易燃，使用不当会对人体造成危　害。因此，甲醇早在２００２年就被国家列入危险化学　品名录（编号３２０５８），并在２０１１年被列入国家首批　重点监管的化学品名录中（ＣＡＳ号６７—５６—１）。因　此，醇基燃料也应纳入危险化学品范畴，应该按照相　关安全标准和规定进行严格管理。　３发展过程及现状　我国醇基燃料的研究始于２０世纪８０年代，当　是什么原因造成这种曾被认为是清洁低碳能　时受国际油价波动的影响，国内许多企业纷纷开展　收稿日期：２０１３—０７—３０；修回日期：２０１３—１１—２９　・Ｂ　ｌ３・　第３４卷第３期　煤气与热力　替代能源的研发工作。甲醇以其成本低廉、易于储　运等特点，很快显现良好的发展前景。多家企业陆　续生产出以甲醇为基本原料、配方不同的醇基燃料，　中小型民营企业，受自身条件限制，企业在大规模规　范化生产以及对产品的研发改进方面都很难有所突　破。无论是基础研究方面，还是产品研发方面的投　并相继在各地推广使用。　为了促进和规范醇基燃料市场发展，１９９７年国　家农业部发布了行业标准ＮＹ　３１１—１９９７《醇基民用　入，都无法与传统燃料如煤炭、天然气、液化石油气　相比，技术开发严重不足。　直到目前为止，各地醇基燃料仍停留在调配型　燃料这一初级阶段，距离真正意义上的生物质能源　燃料》。同时，考虑到醇基燃料常态为液体，需要配　套使用专用燃烧器，农业部又发布了醇基燃料燃烧　转化直接合成的新型醇基燃料还有很大差距。但即　便是作为混合型燃料，各企业开发的醇基燃料原料、　配方也各有不同，仅公开的配方就有２０余种，这不　但加大了统一标准制定的困难，也造成了今天醇基　燃料市场鱼龙混杂的局面，不仅产品良莠不齐，而且　各企业急功近利心态突出，导致了整个产业的发展　后劲不足。　器的行业标准ＮＹ　３１２－－１９９７（（醇基民用燃料灶具》。　但后来受产品原料价格、灶具技术、国家政策等因素　影响，醇基燃料发展一度陷入低谷，农业部于２００６　年９月４　１３专门发布第７１４号公告，宣布废止了执　行近１０年的行业标准ＮＹ　３１１—１９９７《醇基民用燃　料》。　需要强调的是，尽管甲醇的合成技术已经有了　很大进步，主要原料由最早的煤、焦炭和重油，逐渐　转变为天然气，但仍属于石化物质的合成产物。　进入２１世纪以后，随着醇基燃料项目被纳入国　家“十一五”发展规划，并在国家发展和改革委员会　②缺少技术标准支持，普遍存在夸大甚至是　虚假宣传。　常见的夸大宣传主要包括以下内容：　ａ．醇基燃料是生物质燃料，不仅可再生，而且环　保。　尽管从理论上说，醇基燃料可以由生物质转化　为醇类，再加上化学物质混合产生，但实际上，我国　目前真正由生物质转化的醇基燃料少之又少。　为了降低原料成本，减少工艺复杂程度，从醇基　燃料的生产现状看，我国绝大多数醇基燃料产品都　２００５年发布的《产业结构调整指导目录》中被列为　鼓励类项目之后，到２００９年前后醇基燃料又迎来了　新一轮的发展高峰，各地企业又纷纷上马相关项目。　截至２０１２年底，全国生产醇基燃料的企业已多达　１　０００余家，各类名目不同的新型醇基燃料不断出　现，五花八门的宣传攻势可谓铺天盖地。　从现在的市场发展情况看，醇基燃料在全国各　是以甲醇为主要原料的，而目前所生产的甲醇又都　是从煤炭和天然气中提炼而来的，也就是说几乎所　有的醇基燃料仍属于石化产品，从本质上讲，与柴　地均有使用，但绝大多数未办理正规审批、监管手　续，管理方面基本处于真空状态。而且各方对其评　价也是褒贬不一，大相径庭。赞成的称其节能、环　保，把醇基燃料看作未来能源发展的希望；反对的则　认为醇基燃料低效、有毒，而且会导致严重的安全问　油、液化石油气等传统意义上的石化产品并无区别。　ｂ．醇基燃料就是用甲醇添加稳定剂、乳化剂等　勾兑即可，生产工艺简单。　厂家在宣传中多以醇基燃料加工简便，设备投　资小，甚至不用设备，可以直接进行勾兑，个体小规　模即可大量生产为幌子，以吸引下线加盟。　题，甚至把其视作危险源头。　４问题剖析　醇基燃料的发展之所以经历如此坎坷，笔者认　实际上合格的醇基燃料生产制作工艺还是比较　为其主要问题在于以下几方面。　①缺少基础研究和开发投入，可持续发展能　力不强。　复杂的，需要有专业人员操作专门设备进行加工，仅　标准的蒸馏提纯一项工艺就不是在一般生产加工点　能简单完成的。　ｃ．燃料中添加了乳化剂，燃烧后的废气排放量　极低。　由于醇基燃料属于近些年才推广应用的新燃　料，除国内的规划严重滞后以外，转化技术落后，产　业资金投入不足等问题一直困扰着中国生物燃料行　业的快速发展。目前醇基燃料生产企业基本上都是　・厂家的宣传中，有些宣称由于醇基燃料含氧量　高，而且添加了独特配方的乳化剂，燃烧充分，无黑　Ｂ　１４・　安旭，等：醇基燃料应用发展分析　第３４卷第３期　烟、无积碳、不黑锅底，无残液残渣，燃烧后的废气排　挥发、可燃但不易燃、能完全燃烧无残留的油性液体　放比液化石油气低８０％以上。　有机物，目前尚无任何企业能够真正实现这一点。　尽管一些生产企业把所添加的乳化剂吹嘘得神　也有一些厂家加入二甲醚（ＤＥＭ）和高碳醇作为添　乎其神，但实际上各种所谓独家配方的乳化剂往往　加剂的，但是不仅需要复杂的工艺，也会使醇基燃料　只是调味剂、染色剂、金属离子等化学品的｝昆合物，　的生产成本大大提高。　一般都是６～９种化工原料溶解后的混合液体，其作　正是由于受到以上夸大宣传的误导，消费群体　用主要是功能性地改善燃料燃烧工况，如降低消耗，　往往对醇基燃料的性能存在过高期待，一旦发现真　增加燃烧性、安全性，减少腐蚀性，使其他燃烧器能　相，或部分性能无法达到要求，势必对整类产品失去　燃烧醇基燃料而已，与燃烧过程中环保减排的关系　信心。　并不是太大。在实际使用过程中，后厨人员普遍反　③缺少法规约束和限制，监管缺失，导致事故　映燃料燃烧后不但有积碳，而且烟气辣眼，必须用风　频发。　机强制排风才能正常工作，可见醇基燃料燃烧后废　由于其他用途发展不畅，目前，醇基燃料主要作　气排放之烈。　为天然气和液化石油气的替代产品出现在公众面　ｄ．储存、运输和使用均无需高压钢瓶，用普通塑　前，在民用市场领域，主要是餐饮业中推广使用较　料桶储存即可。　多。　一些醇基燃料生产厂家宣传说，醇基燃料一旦　据不完全统计，全国有各类醇基燃料生产厂家　失火，用水即可扑灭，不会引发爆炸的危险，也不会　１　０００余家，所供应产品已经覆盖我国大部分省市。　因漏气而引发煤气中毒事件。　与使用方面的迅猛发展相比，安全方面特别是消防　实际情况是由于醇基燃料的主要原料醇类均具　安全管理的更新就滞后很多，如何普及安全使用知　有挥发性，醇基燃料在高温下产生蒸气，与空气可形　识，如何采取应急处理措施，如何建立消防管理制度　成爆炸性混合物，遇明火、高热均有可能引起燃烧。　等问题始终没有得到及时、有效的解决，管理制度建　而且在火场中，受热的醇基燃料容器有爆炸的危险。　设的滞后，进一步加剧了醇基燃料推广发展过程中　ｅ．新型醇基燃料热值与液化石油气相当。　的不可预测性危险，这一点可以说是最致命的。　一些醇基燃料产品号称低热值可以达到２５　正是因为缺少强制标准规范等专业技术条件的　ＭＪ／ｋｇ，甚至高达３６　ＭＪ／ｋｇ，可以与液化石油气热值　约束与限制，同时，也缺少可以引为明确执法依据的　相当，而成本仅为液化石油气或柴油批发价格的　监管法规，导致各地在管理醇基燃料生产和使用方　５０％左右，利润空间大。　面常常是无从下手，国内很多城市是处于不禁止、不　实际情况是甲醇的低热值为２０　ＭＪ／ｋｇ，乙醇的　鼓励的自发状态，任其自由发展，而一旦发生安全事　低热值为２７　ＭＪ／ｋｇ，合成后醇基燃料的低热值普遍　故，又多是以严禁使用的方法一禁了之。　低于２３　ＭＪ／ｋｇ，而且一些厂家为了降低成本还要加　自浙江省嘉兴市某餐馆爆炸造成人员伤亡后，　水，最终醇基燃料的低热值一般为１４　ＭＪ／ｋｇ，远低　２０１　１年１２月浙江省嘉兴市及所辖市县多个相关部　于液化石油气的低热值（４４　ＭＪ／ｋｇ）。折算到同等　门联合开展餐饮业安全专项检查，严格禁止使用醇　热量后，两者的价格只能说是大体相当，利润空间可　基燃料。深圳市在全市范围内杜绝使用醇基燃料，　想而知。　起因是２０１　１年９月在深圳市梅林路一家餐馆发生　部分厂家宣称为了提高热值已经在醇基燃料中　的醇基燃料罐爆燃事故。　另外加入了添加剂，可以大幅提高燃料的热值。需　５今后的发展趋势　要说明的是，除非不计成本地加入高热值的其他燃　２００７年底，美国通过的《能源独立和安全法》规　料，否则，仅加入以各类化工原料为主的添加剂只能　定，到２００８年美国使用的可再生燃料应为０．３４　Ｘ　使燃料低热值在小范围内发生变化，调整后的醇基　１０　ｍ　，到２０２２年将达到１．４×１０　ｍ　，其中必须有　燃料低热值往往很难突破２３　ＭＪ／ｋｇ。因为按规定，　０．８２×１０　ＩＴＩ　为第二代生物燃料。欧盟也于２００７　燃料的添加剂必须是比水轻、热值高、安全环保、难　年初提出了生物燃料不得少于交通运输用燃料　・Ｂ　１５・　第３４卷第３期　煤气与热力　１０％的目标。　地为甲醇汽车试验省市，为期２—３　ａ，这就为醇基燃　料在动力型燃料领域又打开了新的发展空间。　目前，我国大中城市的燃气（管道天然气、人工　煤气、液化石油气）用户已超过总用户的８０％，广大　农村也有越来越多的家庭在使用瓶装液化石油气，　能源消费市场巨大。而随着能源供应的缺口越来越　在今后一个时期，国际能源短缺的局面不会得　到改变，发展新型能源必将成为大趋势。醇基燃料　做为循环经济转化目标之一，以现有的使用市场为　依托，无疑将成为其中的先行者。２０１２年我国甲醇　产能已达０．５１５×１０　ｔ／ａ，实际产量达到０．２６４×１０　ｔ／ａ，充足的原料也为醇基燃料的发展奠定了良好的　大，价格势必日益高涨，进而直接影响到城乡居民的　生活。　相比紧缺的石油、天然气等石化燃料资源，生物　质能源原料却以其分布广、再生快、数量巨大而在我　国显出优势。而我国规划到２０２０年以生物燃料替　基础。相信在国家政策的扶持和引导下，在企业对　产品的进一步严格管理下，通过加强消费者对醇基　燃料的了解，醇基燃料必将迎来一个良好的未来。　代交通运输用燃料只占总量的２％，这个比例仅为　欧盟的２０％，美国的１０％。与国内丰富的生物质能　６未来发展建议　①需要国家加大扶持力度，提供政策性支持。　生物燃料的生产属于高新技术和新兴产业，其　源原料相比而言，这个目标值就显得有些过低。　２０１２年我国农作物秸秆年产量近８×１０　ｔ／ａ，　其中玉米秸秆占３７．２％，稻草秸秆占２８．３％，小麦　技术研发和市场培育需要大量资金投入。而我国长　期以来投融资渠道较为单一，国家及地方政府财政　投入严重不足，在一定程度上制约了技术创新和产　业化发展。　一秸秆占１９．５％。此外，尚有大量耕地以外土地，包　括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等可用来发展　能源作物。而国内每年在农作物秸秆消耗的总量　中，用于农村居民生活用能约３．５×１０　ｔ／ａ，饲料和　肥料约２．２×１０　ｔ／ａ，还有２．３×１０　ｔ／ａ农作物秸秆　是白白废弃的，若能有效加以利用，进行生物质能燃　料转化，生物燃料产业年产值预计可达近１×１０　种新型能源的研发与推广若全都靠市场行　为、靠企业自身的技术力量是很困难的。如何将其　合理纳入国家整体能源发展战略，是值得政府部门　重点研究的课题。只有把生物燃料产业纳入基础产　业的范畴，科学制定发展规划并建立产业发展体系，　元。从这一点上说，我国醇基燃料的发展前景还是　非常可观的。　一加大基础设施建设投入，才能最大可能地降低原材　料供应成本，进而推动整个产业的发展。　个不可回避的事实，就是醇基燃料既有生产、　经营的需要，也有广大用户的要求，供需均有市场，　②需要大力促进生物燃料的科技研发，增强　堵塞不如疏导，如何将其引入正常发展轨道，才是我　们应该着重解决的问题，而决不应该因噎废食，简单　禁用了事。　应该看到，全国除了部分城市禁止使用醇基燃　料外，也有个别城市在推广醇基燃料应用，而且运行　情况正常。自２００９年天津市就开始大力推广醇基　安全性能。　生物能源在远期将成为我国能源替代供应中的　重要一环，下一步就是要克服包括醇基燃料在内的　生物燃料领域研发能力弱、技术水平较低的不利局　面，转化、利用好可再生生物质能源。　我们应该清楚地看到，截至目前，各种醇基燃料　的原料仍然主要是甲醇，而由生物质转化成乙醇等　醇类产品的生产仍然无法实现大规模产业化。真正　意义上的生物燃料产业发展仍然是任重道远。　今后科技研发的重点应该是推广垃圾沼气、秸　秆裂解气化或液化及其制取燃料醇、生物发酵制作　燃料的使用，并于２０１０年由天津市安全生产监督管　理局制定了《天津市醇基液体燃料及专用燃烧器使　用安全管理暂行规定》，对醇基燃料的生产、储存、　使用提出了相对明确的要求，因此，天津市成为我国　唯一的推广醇基燃料应用的城市。　在标准层面上，除了原有的国家标准ＧＢ　１６６６３－－１９９６（醇基液体燃料》以外，ＧＢ／Ｔ　２３５１０—　燃料醇等现代化方法，开发出真正意义上的生物质　能源转化直接合成的新型醇基燃料。　此外，尽管在供应民用餐饮和供暖方面，醇基燃　料已经有了很大的用量，但还远远没有发挥出醇基　２００９（车用燃料甲醇》于２００９年ｌ１月开始实施。国　家工信部还于２０１２年２月确立山西、陕西、上海三　・Ｂ　ｌ６・　安旭，等：醇基燃料应用发展分析　第３４卷第３期　燃料应有的作用，特别是在车用、工业窑炉等适于高　热值醇基燃料的领域。　真正能够发展醇基燃料的途径只能是不断提高　应用技术，从原料生产、收集、储存、运输、加工转换、　必须办理危险化学品经营许可证。　尽管有关醇基燃料的国家标准在１９９６年就已　经出台，但还远不够完备，在如何规范使用、运输、储　存等方面还留有很多空白。　由此，建议首先要制定出台国家以及行业的相　关标准，建立完善的规范体系，给予明确的行业引　市场流通、终端使用等全产业链考虑，系统地制定技　术促进方案。充分利用醇基燃料的自身特点，增加　其安全性能，解决原料供应、生物燃料制取以及副产　物深加工等核心难题，使其真正成为可替代性优质　能源。　导；同时要建立切实可行的质量保证体系，严格规范　生产标准，确保产品的安全性和稳定性；还要规范工　商登记注册，取缔小作坊式、粗放式生产企业；更为　重要的是尽快将醇基燃料纳入危险化学品的管理范　畴，在生产、经营、运输和储存等各环节落实监管责　任。　在这方面，中南大学的张全等人　曾对醇基燃　料的燃烧特性进行了实验研究，得出了一些有益的　经验数据。　③传。　规范醇基燃料市场宣传、推广，杜绝虚假宣　参考文献：　［１］　张全，刘洋，刘蒙，等．醇基燃料、柴油燃料特性实验研　究［Ｊ］．铜业工程，２０１０（１）：７０—７１．　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　醇基燃料有自身的优势，但绝不是像以往虚假　宣传中那样神乎其神。在今后的推广宣传中，至少　应该保证向公众提供真实的信息，讲清利弊，由用户　自主在各种燃料中进行选择。　各地厂家还应该从行业自律的角度自发地抵制　ｏｆ　Ａｌｃｏｈｏ１．ｂａｓｅｄ　Ｆｕｅｌ　ＡＮ　Ｘｕ，ＣＨＥＮ　Ｂｏｙａｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｙｏｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　虚假宣传。虚假宣传也许可以蒙蔽公众于一时，但　决不能长久，反而会对整个产业造成致命危害，前车　之鉴，教训是深刻的。　ｓｈｏ￣ａｇｅ，ａｌｃｏｈｏｌ—ｂａｓｅｄ　ｆｕｅｌ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｕｎｉｑｕｅ　ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｓ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｎｅｗ　ｅｎｅｒｙ　ｔｇｏ　ａｌｔｅｒｎａｔｅ　ｏｉｌ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｃｃｕｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　④需要出台明确的生产、运输、使用标准，以　便开展严格监管。　必须强调的是，醇基燃料无论从生产环节，还是　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔ—　‘ｌｎｇ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｆｕｅｌ：ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ｅｎｅｒｇｙ；ａｌｃｏｈｏｌ－ｂａｓｅｄ　从使用环节看，都属于危险化学品，必须明确这一　点。同时，各地需要进一步加强监管，相关生产厂家　・信息・　呼和浩特市两年内将新建２８座加气站　近年来，呼和浩特市天然气气源较紧张，尤其　站２Ｏ座，在５个旗县及城郊新建加气站８座。预计　新建加气站后，每天的加气能力可以增加４０×１０　ｍ。／ｄ，在冬季，曾几次发生过缺气、断气的现象。随着越　来越多的私家车进行了油改气，随之而来的加气站　压力更是逐渐增大。据了解，为缓解天然气供应紧　将进一步保证公交车、长途客运汽车、出租车　等车辆的加气。　张的问题，呼和浩特市计划两年内在市区新建加气　（摘编自《北方新报》）　・Ｂ　１７・