國外發(fā)展甲醇汽油介紹

美國能源情況和發(fā)展甲醇汽油介紹(Chi-JenYang,RobertB.Jackson)一個(gè)多世紀(jì)以來，NobellaureateGeorgeOlah和他的合作者們提倡甲醇經(jīng)濟(jì)代替以石油為基礎(chǔ)的燃料和甲醇衍生產(chǎn)品作為替代發(fā)展的一條道路。第一步正在中國實(shí)行。在過去的五年中，中國的煤制甲醇工業(yè)飛速發(fā)展。二甲醚和石油制燃料在價(jià)格上還是有競爭力的。甲醇燃料有很多優(yōu)點(diǎn)，它比石油辛烷值高，燃燒更清潔。甲醇同樣也有一些缺點(diǎn)。煤制甲醇經(jīng)濟(jì)可能加劇中國水資源缺乏的狀況，增加二氧化碳排放量，增加全球和地區(qū)煤炭價(jià)格的不穩(wěn)定性。中國快速擴(kuò)展的甲醇經(jīng)濟(jì)，為olah和他之前的研究者的預(yù)測，提供了一個(gè)有意義的實(shí)驗(yàn)：如果大范圍應(yīng)用甲醇，將會在那里發(fā)生什么。序言中國富煤、少油和天然氣。鑒于這種局限性，發(fā)展了以煤炭為原料的化工業(yè)。最近這些年，工業(yè)發(fā)展迅速，尤其是甲醇和二甲醚的生產(chǎn)。2009年，中國75%的甲醇來源于煤炭，其余的來源于天然氣。甲醇一般用來制成甲醛、甲基叔丁基醚、醋酸、二甲醚、酯、烯烴等石油化工產(chǎn)品。它還可以用作燃料、農(nóng)藥、醫(yī)用及各種工業(yè)用途。本論文主要強(qiáng)調(diào)的是甲醇在燃料方面的應(yīng)用。在中國，對甲醇需求的增長主要是和汽油混合。二甲醚，一種甲醇的衍生品，常被混合在液化石油氣中做替代燃料銷售。甲醇和二甲醚作為燃料在中國的快速擴(kuò)展符合NobelLaureateGeorgeOlah's甲醇經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，也承認(rèn)了早期研究者推廣甲醇作為燃料的作用。正如olah的建議，甲醇和二甲醚適用于大部分現(xiàn)存的能源基礎(chǔ)設(shè)施。甲醇可在如今的內(nèi)燃機(jī)上使用，二甲醚可用做家用火爐和熱水器燃料。從石油和天然氣過渡到甲醇比過渡到氫經(jīng)濟(jì)或者電動車要容易些。甲醇經(jīng)濟(jì)主要還是向一種替代石油的經(jīng)濟(jì)性可行性方向發(fā)展。作為世界上最大的甲醇消費(fèi)者和生產(chǎn)者，擁有全球20%的甲醇產(chǎn)量，中國將在邁向甲醇經(jīng)濟(jì)時(shí)代的轉(zhuǎn)換中起到一個(gè)重要作用。中國的甲醇政策1995年，中美第一次在甲醇汽車項(xiàng)目方面開展科技合作。福特汽車公司捐贈了甲醇發(fā)動機(jī)，并且資助了中國第一輛甲醇汽車的研發(fā)。中國政府在1998年到2008年間推廣車用甲醇燃料。然而，2008年后，政策性支持甲醇燃料全國化就減弱了。轉(zhuǎn)化成適用于甲醇燃料發(fā)動機(jī)的國家補(bǔ)貼也停止了，甲醇汽車項(xiàng)目也從國家級項(xiàng)目降為省內(nèi)倡導(dǎo)。盡管M85的甲醇汽油國標(biāo)在2009年就宣布了，中國政府還是推遲了M15標(biāo)準(zhǔn)的申請。因?yàn)镸85汽油需要轉(zhuǎn)換發(fā)動機(jī)，因此限制了市場應(yīng)用。中國政府似乎正在阻止甲醇汽油全國化。盡管這樣，甲醇燃料市場化證明是可行的，幾個(gè)省的政府部門繼續(xù)支持甲醇發(fā)展，而且有了甲醇汽油的省標(biāo)。盡管之前不強(qiáng)調(diào)甲醇全國性推廣，以甲醇為基礎(chǔ)的工業(yè)還是通過省上或者當(dāng)?shù)氐闹С掷^續(xù)快速的擴(kuò)張。私人加油站在消費(fèi)者不知情的情況下，常常把甲醇混入汽油中，同樣液化石油氣的分銷商也把二甲醚直接加入到液化石油氣中。事實(shí)上，這種非法行為比合法行為更加有利可圖。非法混裝甲醇組份卻仍然賣和汽油一樣的價(jià)格。如果合法化，標(biāo)準(zhǔn)化甲醇汽油需要正確的標(biāo)識，由于改變了能源的組分，它要比正常汽油的價(jià)格要低。目前這種沒有標(biāo)識的混裝在中國很普遍。一本中國商業(yè)雜志已經(jīng)把甲醇汽車燃料描述為自下而上的革命。據(jù)估計(jì)在2009年大概有3-5百萬噸甲醇被加入汽油中，約占全國汽油消費(fèi)總量的3.5-5.8%。中國最近五年的計(jì)劃（2011-2015年），在2015年前每年生產(chǎn)甲醇達(dá)到五千萬噸?？刂泼夯ぎa(chǎn)業(yè)擴(kuò)張的主要原因包括產(chǎn)能過剩，水資源短缺，和能源工業(yè)競爭煤炭資源。事實(shí)上政府對每年甲醇生產(chǎn)能力的上限是不明確的。即使達(dá)到了上限，到2015年前，煤制甲醇工業(yè)的能力仍然可以代替中國汽油供應(yīng)的一半多。中國的煤制化工行業(yè)的產(chǎn)能過剩是顯著的。發(fā)改委認(rèn)為產(chǎn)能過剩的原因是對煤炭資源的“圈地”政策激勵造成的。尤其是，中國的礦產(chǎn)資源都是公共財(cái)富，當(dāng)?shù)卣碛蟹峙涿旱V的權(quán)利。最近這些年，富煤大省和當(dāng)?shù)卣疄榱藬U(kuò)大常規(guī)發(fā)展，把一些能使煤炭加工增值的煤礦的礦產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了開發(fā)商。結(jié)果是，煤礦企業(yè)新建了開采設(shè)備，例如建立煤制甲醇和煤制二甲醚的工廠以取得礦產(chǎn)權(quán)，甚至市場需求也不能判斷其產(chǎn)能是否過剩。影響甲醇經(jīng)濟(jì)在中國的發(fā)展有其深刻的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。煤制甲醇生產(chǎn)可以替代石油進(jìn)口和減少傳統(tǒng)汽車排放。然而，煤制甲醇的擴(kuò)展可以加劇富煤干旱地區(qū)的水資源缺乏，增加溫室氣體排放，危害消費(fèi)者的安全，增加中國和全球煤炭價(jià)格的不確定性。3.1.水資源水資源的可用性嚴(yán)重制約了中國的甲醇經(jīng)濟(jì)。中國的煤炭資源集中在幾個(gè)缺水省份，山西、內(nèi)蒙古、陜西和新疆，而煤化工又是一個(gè)水資源集中產(chǎn)業(yè)。煤制一噸甲醇需要20m3淡水和排出大量廢水。此外，煤礦消耗大量水資源。中國政府認(rèn)為，水資源缺乏是限制甲醇經(jīng)濟(jì)在富煤大省發(fā)展的主要理由。當(dāng)?shù)卣钟胁煌挠^點(diǎn)。然而，水資源的缺乏不能阻止煤化工的發(fā)展。如果甲醇經(jīng)濟(jì)繼續(xù)在富煤缺水地區(qū)發(fā)展，它可能導(dǎo)致地表水的干涸和周圍生態(tài)系統(tǒng)的損害。如果煤化工發(fā)展導(dǎo)致大量水資源缺失，中國政府會加強(qiáng)它的限制政策。減少這些限制有幾種選擇，但在短時(shí)間內(nèi)很難有一個(gè)解決方案。一種觀點(diǎn)就是把煤運(yùn)到水資源豐富地區(qū)。然而，在中國，通過公路和鐵路運(yùn)送煤炭已經(jīng)處于飽和狀態(tài)。煤炭運(yùn)輸能力趕不上煤火電廠，保證穩(wěn)定的電力供應(yīng)對中國政府來說比發(fā)展甲醇經(jīng)濟(jì)更重要。另外一種觀點(diǎn)就是從多雨地區(qū)引水到干旱地區(qū)、富煤地區(qū)。中國目前正在實(shí)施三條南水北調(diào)工程。東線和中線為城市供水正在建設(shè)中，西線規(guī)劃引水至富煤地區(qū)，至少需要十年才能完成。將來，水資源將仍然是一個(gè)嚴(yán)峻的問題。3.2.燃料能源的安全甲醇和二甲醚生產(chǎn)能力的擴(kuò)大將給以石油為燃料的后時(shí)代的化工愿景提供一個(gè)可用的選擇或者成為石油危機(jī)時(shí)代的緊急儲備。然而，除非提高煤炭開采和擴(kuò)大運(yùn)輸能力，產(chǎn)能過剩并不能對石油的供給提供有效的保障。煤制甲醇對石油燃料的補(bǔ)充不僅技術(shù)上是可行的，而且是實(shí)惠的。甲醇的熱值雖然只有汽油的一半，但在內(nèi)燃機(jī)里燃燒比汽油更充分。大致1.4噸的甲醇可以替代一噸的石油。甲醇的價(jià)格通常只有汽油的三分之一，目前甲醇混合汽油在中國仍然是有利可圖的，即使在某些地方非法生產(chǎn)。天然氣制甲醇同樣是石油產(chǎn)品的一個(gè)選擇。國外主要是天然氣制甲醇。在美國，頁巖氣和其他一些非常規(guī)資源的增長供給使天然氣保持在一個(gè)較低價(jià)格。甲醇的持續(xù)增長進(jìn)口可以成為國內(nèi)煤制甲醇一個(gè)選擇。3.3二氧化碳排放量作為一種車用燃料，煤制甲醇的過程比石油制品排放的二氧化碳量大。煤制甲醇過程中每制取一噸甲醇就向外排放5.3噸的二氧化碳。相比較，每制取一噸汽油向外排放4.03噸二氧化碳。汽車尾氣排放中每噸汽油排放3.14噸二氧化碳，比上游的生產(chǎn)過程減少了22%的二氧化碳排放量。1.4噸的煤制甲醇合成一噸汽油，向外排放7.42噸二氧化碳。這比制成1噸汽油向外排放二氧化碳高84%。沒有計(jì)劃過渡到持續(xù)的甲醇生產(chǎn)，例如潛在的生物質(zhì)的過程，煤制甲醇經(jīng)濟(jì)對全球的變暖貢獻(xiàn)將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以石油為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)變壞。3.4泄露和爆炸的危險(xiǎn)在傳統(tǒng)的使用汽、柴油的汽車上，甲醇可能降解燃料系統(tǒng)的塑料和橡膠部分。它也可以腐蝕一些金屬，包括鋁、鋅和銅，降解的結(jié)果是緩慢的，只有長時(shí)間使用甲醇，這個(gè)結(jié)果才能顯示出來。很不幸，在中國甲醇混合在汽油中常常是非法的。很長時(shí)間，司機(jī)們不能把發(fā)動機(jī)損害的原因歸結(jié)于某些特別的汽油站。如果政府不能有效提高燃料質(zhì)量的條件，那么更安全的方法就是制造或者改造成適合甲醇的發(fā)動機(jī)。合法制定甲醇汽油的標(biāo)準(zhǔn)可以保護(hù)消費(fèi)者的利益，要求加入添加劑消除損害和腐蝕的后果，同時(shí)正確標(biāo)識。二甲醚可能腐蝕液化石油氣鋼瓶的橡膠密封圈，引起泄漏，發(fā)生事故。中國政府嚴(yán)禁這種行為，但是沒有奏效。解決泄露的問題就是更換適用于二甲醚和液化氣鋼瓶的橡膠密封圈。改裝鋼瓶可能比禁止續(xù)加混合二甲醚更有效。3.5.城市空氣質(zhì)量甲醇混合汽油可以有效降低汽車的排放量。點(diǎn)火發(fā)動機(jī)使用甲醇混合汽油產(chǎn)生的一氧化碳和碳?xì)浠衔锱欧帕勘绕彤a(chǎn)生的少，而碳氧化合物的排放量也同樣少。然而，進(jìn)一步分析排放的碳?xì)浠衔铮ù呋D(zhuǎn)化前）揭示甲醇和甲醛有所增加。三元催化轉(zhuǎn)換器在典型的以汽油為動力的車上可以在很大程度上消除甲醛，有效降低未燃燒的甲醇。盡管這樣，甲醇燃料的擴(kuò)張應(yīng)用還是可以導(dǎo)致城市空氣中甲醇和甲醛的增加。潛在的甲醇泄漏是造成城市空氣質(zhì)量下降的另一個(gè)因素。Clarrise最近的研究表明，北京市的甲醇濃度十倍高于預(yù)測的生物模型。事實(shí)上甲醇可能是唯一沒有被模擬好的污染物。作者沒有直接考慮甲醇直接泄露到北京大氣中的可能性。最后，城市空氣質(zhì)量對健康的研究通常只考慮碳?xì)浠衔镒鳛橐粋€(gè)整體，而很少評價(jià)低水平的甲醇和甲醛。在中國的甲醇經(jīng)濟(jì)中需要更多的關(guān)注甲醇和甲醛污染方面的研究。3.6飲用水安全問題中國目前缺乏甲醇燃料對飲用水安全潛在影響的評估。甲醇有毒而且可以充分溶解于水。甲醇在貨運(yùn)分配和汽油站供給時(shí)的泄露可能對人類的健康和安全造成威脅。攝入10毫升的純甲醇可以造成永久失明，攝入30毫升可以致人于非命?，F(xiàn)有的汽油分銷制度沒有被設(shè)計(jì)用來處理甲醇。為了保證公共的安全，分銷網(wǎng)絡(luò)需要重新進(jìn)行評估，如果需要的話，要按處理甲醇的結(jié)果來改造。甲醇對生態(tài)系統(tǒng)不會造成長期威脅，因?yàn)樵趨捬鹾托柩鯒l件下會很快生物降解，而且不會在環(huán)境中積累。3.7全球能源經(jīng)濟(jì)歷史上，煤炭的價(jià)格比石油和天然氣的價(jià)格更穩(wěn)定。近年來，煤炭的價(jià)格一直在波動。中國煤化工的擴(kuò)張可以解釋一些這方面的波動。市場上煤制化工產(chǎn)品和石油制產(chǎn)品日益競爭?？梢灶A(yù)見，介于煤炭和石油之間的替代品將會增加，兩者的價(jià)格也會有相似性。過去，美國常常是全球煤炭市場的定價(jià)者和邊際供應(yīng)商。煤炭的價(jià)格常常和油的價(jià)格無關(guān)。中國經(jīng)濟(jì)的快速增長改變了世界煤炭市場的平衡，也影響著價(jià)格的曲線。中國過去一直是煤炭的純出口國。早在2000年，它的出口下降，進(jìn)口增加。2009年中國第一次成為一個(gè)煤炭純進(jìn)口國。而且今后它將上升為世界第二大進(jìn)口國。中國龐大的煤炭需求，快速增長和日益依賴進(jìn)口，可能影響海外的煤炭價(jià)格。中國目前是美國煤炭消耗量的三倍。隨著增長的物質(zhì)消費(fèi)和過剩的生產(chǎn)能力，煤化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是中國煤炭的邊際消費(fèi)者，一個(gè)可能的新的價(jià)格制定者或者影響了世界煤炭市場。第五個(gè)圖展示了從中國、澳大利亞、南非和美國中部阿巴拉契亞地區(qū)煤炭的價(jià)格和孟買石油價(jià)格的比較。在最近這些年煤炭價(jià)格似乎已經(jīng)在很大程度上接近于石油價(jià)格。中國甲醇經(jīng)濟(jì)的增長，可以預(yù)見煤炭價(jià)格將繼續(xù)波動。討論和展望中國甲醇經(jīng)濟(jì)的發(fā)展伴隨著利益和成本。它利用國內(nèi)資源提供可能的選擇，幫助改善城市空氣質(zhì)量。相反，它也可能加劇水資源缺乏的狀況，增加溫室氣體排放，危害消費(fèi)者的安全，同樣可能增加煤炭價(jià)格的不穩(wěn)定性。甲醇經(jīng)濟(jì)應(yīng)該提倡還是限制，目前缺乏共識。盡管政府停止支持，煤制化工產(chǎn)品在中國的快速擴(kuò)張表明還存在一個(gè)可行的商業(yè)模式。近年來，國際政府對甲醇經(jīng)濟(jì)包容大于提倡。相反，地方在繼續(xù)支持。中國政治經(jīng)濟(jì)對煤制化工的快速擴(kuò)張有幾點(diǎn)貢獻(xiàn)。為了建設(shè)煤炭加工設(shè)施，把煤化工的生產(chǎn)和煤礦產(chǎn)權(quán)捆綁在一起的資源外殼的激勵措施。近年來過高的煤炭價(jià)格給生產(chǎn)企業(yè)提供了可觀的現(xiàn)金流投資在煤化工設(shè)備上。煤化工的過剩能力，反過來，為煤炭提供了可選擇的市場，提高了煤炭行業(yè)的議價(jià)能力，促使形成了更高的煤炭價(jià)格。2011年3月，國家發(fā)改委發(fā)文整頓煤化工。它的指導(dǎo)原則是“上大壓小”，繼續(xù)建設(shè)大工廠，壓縮一些小項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)和提高效率。禁止上馬年產(chǎn)小于100萬噸的煤制甲醇或二甲醚工程。2015年前年產(chǎn)5千萬噸甲醇的上限不具有法律的約束力。目前還不清楚中國政府如何執(zhí)行該政策。盡管在全球甲醇經(jīng)濟(jì)中占有重要市場份額，中國的甲醇政策仍然是不穩(wěn)定的。近年來甲醇和二甲醚產(chǎn)量的增長看似偶然，其實(shí)是資源外殼的激勵政策和從非法甲醇混合汽油和在石油液化氣鋼瓶中加二甲醚的利益所促使。甲醇汽油國標(biāo)的滯后表明了中國市場的事實(shí)。將來，政府的甲醇政策應(yīng)該更積極，包括增加安全措施，制定減少甲醇生產(chǎn)過程中二氧化碳排放量的實(shí)質(zhì)性計(jì)劃。據(jù)olah's的觀點(diǎn)，甲醇經(jīng)濟(jì)有助于可持續(xù)發(fā)展的未來，生產(chǎn)生物質(zhì)零排放的甲醇和回收二氧化碳。生物甲醇生產(chǎn)技術(shù)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，比制造纖維素乙醇更便宜，更容易。雖然，中國生物質(zhì)甲醇原則上可以減少溫室氣體的排放，減緩煤炭發(fā)電和煤制化工