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1、生物燃料技术进展 齐齐 泮泮 仑仑 1 大连大连2011.9.202011.9.20 一、生物燃料发展背景 二、生物燃料分类 三、生物燃料技术进展 四、生物燃料发展前景 五、中国石油生物燃料产业发展目标 六、中国石油在生物燃料业务所做的努力 提 纲 2 一、生物燃料发展背景 3 一、 生物燃料发展背景 2010年世界石油剩余探明储量为2013.2亿吨，2010年实际开采36.1 亿吨，石油为不可再生资源，如果按照2010年的开采速度，仅够 开采55.7年，石油资源将在本世纪中叶走向枯竭。 生物资源为可再生资源，地球每年光合作用的产物高达1500-2000 亿吨,是人类获取外在能量最主要途径之一
2、。 开发利用可持续的替代能源是世界各国应对能源问题采用的主要 手段之一。 1.石油资源日趋短缺，呼唤生物能源的发展 4 2.石油安全面临挑战，催生生物能源的发展 2009年中国石油表观消费量为4.08亿吨，从2000年到 2009年，年均增长8.2%；2010年已达到4.286亿吨，消 费量仅次于美国，位居世界第二。根据2008年中国能 源发展报告预测到2020年前，随着经济的快速发展， 中国石油消费将保持较高增长速度，预计到2020年石油 消费量将达5.63亿吨。 2009年中国石油进口依存度达到53.6%，2010年对外依 存度超过了55%，进口2.39亿吨，是世界第二大石油进 口国。 2
3、008年7月，原油的市场价格攀上147美元大关，创下历 史最高纪录，且世界主要产油地区政局不稳。 生物燃料原料均为可再生资源，不受储量和开采限制。 5 一、 生物燃料发展背景 机动车尾气排放严重污染城市环境，车用能源生 产和消费过程中，大量的温室气体排放到大气中， 对全球气候变化产生影响。 2005年正式生效的京都议定书对2008-2012 年的减排目标作出具体规定，即发达国家温室气 体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2%。 中国的二氧化碳排放量居世界第二位，面临巨大 的国际减排压力。 中国每年秸秆产量为7亿吨，全部利用可减排8.5 亿吨二氧化碳。 3.环保法规日趋严格，加速生物能源的
4、发展 6 一、 生物燃料发展背景 生物柴油： 新加坡，棕榈油，80万t/年； 荷兰鹿特丹，菜籽油，80万t/年 纤维素乙醇：河南天冠纤维素乙醇厂1万吨/年； 杜邦爱荷华州7.5万吨/年纤维素乙醇厂 4.工艺技术日趋成熟，支撑生物能源的发展 芬兰Neste oil加氢技术-绿色柴油； 美国UOP的加氢技术； 先进的纤维素水解酶及共发酵技术 装置大型化： 技术进步： 7 一、 生物燃料发展背景 二、生物燃料分类 8 生物燃料技术路线图生物燃料技术路线图 9 生物质能源与化石能源生物质能源与化石能源-同祖同宗同祖同宗 二、 生物燃料分类 固体生物燃料固体生物燃料 直燃和混燃 成型燃料 液体生物燃料液
5、体生物燃料 燃料乙醇 生物柴油 生物航煤 气体生物燃料气体生物燃料 沼气与CNG 直接气化 生物制氢 乙烯乙烯 醋酸醋酸 乙醛乙醛 1，2-丙二醇丙二醇 丙烯丙烯 丙烯酸丙烯酸 1，3-丙二醇丙二醇 甘油甘油 丙酮丙酮 丁醇丁醇 乳酸乳酸 乙醇乙醇 环氧乙烷环氧乙烷 丁二烯丁二烯 丁丁二醇二醇 特点：原料多元化、可再生、产品清洁。 10 二、 生物燃料分类 生物燃料 11 二、 生物燃料分类 原料资源原料资源 第1代 粮 食 玉米、小麦、食用油、甜菜、 甘蔗 第1.5代 非主粮 甜高粱、薯类 第2代 非 粮 秸秆、森林废弃物、城市垃圾、 非食用植物油、动物脂肪、微 藻（有人称之为第3代） 第1
6、代 第1.5代 第2代 第第2代特点：代特点：保证了生物能源的可持续发展，同时也降低了对人类健康的影响， 原料主要使用非粮作物； 在环境保护方面，温室气体减排效果明显。 主要产品：主要产品： 第2代生物燃料产品以非粮的纤维素乙醇和加氢法生物柴油等为代表。 既具有能源功能， 又能从事生物化工产品等生产； 既能缓解能源和环境压力， 又能拉动农村经济、增加农民收入，推进新农村建设； 既能使农林等有机废弃物无害化和再利用， 又能将尚无经济价值的边际性土地建成能源基地。 初步具备作为主导性替代能源的多方面要素 （资源环保能效经济技术规模） 12 二、 生物燃料分类 三、生物燃料技术进展 13 2009年
7、世界燃料乙醇产量近6000 万吨，较2007年增长 了 44% ， 较 2000年增长了150%，约占全球汽 油消费量的3%，2010年燃料乙醇 产量为6800万吨。 世界燃料乙醇基本情况 14 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 世界燃料乙醇产量 2009年，世界燃料乙醇的总产量 近6000万吨。其中美国占总产量 54.1%，巴西占33.6%，欧盟27国 占5.3%，中国占2.8%，其它国家 占4.1%。 2009年世界燃料乙醇分布 RFAoutlook 2010_fin 主要国家燃料乙醇掺比现状（%） 世界主要国家和地区燃料乙醇产量及掺比现状 15 主要国家和地区燃料乙醇产量（万吨） 欧盟 巴
8、西 美国 国家 燃料乙醇掺混比例 美国 E10，E15 巴西 E25，E85 加拿大 E5 泰国 E10 印度 E10 日本 E3 菲律宾 E10 中国 E10 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 合肥合肥 哈尔滨哈尔滨 长春长春 沈阳沈阳 郑州郑州 济南济南 石家庄石家庄 武汉武汉 南京南京 吉林燃料乙醇有限公司吉林燃料乙醇有限公司 产能产能6060万吨万吨/ /年，玉米原料，供年，玉米原料，供 应吉林、辽宁两省。应吉林、辽宁两省。 安徽丰原燃料酒精股份有限公司安徽丰原燃料酒精股份有限公司 产能产能3232万吨万吨/ /年，玉米原料，供应安徽、年，玉米原料，供应安徽、 山东、江苏、河北山东、江苏
9、、河北1414个地市个地市 河南天冠集团河南天冠集团 产能产能3030万吨万吨/ /年，小麦、年，小麦、 玉米原料，供应河南、玉米原料，供应河南、 湖北、河北湖北、河北1313个地市。个地市。 截止截止20102010年底年底，燃料乙燃料乙 醇国家核准产能醇国家核准产能152152万吨万吨/ /年年， 调配中心调配中心147147座；销售区域包座；销售区域包 括河南括河南、安徽安徽、黑龙江黑龙江、吉吉 林林、辽宁辽宁、广西广西6 6省省，及湖北及湖北、 山东山东、河北河北、江苏江苏4 4省的省的2727个个 地市地市，封闭销售区内覆盖率封闭销售区内覆盖率 达到达到9090% %以上以上。 燃料
10、乙醇厂燃料乙醇厂 燃料乙醇销售区域燃料乙醇销售区域 图图 例例 我国燃料乙醇生产销售布局示意图 广西中粮生物质能源有限公司广西中粮生物质能源有限公司 产能产能2020万吨万吨/ /年，木薯原料年，木薯原料 ，供应广西省。，供应广西省。 南宁南宁 我国燃料乙醇产业现状 中粮生化能源（肇东）有限公司 产能10万吨/年，玉米原料， 供应黑龙江省。 16 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 17 我国燃料乙醇产业现状 序号 企业名称 能力 (万吨/年) 产量 （万吨） 销量 （万吨） 1 吉林乙醇（中石油） 60（551） 55.0 55.0 2 河南天冠 30（50） 46.98 47.32 3 黑龙江
11、中粮 10（20） 17.97 18.03 4 安徽丰原 32（44） 40.26 40.28 5 广西中粮 20 12.34 12.34 合计 - 152（189） 172.55 172.97 2010年我国燃料乙醇生产企业产销量 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 1：2011年吉林乙醇生产能力达到60万吨，政府补贴500元/吨。 在制备乙醇的过程中，原料占总成本的70%80%以上。目前世界各国 根据自身资源特点，因地制宜地选择合适的原料生产乙醇。 美国：玉米 巴西：甘蔗 欧盟：甜菜、小麦 目前生产燃料乙醇原料 中国：玉米、小麦、薯类 18 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 占用土地，与人争夺口
12、粮 导致粮食价格上涨 成本高，依靠政府补贴 解决途径： 近期重点发展以甜高粱等为原料的非主粮燃料乙醇（1.5代）； 积极开展以纤维素生物质为原料的非粮燃料乙醇技术研发，解决 第2代燃料乙醇规模化发展瓶颈问题。 20 1.5代燃料乙醇技术进展甜高粱 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 甜高粱秆乙醇已成为国际公认的甜高粱秆乙醇已成为国际公认的1.5代生物燃料代生物燃料 全球99个国家种植高粱，面积达4300万公 顷，全球至少有5亿吨燃料乙醇生产潜力。 美国是世界上最大的高粱出口国，美国农 业部把甜高粱列为生物燃料的重要原料之一。 我国内蒙地区从美国引进品种大面积种植 甜高粱，用于牛羊饲料，但适口性差。
13、 21 1.5代燃料乙醇技术进展甜高粱 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 榨汁发酵法榨汁发酵法 能耗高：一般榨1吨高粱秆需耗电21Kwh，甜高粱榨汁厂22.6吨甜高粱 秆产1吨乙醇。 糖损失：一般残渣中还含有5%以上的糖未榨净。 储存问题：甜高粱则收获后2周因水分蒸发，榨汁困难，需很高的榨汁 设备投资，汁液需稀释后发酵。 传统固体发酵法传统固体发酵法（传统“酵池式”发酵） 发酵法省去榨汁过程，减少生产能耗；没有水稀释回收工艺，减少蒸 馏能耗；提高了糖利用率；省去污水处理过程。但占地面积大、可发 酵糖转化率低、不能机械化生产和自动化控制、劳动强度大等缺陷， 传统固体发酵存在的产物局部浓度过高和局部
14、温度过高对微生物代谢 过程的抑制这两个瓶颈问题没有解决，从而限制了该技术的商业化。 48吨95%乙醇的液体发酵工厂 22 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 先进固体发酵技术先进固体发酵技术(ASSF)(ASSF)- -清华大学：清华大学： 发酵设备简单、投资少、生产周期短、自动化程度高、操作监控简单、 生产用水及污水排放少，16吨甜高粱秆产1吨乙醇，能量投入产出比高，居于 世界领先水平。 实现固体发酵工业化生产的三个重要前提实现固体发酵工业化生产的三个重要前提: : 优异菌种-（CGMCC1949-菌群CBP） 可控发酵设备-（借鉴水泥生产的转窑） 糖份保存技术-（添加抑菌剂，粉碎物糖可保存12
15、0天） 1.5代燃料乙醇技术进展甜高粱 23 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 鄂尔多斯特弘鄂尔多斯特弘3.6X55m 连续固体连续固体发酵流程，发酵流程，乙醇产量乙醇产量8t/d 24 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 1.5代燃料乙醇技术进展甜高粱 鄂尔多斯特弘乙醇产量8t/d的连续固体发酵示范装置 25 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 ASSF 技术可以形成“3万亩地/1万吨乙醇/6千头牛/280万Nm3沼气 /6万吨有机肥”的低碳高效农工产业链，解决约5000人就业问题。 将纤维素水解为葡萄糖和木糖，后发酵生产乙醇，主要过程 包括：预处理、水解和发酵。 26 三、 生物燃料产业现状燃料乙醇 预处理 纤维素/半纤 维素水解 回收乙醇 菌群生产纤维素酶 固液分离 葡萄糖、木糖 发酵 生物质 第2代燃料乙醇技术进展 27 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 第2代燃料乙醇技术进展 发展第2代燃料乙醇面临的挑战 开发低成本纤维素燃料乙醇技术成为重点发展方向。 28 三、 生物燃料技术进展燃料乙醇 第2代燃料乙醇技术进展 加拿大BCI公司 二级酸水解技术 可以在比较低的酸浓度条件下水解纤维素，但在高温酸性条件下水解纤维素对设备 要求很高，该技术还不能实现商业化生产。 美国可再生能源 实验室 同时糖化发酵SSF、 SSCF工艺 从1999年到2005年纤维素乙醇中的酶成本降低了30倍，目
