第一节 醇类燃料的概念
醇类燃料指含醇的液体燃料。主要含甲醇、乙醇、汽油及少量甲基叔丁基醚。醇类含量小于10%的，称为低浓度混合燃料；醇类含量达到85%以上的，又称为燃料醇。目前有两种醇类燃料：燃料甲醇和燃料乙醇。（可研报告）
第二节 国外醇类燃料的历史、现状及发展趋势
一、巴西推广乙醇燃料的经验巴西是石油资源贫乏国家之一,早在20年代巴西就开始在汽车中应用乙醇/汽油混合燃料。第二次世界大战之后,随着石油供应的缓和,巴西乙醇/汽油混合燃料的应用停滞不前,直1974年第一次世界石油危机才促使巴西政府下决心推行乙醇汽油计划,1975年,巴西制定并开始实施了乙醇汽油全国计划,第一批汽车使用的混合燃料是22%乙醇和78%汽油。1979年,当第二次石油危机来临时,巴西政府采取了一系列政策鼓励生产、使用乙醇/汽油混合燃料。与此同时,巴西汽车工业也对使用乙醇/汽油混合燃料的第一代汽车进行了一系列的改进,如:由于乙醇热值低,为保证发动机正常运转,巴西燃用乙醇的汽车压缩比已普遍提高到12以上;对发动机油箱、化油器等供油系统进行防腐处理。由于乙醇的汽化潜热高,为提高发动机进气温度,利用排气预热空气系统及在发动机化油器下安装电加热器,保证了乙醇或混合燃料的正常汽化。巴西政府的乙醇计划极大地促进了甘蔗生产、蔗糖加工、乙醇生产及乙醇汽车技术科研和生产的发展,同时形成了蔗糖、乙醇成套制造技术和乙醇汽车技术的科研和工业体系。巴西的乙醇产量从1976年的6亿L猛增到1990年的120亿L,使用混合燃料汽车销量从1978年的只占汽车总销量的0.3%上升到1986年的90%以上。近几年由于国际原油价格低迷,巴西燃料乙醇的应用发展缓慢。
二、美国乙醇然料的应用情况1930年,乙醇/汽油混合燃料在美国内布拉斯加州地区首次面市,1978年,含10%乙醇的混合汽油在内布拉斯加州大规模使用。1979年,美国国会为减少对进口原油的依赖,从寻找替代能源的角度出发,建立了联邦政府的“乙醇发展计划(使用E10,减免联邦税)”,开始大力推广使用含10%乙醇的混合燃料,联邦计划的实施使美国的乙醇工业得到迅速发展,乙醇产量从1979年的3790万L迅速增加到1990年的3.3亿L。在1990年以前,美国推广乙醇主要出于两个目的,首先乙醇是很好的代用燃料资源;其次在美国车用汽油无铅化进程中,乙醇部分起到了替代铅的抗爆作用。1990年,美国国会通过空气清净法修正案,对汽油除了要求控制蒸汽压、苯含量外,还要求含氧汽油添加(2.7m%的氧;新配方汽油添加李2.0m%的氧。EPA批准使用的含氧化合物有:MTBE、TAME、ETBE、乙醇等(不包括甲醇)。空气清净法修正案颁布后,乙醇作为主要含氧化合物之一被广泛用于美国含氧汽油和新配方汽油生产。目前,美国汽油消费量为1250亿加仑,相当于3.46亿吨,大约25%为含乙醇汽油。其中,在芝加哥等中西部地区汽油中乙醇的加入量通常为10%,在需要使用含氧或新配方汽油地区的乙醇添加量则为5.7%(含氧量<2.om%)或7.7%(含氧量<2.7m%)。除此之外,1993年,美国加州开始实施灵活燃油车辆计划,制定了用于轻型车的E85(85%乙醇+15%汽油)和用于重型卡车和公共汽车的E100(100%乙醇)的燃料规格。1999年3月25日,美国加利福尼亚州州长Davis发布公告:基于MTBE对加州环境及居民健康的影响,在不违背美国联邦空气清净法要求的前提下,加州将于2003年l月l日起禁止MTBE的使用。1999年7月26日,美国国家环保局局长卡罗尔·布朗纳(CarolM.Browner)在收到该小组的报告后发表公告,美国EPA将与国会合作,尽快制定必要的立法,在不牺牲清洁空气方面已取得利益的前提下,帮助各州在当前法律下减少使用并逐步禁止使用MTBE。目前,美国新能源法案计划在4年内逐步禁止使用MTBE,17个州已通过立法已经开始禁止使用MTBE,截止到2002年已经有约50%的MTBE被取代,加州在2004年l月1日全面禁止使用MTBE,目前加州已有约85%的汽油为乙醇汽油,美国加州汽油中乙醇的添加量通常为5.7%,以满足汽油含氧量<2.om%的要求。上述美国有关MTBE的最新进展情况表明,美国将开始大量减少使用MTBE,并很可能在未来几年里全面禁止使用MTBE。此举无疑将对美国乃至全世界的炼油业、MTBE、乙醇的生产和使用产生深远的影响。目前,美国燃料乙醇工业共有75套生产装置,总的生产能力为869万t,在建生产能力158万t。2002年全美生产乙醇645万t。美国有关协会预测,随着新乙醇厂的投产,2003年预计全美乙醇产量”4万t。根据美国可再生燃料 规划 ,2012年的燃料乙醇需求量将达到1892.5万t。
三、国外甲醇汽油的应用情况甲醇汽油开发及应用在国外开始于20世纪70年代的第二次石油危机,从替代能源的角度考虑,德国、美国、日本等国先后投人人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的 研究 开发。在70一80年代期间,美国加州、德国等地均组织了甲醇汽车示范车队(包括德国大众汽车公司在中国建立的M100甲醇汽车示范车队)。美国对甲醇燃料和甲醇汽车都进行开发和应用,重点开发燃烧M85、M100专用甲醇燃料汽车。美国开发了M100汽车,但是由干甲醇加油站限制,行驶里程受限制,用户不便,故美国福特公司开发了可使用汽油或醇与汽油以任意比例混合的燃料的灵活燃料汽车(FFV),这种车由燃料传感器识别成分,通过电脑提供发动机最佳运行参数。这样就不会受到加油站限制。目前,FFV汽车在美国已经能大规模商业生产,这些由Ford汽车公司特制的使用高比例甲醇的灵活燃料汽车主要集中在加州地区。统计数据表明,1998年后美国甲醇燃料汽车和甲醇燃料都在减少,目前,美国加州甲醇汽油加油站也仅剩下l座,其中原因是多方面的:甲醇作为汽车燃料的缺陷,特别是甲醇有毒,使得甲醇在比较重视健康安全和生活质量的美国不受欢迎;1997年开始的亚洲金融危机波及全球,使得世界上油价低迷,甲醇价格难以同石油价格竞争,1998年美国福特汽车公司停止生产FFV甲醇汽车;美国农业作物丰富,美国政府非常重视保护农民利益,使得毒性小和安全性比较好的乙醇燃料得以迅速推广;此外,CNG、LNG、电力等代用燃料在美国 市场发展 空间比较大,也使甲醇代用燃料在美国受到冷落。美国、欧洲及日本汽车制造商坚持反对在汽油中掺烧甲醇,在美国车用无铅汽油标准ASTM4814中,要求汽油中甲醇含量最大不超过0.3Vof%,MTBE的加入量最大可为15Vol%;乙醇最大10Vol%;ETBE或TAME最大17Vol%。1998年12月世界汽车制造商组织联合发布的“世界燃料规范”中,要求“不允许使用甲醇”。在欧洲85/536/EEC法规中,车用汽油中甲醇的添加量《3Vol%(同时必须包括腐蚀抑制添加剂)。国外反对在汽油中加入甲醇,主要原因是甲醇腐蚀性比较大,目前的技术还不能很好解决甲醇汽油金属腐蚀性问题,汽车的耐久性(16万km)得不到保障。此外,由干甲醇有毒,使用不慎容易对人体造成伤害或致人死亡。
第三节 我国醇类燃料发展前景展望
一、甲醇燃料
我国对甲醇的需求量已占据世界第1位,但产能过剩也是事实。加之受金融危机的影响,下游需求萎缩,来自中东及东南亚诸国的低价甲醇大量冲击国内市场,加剧了甲醇市场供大于求的矛盾。统计数据显示171,2000一2006年,我国甲醇产能年均增长速度为25%，2006-2010年甲醇产能年均增长速度为36%。2009年，我国甲醇产能达到3.2×1t，而国内甲醇表观消费量为1.6×I07t，扣除全年进口0.5×I07，世纪开工率不足40%。在产能迅猛扩张的同时，国内甲醇产量增速却较为缓慢，闲置、落后产能较多，产能过剩局面凸显。目前我国甲醇下游消耗大致比例为：甲醇31%、二甲醚21%，甲醇燃料12%，醋酸9%，M丁BE6%，其他21%。甲醇汽油在欧美等国家的应用近年来逐渐受到限制。我国现行的GB17930-2006《车用汽油》标准限制甲醇加入量不大于0.3%。但受我国石油资源短缺、煤资源相对丰富、甲醇产能高等因素的影响，甲醇汽油一直在不断的 研究 推广中。《车用燃油甲醇》和《车用甲醇汽油M85》2个推荐性国家标准已分别于2009年11月1日和12月1日实施，可以更好地规范甲醇汽油的生产和应用。
二、乙醇燃料
在化石能源渐趋枯竭、环境压力日益沉重、原油需求和油价持续上涨及世界能源资源争夺战愈演愈烈的情况下，寻求可再生清洁能源和能源的多元化将是我国能源安全战略的重要组成部分，燃料乙醇将成为重要的生物质替代能源之一。鉴于我国人多地少，粮食安全异常重要。因此，燃料乙醇的谷物类原料应立足于陈化粮，不宜占用非陈化粮。要实现我国燃料乙醇产业的持续发展，必须实现原料多元化，包括甘蔗、薯类和甜高粱等。根据国家发展 规划 ，我国燃料乙醇项目将停止采用以玉米为原料进行生产，转而采用甘蔗、薯类和甜高粱等作为原料。甘蔗、薯类、甜高粱、木薯、甘蔗都具有耐旱、耐贫瘩、产量高、成本低廉、能源开发不与人畜争粮等特点，作为燃料乙醇的生产原料具有一定优势。我国有大量荒山、荒地等边际性土地可以开发种植此类作物。广西就以木薯为原料生产燃料乙醇。但就目前燃料乙醇原料种植而言，普遍存在种植缺乏组织性、对土地利用缺少合理评价和科学 规划 、不能有效利用资源、种植粗放且品种单一、科技投入不足等问题。大力发展以植物纤维为原料的乙醇生产是当前世界燃料乙醇的发展趋势。纤维素类资源如稻草、玉米秸秆、麦秸、蔗渣及森林工业副产品等有机废弃物具有来源丰富、品种多、再生时间短等有点。采用纤维素原料制取燃料乙醇可以降低成本，实现废物资源化、无害化、减量化，是一个具有巨大潜力的新领域。我国在纤维素乙醇基础 研究 及技术开发商也取得了一些重要进展。近年来，浙江大学、华东理工大学、山东大学等高校、科研院所以及中粮集团为代表的几家大型燃料乙醇生产企业开展了多项纤维乙醇的基础 研究 和工业化技术研发。中粮集团于2006年在黑龙江肇东启动建设了500t/a纤维素乙醇中试装置。目前，该装置运行良好，已经取得多项技术和工程突破，初步具备了工业放大生产的基础。随着燃料乙醇产业的发展，未来将实现淀粉、糖类、纤维素、木薯等生物质原料的全部利用，以更大规模地替代不可再生的一次性矿产资源。
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