生物油燃料优势和缺点范文

导语：如何才能写好一篇生物油燃料优势和缺点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

动植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通过酯交换法制备的脂肪酸单烷基酯，工业上应用主要是脂肪酸甲酯，俗称为第一代生物柴油。生物柴油是指天然油脂制备的柴油，也可以是其他柴油，若以动植物油脂为原料通过加氢裂解工艺生产非脂肪酸甲酯生物柴油，称为第二代生物柴油。若以脂肪酸甲酯为代表的生物柴油需达到“GB/T20828-2007柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）”标准指标；若是非脂肪酸甲酯生物柴油需达到石化柴油相应的《轻柴油》（GB252-2000）技术要求指标。

一、第一代生物柴油发展现状及酯交换法工艺存在的问题

各种动植物油、草本植物油、木本植物油、动物油、废弃油脂（如地沟油、泔水油）、藻油等都可用来加工生物柴油。

生产生物柴油主要采用动植物脂类的可再生资源，能够通过各种催化和化学方法转化为适宜碳链长度的可再生液体燃料。目前利用油脂制备液体燃料的主要方法是酯交换法，经过多年的发展，酯交换法已形成比较完备的技术体系，在欧美国家主要以大豆油、菜籽油生产生物柴油，生产工艺相对成熟，产品质量稳定，已部分进入石油市场弥补石化柴油的不足。

我国不同于欧美国家，我国人多地少的国情，决定了生物柴油原料的发展应遵循“不与人争粮，不与粮争地”的原则，利用非粮作物和林木质物质生产生物质液体燃料。近期主要利用回收的废油脂生产生物柴油，目前已经形成产业，我国每年产废油脂的数量是巨大的，利用大中城市回收的废油及餐饮废油制备生物柴油，以此废油作原料可以降低生物柴油生产成本；又是综合利用工业废油及其他废油，使废物资源达到经济与环保的目的。

发展生物柴油产业可以增加一条由可再生资源生产清洁柴油的渠道，但是其瓶颈问题是产品的质量和价格，不能参与石油市场竞争，与石化柴油缺乏竞争力。所以积极开发降低生产成本，提高油品品质的研究，采用廉价的原料，通过技术创新、生产工艺进一步优化、改进、提高产物综合利用值，以获取低成本、高质量的生物柴油，是我国生物柴油生产技术的发展趋势。生物柴油生产工艺及采用原料可导致生物柴油生产成本有较大差异，在一定程度上限制了生物柴油技术的推广及应用，因此在制备工艺及配套装置上，着重研究适合各种不同的原料，特别是对于游离脂肪酸含量较高的油脂，如各种餐饮废油、地沟油、酸化油等，不能直接通过酯交换反应制备生物柴油而开发出比较适宜的技术先进适用和经济有利合理的工艺路线，不但能够增加新建生物柴油企业的经济效益，还能够推动生物柴油产业的大力发展，普及应用。

目前动植物油脂通过酯交换法制备的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品种单一、工艺复杂、设备繁多、反应过程使用过量甲醇，后续工艺必须有相应的甲醇回收装置；能耗高、色泽深；油脂原料中的游离脂肪酸及水严重影响生物柴油的收率及品质；油脂中的不饱和脂肪酸在高温下容易变质，酯化产物难以回收；成本高，生产过程有废碱液、废酸液排放造成环境二次污染等问题。常规工艺制备的脂肪酸甲酯，由于自身性质决定的缺陷在实际应用中还存在一定的问题：如①低温流动性差，冷凝、冷滤点较高，不能在气候寒冷地区及冬季使用；②分子结构中含有氧官能团造成热值较低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度较高，为5-10mm/s-1，在柴油中输送困难，使其供油不充分；④密度较高，为0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃烧；⑤储存稳定性差，容易发生氧化变质等问题。又因动植物油脂资源少、价格高，制约了生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。

天津市迪创生物能源科技有限公司研发的“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改质装置”是具有自主知识产权的生产第二代生物柴油的技术装置，解决了上述的这些问题。

二、第二代生物柴油转化机理

从总体来看，通过第一代酯交换工艺生产的脂肪酸甲酯，其对原料油品的要求较高，同时副产甘油，加大了产品分离的提纯难度，增加了生产成本，又由于第一代生物柴油在使用过程中的弊端，研究者们通过第一代生物柴油进行加氢脱氧，异构化反应，得到类似柴油的烷烃，形成了第二代生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性等特点，适用范围更广泛。国外已开始逐渐进入工业应用阶段，为生产超清洁柴油奠定了基础。在我国只停留在试验研究阶段，迄今为止还尚未有进入工业化生产的企业，第二代生物柴油是未来生物柴油的主要发展方向。

动植物油脂作为可再生资源，由于其结构特点中含有与柴油相似的脂肪酸长碳链，使其作为石油资源的替代品成为可能。

废油脂的主要成分还是动植物油的成分，动植物油中所含的脂肪酸（无论是饱和或不饱和）绝大部分为偶碳直链的，主要脂肪酸有C12、C14、C16、C18、C20和C22等几种，其他的脂肪酸含量很少，这些脂肪酸链长度与柴油碳数非常接近，这也是作为生物柴油的重要依据，而长碳链在高温条件下会发生分解、断链、产生小分子烃类。动植物油脂通过热裂解、催化裂解和催化加氢可得到烃类产物，能有效地利用油脂结构的特点，作为石化原料的补充，生产小分子的烃类等有机化工原料，或转化为新型燃料——生物柴油。这为废弃油脂的资源化利用又开拓了新的途径。

催化加氢裂解的过程是石油化工行业常用的工艺过程，对提高原料的加工深度，合理利用石油资源、改善油品质量，提高轻油收率等具有重要意义。第二代生物柴油利用催化裂解技术进行加氢处理，从而得到与柴油相似的烷烃。

动植物油脂的主要成分是脂肪酸甘油酯，在催化加氢条件下，甘油三酯、单甘酯及羧酸在内的中间产物，经加氢脱羧基、加氢脱羰基、加氢脱氧反应生成正构烷烃的最终产物是C12-C24正构烷烃，副产包括丙烷、水和CO、CO2。由于正构烷烃的熔点较高，使得所制备的生物柴油的浊点偏高，低温流动性差，再通过加氢异构化反应，将部分或全部正构烷烃转化为异构烷烃，从而提高其低温使用性能。

催化加氢裂解是指在高温、高压、有氢气存在的条件下进行加氢裂化，催化加氢裂解能够得到高品质的燃料油，其燃油性能甚至超过常规的石化柴油，但是加氢过程使用高热值氢气，自身就是高热值燃料，将其转化不可燃烧的水，不仅操作成本高，也是一种资源的浪费。目前在我国经济上可行制备生物柴油的主要原料是高酸价油脂、废弃动植物油脂，分布相对分散，原材料集中相对困难，而且设备投资大，比较适宜石化炼油企业大规模生产。因此该法在我国近期还不太适用，高温、高压、催化剂昂贵，不适宜中小型规模的企业采用。

三、供氢催化裂解改质工艺生产第二代生物柴油技术的先进性

催化加氢裂解是一种有应用前景的油脂转化燃料油技术，即生产第二代生物柴油的技术。是将生物油脂通过供氢催化裂解改质制备生物液体清洁燃料，是开发生物柴油替代燃料的又一条途径，是一种新能源的生产方式，与目前第一代生物柴油的酯交换法制备工艺相比较有其独有的优势。

根据中华人民共和国第200920151218.8专利，名称“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改质装置”的实用新型专利技术，授权公告日：2010年1月27日，生产第二代生物柴油。该项专利技术被国家知识产权局评为“2011年度10项优秀专利”。

该装置是应用第二代生物柴油的转化技术提高油品质量的装置，克服了第一代生物柴油现有技术存在的生产成本高、工艺过程复杂，对环境造成二次污染的缺点；又因动植物油资源少、价格高，制约生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。而第二代生物柴油研究的重点是扩大油脂资源和其他可利用资源的应用范围，根据原料的性质，提炼清洁液体燃料真空催化改质的转化方法和提高生物柴油油品品质的技术。

该装置是采用先进的催化裂解技术，将裂解釜中液相悬浮床流态化与精馏塔固定床催化改质提炼燃油耦合同一装置体系，将二步联产法工艺改为一步分流法，简化工艺流程，减少中间环节，有利于节能和节省设备投资；采用催化裂解、改性提质、技术先进适用，经济有利合理，从而获得符合国标的高品质清洁液体燃料。催化加氢脱氧，降低生物柴油的氧含量，提高其能量密度；加氢异构化，提高油品低温性能，同时保持高十六烷值、辛烷值，避免了传统工艺酯交换法的缺点。

采用供氢催化裂解改质是运用本装置的核心技术，是第二代生物柴油新的一种转化方式。本项目的供氢催化裂解技术不同于高温热裂解、催化裂解和催化加氢，有自己独有的优势。其特点是：在废油脂中加入一定量的具有供氢效果的化合物，也能起到氢气存在的同样效果，这些化合物能在热反应过程中提供活性氢自由基，有目的地抑制自由基缩合，从而提高裂化反应的苛刻度，增加中间馏分油产量。供氢催化裂解是在常规裂化工艺基础上加入具有供氢效果的溶剂，使反应过程中液体供氢剂释放出的活性氢与生物油脂热解过程中产生的自由基结合生成稳定具有协同效应的低分子，从而抑制自由基的缩合，可提高热裂解反应的速率，防止结焦，增加轻馏分汽油和中间柴油馏分的收率。

塑料是碳氢化合物，塑料裂解油中含有大量氢原子，H/C原子比相对较高，加热时挥发分也比较高，为了获得廉价的氢气，废塑油、橡胶油与废油脂加热共熔裂解，富有优势互补的协同效应，富含氢的塑胶中含氢基团在反应过程中会向动植物油裂解产物进行加氢转移，塑胶裂解油在油脂裂解中起着供氢作用，是主要的供氢者，油脂中的含氧化合物最容易加氢脱氧，很快反应生成烃和水，同时伴随脱羧基、脱羰基、异构化反应实现加氢裂解，使动植物油裂解为柴油，少量汽油馏分，具有很高的十六烷值、辛烷值和较低的硫含量和芳烃，可单独使用或与柴油任一比例掺合使用，是一种优质的石化燃料的替代品。该技术已在天津中试装置进行中试，其产品能达到国标要求指标，技术成熟。由于利用垃圾中的废料为原料，原料易得且价廉，既减少对环境的污染，又能获得可利用的丰富资源，生产成本较低，有巨大的经济效益和环境效益，目前在石油燃料市场竞争中有很强的竞争力。

供氢催化裂解工艺与酯交换工艺技术对比其先进性是：

1 用于制备生物柴油的原料：酯交换工艺对其原料中游离脂肪酸的质量分数要求最为苛刻，无论任何油脂都要进行脱酸、脱胶处理；供氢催化裂解工艺对原料中的游离脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脱酸、脱胶就可作原料使用，从而减少了脱酸、脱胶质对油的损耗，扩大了对原料的使用范围，更加适合我国生物柴油原料来源广、适用性强、性质不稳定和游离脂肪酸质量分数高的现状。该法具有很好的工业前景。

2 酯交换工艺合成的脂肪酸甲酯中含有氧和各种杂质，同时由于脂肪酸甲酯在化学组成方面不同于石化柴油，不能长期储存，在其与油接触时会使油污染，酯交换工艺合成的脂肪酸甲酯虽然低硫、低芳烃，符合其清洁柴油发展方向，但其比重大、热值低、稳定性差，不能扩大柴油产量和清洁油品升级换代，只能低比例与石化柴油混合使用，从而限制在石化柴油中的大量应用；而供氢催化裂解工艺制备的生物柴油低硫、低芳烃，符合清洁柴油发展方向，同时产品的比重小、热值高、稳定性好、低温性能好，可适应多种环境条件，全年都可使用，即使在-20摄氏度以下气温极低地区也能够使用。因此，供氢催化裂解工艺不仅成为生物柴油发展的主要方向，而且也是为将来石化柴油提供升级换代的途径。

3 供氢催化裂解法与酯交换法制备生物柴油相比，催化裂解的产物组成发生了根本变化，通常得到的是烷烃、烯烃、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于这些化合物的物化性质与柴油十分接近，发热值、黏度、密度、闪点、馏程等主要指标都能达到国标无铅汽油和轻柴油相应的指标要求。

4 供氢催化裂解工艺不需要对原料进行脱酸、脱胶质等预处理步骤，没有副产物甘油和甲醇回收的问题，只存在裂化一道工序，工艺设备简单，生产用工、设备投入、原材料成本大为减少，在生产成本和燃油性能上占有优势，在现有技术及目前石油市场竞争中，在没有国家政府现行政策资金补贴的情况下仍具有很强的竞争力。

5 采用悬浮床流态化反应器、固定床塔式反应器、隔板节能精馏塔、管式加热炉及自动排渣装置系统连续化生产，副产品回收利用，无“三废”污染物排放，是一种清洁生产工艺。

四、第二代生物柴油发展前景

生物柴油作为一种可再生与环境友好的清洁燃料，将成为石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常规酯交换法制备的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、动物油脂及餐饮地沟油等为原料通过酯交换工艺生产脂肪酸甲酯（FAME），生产过程中同时副产甘油。这一技术比较成熟，已部分进入市场弥补石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基础上，第二代生物柴油是以动植物油脂为原料通过催化加氢裂解工艺生产的非脂肪酸甲酯生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性能等优点，明显优于第一代脂肪酸甲酯，适用范围更加广泛，是未来生物柴油的主要发展方向。目前国外第二代生物柴油已经进入工业生产和应用阶段，为生产超低硫清洁柴油奠定基础。从目前来看，植物油作为石油替代资源的成本较高，因此植物油的开发利用受到制约。但是从长远来看，由于石油资源不断减少以及日益严格的环保要求，开发可再生的绿色替代能源是必然趋势。我国每年的废食用油和其他碳氢废油的资源十分丰富，这也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用废弃动植物油脂和碳氢废油生产第二代生物柴油，清洁汽油，认真提高废油资源的综合利用，符合循环经济发展思路，不仅对于缓解燃油的紧缺局面起到了一定的补充作用，而且对于新增企业经济效益和环境效益将是巨大的。

据测算，该项目投资500万元即可投产。按全年生产生物柴油产品10000吨，所需原料为12500吨，料油市场价格按其平均价格4800元/吨计算，年净利润总额可达1211.90万元，投资利税率可达21.78%，投资回收期为半年。另外，本项目有较强的抗风险能力。正常生产年份以生产能力利用率表示的盈亏平衡点为12.86%。计算表明，当项目正常生产年份的生产能力利用率达12.86%时，可不亏不盈，即当年生产第二代生物柴油1286吨，即可保本。发明人冯善茂表示，他本人以及他所在单位愿意向广大企业和个人提供技术合作与咨询。

五、联手共创，打造生物柴油低碳时代

第二代生物柴油的发明人冯善茂及他的研发单位天津市迪创生物能源科技有限公司是拥有可再生生物质能源自主知识产权的科技型企业，从20世纪90年代初就从事可再生能源生物液体燃料的研究，不用国家一分钱，将自己的经济收入全部投入到科学研究工作中，在坚持不懈的努力下，取得多项发明成果，在生物液体燃料中相继发明了①“环保型生产生物柴油的酯化装置”（ZL200620149130.2）、②“节能环保型生物柴油粗酯精制装置”（ZL200820136768.1）、③“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改酯装置”（ZL200920151215.8）等，其中①、②两项专利技术在2009年第9届香港国际专利发明博览会上均荣获发明金奖；“节能环保型生物柴油粗酯精制装置”的学术论文（成果）在2010年国际交流评选活动中被评为“世界重大学术思想特等奖”；“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改酯装置”（ZL200920151215.8），该项专利技术被国家知识产权局评为“2011年度10项优秀专利”。上述3项专利是针对现有技术存在的不足，并根据国内、国外比较成熟的工艺，经过多年的科学研究与实验而研制开发出具有节能环保、产业延伸、生产链接的生物柴油配套技术与装置。根据当前我国能源的紧缺状况，燃料油品的市场需求及用户生产者的要求，生物柴油升级换代的第二代生物柴油应运而生，为了使生物柴油新兴产业持续发展，实施产、学、研结合，天津市迪创生物能源科技有限公司与山东潍坊春泉环保设备有限公司已签订长期合作合同，建立“资源综合利用科研实验基地”，加快生物质燃料的研发与设备开发，加快适用技术的专利转化，使生物柴油新兴产业健康稳步发展。充分发挥山东潍坊春泉环保设备有限公司制造压力容器与设备的专有技术与优势，专业生产生物柴油与生物质炼化的专用设备。中国首套第二代生物柴油的全整套的中试炼化设备，在山东潍坊春泉环保设备有限公司投资、加工落成，已于今年5月试车投产，这标志我国第二代生物柴油生产技术开发成功，首套装置在山东落成投产。

该装置，采用供氢催化、裂解改质生产低凝生物柴油的工艺，装置适用范围广泛，既可用植物油、动物油又可用废弃油脂、废机油、废塑料油及石化炼厂的废料，经过裂解改质后都可转化为替代石油的燃料油品。

篇2

关键词：微藻 生物燃油 快速热解 直接液化 新型液化技术

生物质能源作为一种清洁的低碳燃料，其含硫和含氮量均较低，同时灰分含量也较小，所以燃烧后SO2、NO和灰尘排放量比化石燃料小得多，是可再生能源中理想的清洁燃料[1-3]。微藻生物质与能源植物相比，具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短和生物质产量高的优势。目前，微藻培养和收获方面，国内外学者已进行大量研究，包括微藻的藻种筛选、基因工程构建高产油藻株，优化培养法提高油脂含量，以及微藻细胞的采收技术等方面。相对于微藻培养与收获方面的研究，如何将微藻转化为性能良好的燃料油也是微藻能源化应用中的重要课题。本文对微藻生物燃油制备技术的研究进展进行综述。

一 、快速热解液化技术

生物质热解和液化是常用的生物质油制备方法。从对生物质的加热速率和完成反应时间来看，生物质热解工艺基本可以分为慢速热解和快速热解两种类型。在快速热解中，当完成反应时间极短 （

快速热解生产过程在常压下进行，工艺简单成本低、反应迅速、燃料油收率高、装置容易大型化，是目前最具开发潜力的生物质液化技术之一。但快速热解需要对原料进行干燥和粉碎等预处理微藻含水率极高 （湿藻通常为 80～90%） 水的汽化热为40.8kJ/mol （2260kJ/kg） 比热为4.2kJ/（kg ） 使水汽化的热量是把等量水升温100所需热量的近5倍，故该预处理过程会消耗大量的能量，并极大地增加了生产成本，使快速热解技术在以微藻为原料制备生物油方面受到限制。

二、直接液化技术

生物质直接液化又称加压液化，生物质在有合适催化剂，介质存在下，在反应温度 200～400℃反应压力5～25 MPa反应时间为2 min至数小时条件下进行液化。Apell等[16]在350℃下，使用均相碳酸钠为催化剂，在水和高沸点蒽油甲酚等溶剂混合物中，用14～24MPa 压力的CO/H2，混合气将木片液化，获得了40%～50%的液体产物。Dote等[17]在300℃下，以Na2CO3为催化剂对葡萄球藻进行高压 （10 MPa N2加压） 液化，所得液态油达干重的57%～64%油质与石油相当。Minowa 等[18]采用液化法将含水量为78.4%的盐藻细胞直接转化为油。所得油的产量可达到有机成分的37% （340℃，60min） 品质与日本标准2号燃油相当，该实验结果还表明，除所含脂类外，其他藻细胞组分 （蛋白糖类等） 都可转化成油，所用参数条件 （温度、时间和Na2CO3加入量） 对油产量无明显影响，但温度对油的性质影响很大。Matsui等[19]在不同溶剂中考察了催化剂对螺旋藻液化的影响。结果表明，Fe（CO）5-S催化剂有利于提高螺旋藻的液化产率适量的水含量有利于提高生物油的产率和品质。Sawayama等[20]在温度300～350℃压力 2～3MPa反应时间0.1～1h以Na2CO3为催化剂，无还原气的条件下，比较了不同原料组成对液化产率以及产物品质的影响。实验结果表明，葡萄球藻的液体产率和热值均高于橡树木，藻类的液化效果优于木材。Yang等[21]对受污染水体中的微囊藻（Microcystis virid）进行了高压液化 （340℃，20MPa，30min） 研究，得到高产率、高品质的液化油，最大油产率为 33%。

以水为反应介质的直接液化方法。水热液化尤其适合微藻等高水分含量的原料制备生物油，国内外研究者主要采用该技术进行微藻直接液化制备生物油研究[22]。YU等[23]以含水 80 的小球藻粉为原料进行了水热液化研究。研究表明，生物油收率约 35% （干重） 油收率随着反应温度和反应时间的增加而更高， 初始氮气压力大小对油产量没有显著的影响。Jena等[24]以螺旋藻和地毯工业废水养殖的混合微藻为原料进行直接液化实验研究。结果显示，生物油产率为30～48%催化剂的加入增加了油产量。在反应条件为有机固体浓度20%，反应温度350℃，反应时间60min，碳酸钠含量5%（质量分数）时可得到最高油产率为48%，热值30～36MJ/kg，黏度为23～27cSt （1cSt=1mm2/s）。Ross等[25]利用高压间歇反应器对小球藻和螺旋藻两种低脂肪含量的微藻进行了直接液化。 结果表明， 较高的液化温度和高脂含量的原料有利于提高生物油产率，使用有机酸催化剂的油产率高于使用碱催化剂的油产率。在350℃ 条件下，使用醋酸作为催化剂可获得最高油产率为19.5% （小球藻）和15.7%（螺旋藻）。催化剂对于提高油产率的作用趋势为： CH3COOH>HCOOH>KOH>Na2CO3，而在反应体系添加一定的有机物质的基础上，使用碳酸钠作为催化剂可获得最高油产率为27.3%（小球藻）和20.0%（螺旋藻）。生物油产率： Na2CO3>CH3COOH>KOH>HCOOH，对制备的生物油进行分析表明，所得生物油典型组成为碳70～75%， 氧10～16%，氮4～6%， 高位热值为33.4～39.9MJ/kg。生物油含有芳香族碳氢化合物，含氮杂环化合物以及长链脂肪酸和醇等， 仅有40%左右的成分沸点低于250℃。Zhou等[26]以浒苔为原料进行了水热液化制备生物油研究。结果表明，在反应温度 300℃，反应时间30min，加入5% （质量分数）Na2CO3条件下，可获得最高生物油产量为23.0%（质量分数）。所得生物油是包含酮类、醛类、酚类、烯类、脂肪酸、酯类、芳香烃和含氮杂环化合物的复杂的混合物，高位热值为28～30MJ/kg。张士成等[27]发明了一种将藻类水热液直接液化通常需要通入高压气体，使用溶剂对设备有一定要求，成本较高等缺点使其应用受到一定限制，但对于含水率高的藻类生物质，使用直接液化技术不需要进行脱水和粉碎等高耗能步骤反应条件比快速热解要温和，且湿藻的水能提供加氢裂解反应所需的H有利于液化反应的发生和短链烃的产生。与快速热解相比能够获得高产率高热值，黏度相对较小，稳定性更好的生物油。因此，直接液化将会是微藻热化学转化制备生物油发展的主流方向 极具工业化前景

三、新型微藻液化制备生物燃油技术

近年来，微藻热化学液化制备生物油技术受到社会的广泛关注。为了提高微藻制备生物油的转化率，降低生产过程的能耗和成本，国内外研究者尝试利用多种新型液化工艺进行微藻热化学液化制备生物油的实验研究。

1.超临界液化技术

生物质超临界液化是将溶剂升温，加压到超临界状态作为反应介质，生物质在其中经过分解、氧化、还原等一系列热化学反应，液化得到生物油和气，固产物的一类特殊的直接液化工艺技术。利用超临界流体作为反应介质，具有高溶解性和高扩散力，可有效控制反应活性和选择性及无毒的特性使微藻的超临界液化具有反应快速，环境更友好产物易于分离，液体产率高等优点，符合绿色化学与清洁生产发展方向，将其作为无催化微藻液化制备生物油技术进行深入研究具有重要的实用意义。秦岭[28]在高温高压反应釜中进行亚/超临界水直接液化杜氏盐藻制生物油过程的研究。微藻在超临界水中的液化率为 89.37%，油产率为29.04%。 邹树平[29]以水作为溶剂，对盐藻进行了亚/超临界水中的直接液化研究。研究结果表明，当以水作溶剂，料液比为4g原料/100mL水，反应温度340～380℃，反应时间60min时，可获得较高的液化率与油产率，最高油产率近40%。

2.溶剂催化液化

生物质热催化液化是采用催化剂和液化剂，在常压和中温下实现生物质快速液化，转化为相对分子质量分布广泛的液态混合物的工艺技术，产品不仅可替代传统石油化学品，还可与异氰酸酯合成用途广泛的聚氨酯。该工艺在常压下进行，反应条件温和，设备简单，且原料无需干燥，减少了预处理过程的能耗，十分适用于含水量高的藻类液化。邹树平等[30]以杜氏盐藻为原料，乙二醇为液化介质，浓硫酸为催化剂进行热化学液化反应。结果表明，液化温度，停留时间与催化剂用量及其交互作用对液化都有显著影响。最佳工艺条件为，催化剂用量2.4%，液化温度170，停留时间33min，在此条件下液化率达到 97.05%。所得生物油的主要成分为苯并呋喃酮，有机酸甲酯和C14～C18。因此，利用微有机酸羟乙基酯热值为28.14MJ/kg 产品含氧量高，需要进一步改性才能高端应用。

3.微波裂解液化技术

生物质的微波裂解液化是利用微波辐射热能在无氧或缺氧条件下切断生物质大分子中的化学键，使之转变为低分子物质，然后快速冷却分别得到气、液、固三种不同状态的混合物的工艺技术。整个反应过程是复杂的化学过程，包含分子键断裂异构化和小分子聚合等反应，生物质的微波裂解过程只需较短的时间且有选择性，无需高耗能的粉碎等预处理步骤，加热效率和生物油收率较常规加热方式高，是一种极具发展潜力的新型生物质液化技术。国内外对生物质微波裂解的研究表明，微波场有利于生物质热解，微波裂解是一种加热速率快效率高的技术。在微波作用下传热和传质均为由内及外发生，有效抑制了二次反应，提高了液态和气态产物的产率，也提升了所得生物油和固体炭的品质[31]。万益琴等[32]在较为成熟的生物质微波裂解技术基础上，以自行制备的小球藻为原料，微波加热热解经干燥的海藻产品，在只消耗少量电能的情况下获得大量生物油，生物油产率相对较高，达到 44.79%。该油可在自然条件下分层成为可直接燃烧的油相生物油以及主要成分是含氮化合物的水相生物油。研究表明，微波裂解海藻是一种低成本、快速、高效制取海藻生物燃油的方法，为海藻生物油的规模化生产提供了手段。

4.共液化技术

生物质与煤、塑料废弃物等物质共液化是将生物质与煤、塑料等物质按一定的比例混合 在溶剂和催化剂存在情况下进行直接液化反应制取液体燃料的工艺技术。液化过程中原料之间存在协同效应，生物质富含氢，在反应过程中可将氢传递给共液化的物质，而本身物理和化学性质发生了很大变化，共液化减缓了反应条件的苛刻度，提高了反应转化率和油产率，改善了产品的质量。共液化对实现煤、塑料废弃物等物质温和液化有重要的意义，并且可充分利用再生能源，缓解能源紧张，还能妥善处理部分固体废弃物，在环保方面具有积极的意义。曹洪涛等[33]在超临界和亚临界水条件下进行了一系列生物质和塑料单独及共液化实验 油产率最高可达到60%。研究表明，生物质和塑料在共液化过程中具有协同作用，能够提高反应转化率，提高油产率，减缓反应条件的苛刻度。Ikenaga N等[34]采用1-甲基萘作溶剂，以Fe（CO）5-S和 Ru3（CO）12为催化剂，在H2存在条件下，利用小球藻螺旋藻和沿海藻分别与煤进行了超临界共液化的研究，小球藻与Yallourn煤1：1混合反应，在400 S/Fe=4 Fe（CO）5-S下，获得了 99.8%的转化率和 65.5%的正己烷可溶物，螺旋藻和沿海藻在铁催化剂作用下得到了相近的结果。

四、结语与展望

我国耕地有限，但拥有广阔的盐碱地、滩涂和荒漠土地资源，可规模化利用。与其他油料作物相比，利用微藻培养积累的油脂生产生物柴油不仅用地面积最少，而且不占用耕地。因此，只有发展微藻培养生产生物柴油才最有可能满足我国未来运输燃料的供应。同时微藻，特别是海水微藻培养还可以利用滩涂地和海水资源，有效规避发展生物能源存在“与人争粮、争地和争水”的矛盾。

通过热化学液化技术获得高产率的生物油，可以实现微藻全株资源化利用。从环保角度和能源供应角度来讲微藻热化学液化制备生物油都具有非常重要的意义。直接液化技术反应温度较快速热解低、原料无需烘干和粉碎等高耗能预处理过程、且能产生更优质的生物油，将会是微藻热化学液化制备生物油发展的主流方向。目前在藻类生产燃料方面，还有许多困难和问题需要解决，具体包括：适于藻类液化反应系统的设计、液态产物的分离和收集、 液化过程中固体和气体产物的回收和循环利用、能耗的降低等。因此，有必要进一步加强开展这方面的研究和开发工作。

参考文献

[1]孙俊楠， 张建安， 杨明德等. 利用微藻热解生产生物燃料的研究进展[J]. 科技导报， 2006， 24（6）： 26-27.

[2]BRENNAN L， OWENDE P. Biofuels from microalgae-A review of technologies for production processing and extractions of biofuels and co-products[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2010， 14（2）： 557-577.

[3]SINGH J， GU S. Commercialization potential of microalgae for biofuels production[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2010， 14（9）： 2596-2610.

[4]RAJA R， HEMAISWARYA S， Kumar NA. A perspective on the biotechnological potential of microalgae[J]. Critical Reviews in Microbiology， 2008， 34（2）： 77-88.

[5]LI Demao， CHEN Limei， ZHAO Jinsheng. Evaluation of the pyrolytic and kinetic characteristics of Enteromorpha prolifera as a source of renewable bio-fuel from the Yellow Sea of China [J]. Chemical Engineering Research and Design， 2010， 88（5-6）： 647-652.

[6]LI Demao， CHEN Limei， YI Xiujie et al. Pyrolytic characteristics and kinetics of two brown algae and sodium alginate [J] .Bioresource Technology， 2010， 101（18）： 7131-7136.

[7]ZOU Shuping， WU Yulong， YANG Mingde et al. Pyrolysis characteristics and kinetics of the marine microalgae Dunaliella tertiolecta using thermogravimetric analyzer [J]. Bioresource Technology， 2010， 101（1）： 359-365.

[8]彭卫民， 李祥书， 吴庆余等. 采用热解技术将湖泊浮游藻类用于燃料生产[J]. 环境污染治理技术与设备， 2000， 1（3）： 24-28.

[9]MIAO XL， WU QY， YANG CY. Fast pyrolysis of microalgae to produce renewable fuels [J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis， 2004， 71（2）， 855-863.

[10]DEMIRBAS A. Oily products from mosses and algae via pyrolysis[J]. Energy Sources （part A）， 2006， 28（10）： 933-940.

[11]PAN Pan， HU Changwei， YANG Wenyan. The direct pyrolysis and catalytic pyrolysis of Nannochloropsis sp. residue for renewable bio-oils [J]. Bioresource Technology， 2010， 101（12） 4593-4599.

[12]GRIERSON S， STREZOV V， ELLEM G， et al. Thermal characterisation of microalgae under slow pyrolysis conditions [J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis， 2009， 85（1-2）：118-123.

[13]王爽， 姜秀民， 韩向新等. 利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法. 中国， 101333447[P]. 2008-12-31.

[14]胡常伟， 潘攀， 杨文衍等. 一种分子筛催化热解高含脂量微藻制备生物油的方法. 中国， 101514295[P]. 2009-08-26.

[15] BECK H DAVID A DUNLOP， et al .Photosynthetic oil production with high carbon dioxide utilization US 7662616[P]. 2010-02-16.

[16] Appell HR， Wender I， Miller RD. Converting organic wastes to oil [M] .Bureau of Mines Report of Investigations， 1971.

[17] Dote Y， Sawayama S， Inoue S， et al. Recovery of liquid fuel from hydrocarbon rich microalgae by thermochemical liquefaction [J]. Fuel， 1994 ， 73（12） ： 1855-1857.

[18] Minowa T， Yokoyama S， Kishimoto M， et al. Oil production from algal cells of Dunaliella tertiolecta by direct thermochemical liquefaction[J]. Fuel， 1995， 74 （12）：1735-1738.

[19] Matsui T， Nishihara A， Ueda C， et al. Liquefaction of microalgae with iron catalyst [J]. Fuel， 1997， 76（11）：1043 - 1048.

[20] Sawayama S， Minowa T， Yokoyama SY. Possibility of renewable energy production and CO2 mitigation by thermochemical liquefaction of microalgae [J]. Biomass and Bioenergy， 1999， 17 （1）： 33 - 39.

[21] Yang YF， Feng CP， Inamori Y， et al. Analysis of energy conversion characteristics in liquefaction of algae liquefaction of algae [J]. Resources Conservation and Recycling， 2004， 24 （1）： 21 - 33.

[22] PATIL V， TRAN KQ， GISELR DHR. Towards sustainable production of biofuels from microalgae[J]. International Journal of Molecular Sciences， 2008， 9（7）： 1188-1195.

[23] YU Guo， ZHANG Yuanhui， SCHIDEMAN L et al. Bio-Crude Oil Production from Microalgae through Hydrothermal Process [C]. The 2009 Bioenergy Engineering Conference. ASABE 2009.

[24] JENA U， KESHAV CD. Production of Biocrude Oil from Microalgae via Thermochemical Liquefaction Process[C]. The 2009 Bioenergy Engineering Conference. ASABE 2009.

[25] ROSS AB， BILLER P， KUBACKI ML et al. Hydrothermal processing of microalgae using alkali and organic acids[J]. Fuel， 2010， 89（9）： 2234-2243.

[26] ZHOU Dong， ZHANG Liang， ZHANG Shicheng. Hydrothermal Liquefaction of Macroalgae Enteromorpha prolifera to Bio-oil[J]. Energy Fuels， 2010， 24（7）： 4054-4061.

[27] 张士成，周东， 张良等.一种将藻类水热液化制备液体燃料的方法， 中国， 101591573[P]. 2009-12-02.

[28] 秦岭. 超临界流体技术在微藻液化和丙烯环氧化反应中的应用研究[D]. 重庆， 重庆大学， 2009.

[29] 邹树平. 微藻热化学液化的实验研究[D]. 新疆， 石河子大学， 2007.

[30] ZOU Shuping， WU Yulong， YANG Ming de et al. Thermochemical Catalytic Liquefaction of the Marine Microalgae Dunaliella tertiolecta and Characterization of Bio-oils[J]. Energy Fuels， 2009， 23（7）： 3753-3758.

[31] YU F， DENG S， CHEN P et al. Physical and chemical properties of bio-oils from microwave pyrolysis of corn stovers [J]. Applied Biochemistry and Biotechnology， 2007， 140（12）： 957-970.

[32] 万益琴， 王应宽， 林向阳等. 微波裂解海藻快速制取生物燃油的试验[J]. 农业工程学报， 2010， 26（1）： 295-300.

篇3

专家估计到2040年，全球大型油田将开采殆尽，而开发小型油田又会大幅提高油品的成本。此外，大量燃烧化石燃料所排放的二氧化碳会阻碍地面辐射热的散逸，造成温室效应，破坏全球生态的平衡。

为了让人类在地球上能永续发展，寻求可行性的再生能源已成为重要且迫切的议题。目前专家们研究的范围包括风能、水力能、太阳能、生物能源等。根据国际能源总署统计。生物能源是目前最被广泛使用的再生能源，它是指由生物产生的有机物质，经由直接或转化技术所产生的可利用能源。

生物能源是由植物利用太阳能把空气中的二氧化碳及土地中某些元素固定后所合成，因此只要有太阳和土地，就可以持续地种植作物，源源不绝地生产有机物质，再转化成永不耗竭的生物能源。由于植物在生长过程中会吸收二氧化碳再转化成生物能源，而生物能源使用后所排放的二氧化碳的量不会超过植物生长所吸收的二氧化碳，因此可达到碳循环的平衡。永不耗竭和碳循环平衡就是使用生物能源的两大优点。

一、微藻

微藻可利用光合作用把空气中的二氧化碳固定，转化生成油脂。专家们认为利用微藻做为生物柴油的来源，是可行的选择。

(一)微藻油脂的生产

目前生物柴油的大部分原料来自植物，如大豆油、油菜籽油、棕榈油等。由于这类油脂多是食用油，在供应量上有其限制，因此寻求永续且满足大量需求的稳定来源是必要的。专家们发现利用微藻做为生物柴油的来源，是可行的选择。

如同其它植物，微藻利用光合作用把空气中的二氧化碳固定，转化生成油脂。一般来说，微藻生产油脂的速率比植物快，在经济与时间成本考量上是颇具竞争力的。微藻的含油量视不同属种而有差异，事实上很多微藻是不产油的。一般产油微藻的含油量约为藻体重量的20～50％，而某些特殊藻种甚至高达80％。因产油速率的快慢取决于微藻的生长速率，所以选择高产油速率的微藻是第一要务。

(二)微藻培养系统

微藻培养系统可分成开放式和密闭式两种，其选择需要考虑许多因素，如微藻的生物特性、气候状况、目标产物种类与土地、人工、能源、用水、营养源等各项成本。

1、开放式微藻培养系统：开放式系统大致有4种型态，分别是大型池、开放式槽体、圆形培养池及跑道型培养池。每种类型各有其优缺点，必须依据相关条件做为选择培养方式的依据，以获得最大的经济效益。

开放式系统是在户外利用阳光进行培养。这种培养方式在规模放大上容易。成本也较低，因此是量产的主要方式。开放式培养的缺点在于培养环境易受外界，如温度、天气、光照强度及光照周期变化的影响。也容易遭受其他藻种、细菌及原生动物的污染。因为开放式培养的环境因子较不容易控制，所以培养操作上有其困难度。

2、密闭式微藻培养系统：密闭式系统可在发酵槽、培养袋，平板光生化反应器及管型光生化反应器内培养，应用不同，所需系统也不同。密闭式系统可用于自营、异营或混营培养，而且在户内或户外都可实施。其培养环境控制较容易，因此产率较高，品质较稳定，后续分离纯化所花费的成本也可减少。与前述系统相较，密闭式系统较不易被杂菌污染，且几乎各种微藻都可适用，但有设备成本过高，规模不易放大等缺点。

(三)微藻培养技术

由于微藻生长必须进行光合作用，因此最主要的生长限制因子就是光。二氧化碳是进行光合作用时不可或缺的物质，也很重要。此外，氧含量控制、温度控制、盐度、养分，酸碱值、混合效果等也都对微藻的生长有重大的影响。

1、光：就自营生长的微藻来说，不论是培养于开放式系统或密闭式系统，光反应器设计的重点都在提高光的使用效率。目前在大规模培养藻类方面，开放式平面培养池仍是最普遍的系统。

一般在培养系统中，如果培养深度太深或微藻浓度太高，会造成光线分布不均，藻类无法有效吸收光能，致使培养效率降低。因此开发设备简单、成本低廉、易放大且高光使用效率的新型光生化反应器.是微藻培养技术发展的重要方向。

2、二氧化碳：微藻体内含有40～50％的碳，生成1公斤的微藻细胞，需要1.5～2.0K斤的二氧化碳，碳对于微藻的重要性可见一斑。对自营微藻而言，本身能利用溶于水中的无机碳源，如CO2、H2CO3等进行生长。这些无机碳源的利用会因藻种和环境条件而异，例如螺旋藻可利用HC03一当做碳源，CO2则是微藻最普遍也是最通用的碳源。

CO2占空气中的0.03％(v／v)，而且不易溶解于水中。在高浓度培养微藻时，所需碳源也会增加，因此在培养系统中，常会通入CO2与空气的混合气体以提供藻类充足的碳源。

氧含量：当微藻行光合作用时，二氧化碳会被微藻吸收并转化为碳水化合物，且生成氧气，使得培养系统中的含氧量随之增加。研究报告指出。当氧含量过高时会抑制微藻的生长，因此降低培养环境中的含氧量有其必要性。

3、温度：由于温度的高低对生物体内的酵素作用有极大的影响，会影响微藻生长的速率。一般而言，太高的培养温度会降低微藻光合作用的效率，把温度控制在最适宜的范围，有利于微藻的生长。

4、盐度、养分与酸碱值：适宜的培养环境有助于微藻生长，因此供给足够的营养源与最佳的培养盐度及酸碱值是极为重要的。因为盐度、养分与酸碱值的变化会影响微藻的生长代谢与生成物生成，控制这些变量也有其必要性。

5、混合效果：微藻培养系统中的混合援动程度.在生产高浓度微藻的程序中扮演着重要的角色。因为微藻在光照下进行光合作用。在无光照时则进行呼吸作用，所以光照的亮暗周期会改变光合作用和呼吸作用的比例，而影响微藻的生长。若提升培养系统的混合扰动程度，增加光照的亮暗频率，可使微藻细胞快速反复地来回光区与暗区，而提升微藻的光合效率。

(四)微藻产油的现况与挑战

利用微藻产油做为生物柴油来源的构想，早在1980年就有相关学者提出，但并未受到重视。直到近年来因原油价格的攀升，开发再生能源的意识逐渐提高，以微藻生产生物柴油的想法遂受到各界关注。目前许多产官学单位都已意识到，利用微藻生产生物柴油以取代目前的化石柴油是有其发展性的。

篇4

【关键词】餐厨垃圾；无害化处理

1.项目建设背景及必要性

1.1项目建设背景

2012年4月19日，国务院办公厅印发了《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划的通知》（[2012]23号），明确了“到2015年，直辖市、省会城市生活垃圾全部实现无害化处理，城市生活垃圾无害化处理率达到90%以上，全国城镇新增生活垃圾无害化处理设施能力58万吨/日”的主要目标，并进一步提出了“在已启动餐厨垃圾处理工作的基础上，继续推动餐厨垃圾单独收集和运输，以适度规模、相对集中为原则，建设餐厨垃圾资源化利用和无害化处理设施”的建设任务。

1.2项目建设必要性

在相当长的一段时期内，国内餐厨垃圾主要作为城市近郊养猪的饲料。由于其来源复杂，极有可能引起疾病的传播，现已被政府明令禁止。城市垃圾处理处置方法通常有焚烧和填埋，如果将城市生活垃圾进行焚烧，由于餐厨垃圾的水份含量常常高达90%左右，发热量为2100～3100kJ/kg，和其它垃圾一起焚烧，不但不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求（即5000kJ/kg以上），反而会导致燃烧炉燃烧不充分而产生二英；如果将生活垃圾进行填埋，同样因为混入的餐厨垃圾水分含量高而不宜处理。因此餐厨垃圾有必要进行单独无害化处理。

2.处理工艺确定

2.1XX市餐厨垃圾物理、化学性质分别见表。

以上数据分析表明，XX市餐厨垃圾具有以下特性：

a）含水率高，混合测试样含水率高达87.07%。

b）易腐性，富含有机物，混合测试样有机干物质高达92.8%。

c）油脂及盐分含量高。

2.2餐厨垃圾处理工艺选择

目前，餐厨垃圾处理工艺主要有填埋、焚烧、厌氧消化、好氧堆肥等，各处理方式的优缺点对比分析见表3。

根据表中各种餐厨垃圾处理方式优缺点的比较，结合XX市餐厨垃圾的特性，对XX市餐厨垃圾处理方式的选择做出如下分析：

（1）高含水率的餐厨垃圾，往往成为填埋场垃圾渗滤液的主要来源；餐厨垃圾黏度大，分散性差，也不利于在填埋场摊铺和压实；此外餐厨垃圾有机物含量较高，填埋方式未对其进行有效的资源化利用，因此餐厨垃圾不适宜采取填埋工艺。

（2）高含水率的餐厨垃圾不宜采用焚烧工艺，因为含水率高会增加焚烧燃料的消耗；餐厨垃圾中含有的大量脂类物质在重金属催化条件下生成二英，若处理不当易对环境造成严重的二次污染。

（3）堆肥适合于处理易腐有机质含量较高的垃圾，高含水率的餐厨垃圾在堆肥的过程中易将整个堆垛全部空间填死，空气无法进入内部，致使微生物处于厌氧状态，使降解速度减慢并产生硫化氢等臭气。

（4）结合我国国情及XX市具体情况，相对其它餐厨垃圾处理方式，厌氧消化方式具有突出的优势，主要体现在以下几个方面：

① 厌氧消化后产生的沼气是清洁燃料。

② 固体物质被消化以后，可以得到高质量的有机肥料或土壤改良剂。

③ 在有机物质转变成甲烷的过程中实现了垃圾的减量化。

④ 厌氧消化产生的沼气可以利用进行发电，减少了温室气体的排放量。

⑤可实现分离油脂资源化，厌氧微生物耐盐毒性较强，且节省能耗。

以上分析表明：应用厌氧消化技术处理餐厨垃圾在生态环境方面具有突出的优势，从能量需求、排放产物和运行过程对周围环境卫生影响的角度看，厌氧消化技术能够实现环境、社会和经济效益的协调统一，对环境和经济的可持续发展都具有重要的意义。

基于上述技术分析，推荐XX市餐厨垃圾无害化处理处置工程采用厌氧消化处理技术。

2.3厌氧消化工艺的选择

按照厌氧发酵反应罐的操作条件，餐厨垃圾厌氧消化处理技术可分为以下几类：

（1）按照固体含量可分为：湿式、干式。

（2）按照温度可分为：中温、高温。

湿式厌氧消化和干式厌氧消化的对比分析见表4。

根据以上湿式和干式厌氧消化的对比分析，结合XX市餐厨垃圾含水率较高的特点，本项目适宜采用湿式消化工艺。

中温厌氧消化和高温厌氧消化的对比分析见表5。

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【关键词】新能源;清洁能源;排放控制;环保技术;可持续发展

1、新能源及新能源汽车的概念

新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，《规则》强调说明：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

2、新能源汽车的分类

混合动力汽车：混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。

纯电动汽车：电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。

燃料电池汽车：燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。

氢动力汽车：氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。

天然气和液化石油气汽车：燃气成分单一、纯度较高、能与空气均匀混合并燃烧完全，CO 和微粒的排放量较低，发动机在低温时的启动和运转性能较好。其缺点是其运输性能比液体燃料差、发动机的容积效率低、着火延迟较长及动力性有所降低。

甲醇汽车：用甲醇代替石油燃料的汽车

3、如何让新能源汽车发挥最大作用

3.1提高效率

汽柴油内燃机热效率小于30%，如果算上机械效率以及其他的能量传递损失，则总效率仅占燃料放出热能的15%左右。毫无疑问，如果能够提高热机的效率，则可在一定程度上缓解石油危机。

3.2大力发展新技术

新能源汽车技术不新能源汽车技术不新能源汽车技术不新能源汽车技术不够成熟够成熟够成熟够成熟 专家分析，使用新能源汽车好处很多，在节能，节约使用成本，简单方便上都有很大的好处，但专家分析，虽然电动汽车舒适、干净、噪声小，但蓄电池动力需要从技术上解决开发出有足够能量的电池：而氢能源汽车需要解决降低生产成本、储存及运输等难题。另一个是安全性问题，电动汽车有一个几百伏的车载电源，一旦发生碰撞，可能导致人触电而死亡。到现在为止还看不到世界各国有解决这些问题的技术和方案，哪怕是备选的方案都看不到。业内人士认为，对中国汽车工业来说，虽然新能源和节油是必然趋势，但是需要长期的过程，一是技术研发和适用的过程;二是成本的控制和生产应用过程。可见，解决当前新能源汽车的技术问题至关重要。

3.3促使新能源汽车产业化规模

2007年底，东风本田进口的混合动力车思域（Civic）正式在旗下6 4 家中国特约店上市;2008年1月22日，上海通用宣布君威混合动力车正式投放中国市场。一时间，中国这个汽车大国，似乎不约而同地把目光聚焦在了新能源汽车领域。但业内人士指出，令人遗憾的是，不管是混合动力的先驱日本丰田还是本田，皆还未在中国取得真正意义上的成功。据知情人士透露，厂商还是在试水混合动力的阶段，全年的目标只有几百辆左右。而更大的挫败者是丰田。早在2005年12月，世界首款批量生产的混合动力轿车― ― 丰田普锐斯就 正式在国内上市销售。然而，这一车型在中国汽车市场的销售状况一直令人尴尬。由混合动力开始的这一幕新能源车大戏，何时才能出现？ 这成了所有人心中的问号。在日前举行的2009中国绿色能源汽车发展高峰论坛上获悉，2010年北京市新能源汽车产销规模将达到1 万辆，何时形成新能源汽车产业规模化还需不断努力。

4、新能源汽车发展的意义

新能源的开发早已引起了全球汽车厂的注意，20 世纪末以来，世界各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车，使新能源汽车获得了长足发展。我国发展新能源汽车对整个中国汽车业的发展意义重大，体现在如下2 个方面：

1）新能源汽车可使我国实现从汽车大国到汽车强国的转变。

虽然当前世界各主要发达国家和有关汽车公司均在加紧研发此种新型汽车技术并取得长足进展，但总体而言，我国仍基本上与之处在同一个起跑线上，差距不过只有3―5 年，并不像传统内燃机技术一样存在20 年的巨大差距。在商用化和产业化方面更是如此，某些方面我们还有一定优势。

2）新能源汽车可继续开辟我国的汽车市场。

我国的汽车产业刚刚发展起来，汽车普及率低，因而在汽车动力系统发展战略选择上有更大的自由度，在新能源汽车研发和产业化方面具有比较优势，推广应用新能源汽车的阻力也会小得多。

结束语

在全球汽车交通能源面临重大挑战的21世纪，我国汽车工业唯有坚持节能降耗和开发新能源并举的双重战略举措：一方面发展节能汽车，以解决现阶段产 业发展、能源安全和节能环保问题;另一方面大力发展新能源汽车，实现车用能源多元化，才能促进汽车工业的可持续发展，保障我国汽车工业逐步走向世界 前沿。

参考文献：

[1]卡洛斯・戈恩.新能源汽车时代已经到来.商务周刊，2010，（1）.

篇6

在生产混凝土超塑化剂聚磺化萘甲醛的过程中，水污染严重，而且在半固体的滤饼中含有大量的最终产品，为了降低污染，减少浪费，生产企业采取了一系列措施，包括：过滤过程中滞留水的回用，反应器洗涤水的循环利用，高压泵采用闭环冷却系统，控制原料、产品和水的跑冒滴漏，充分利用固体废物中的最终产品等。经过工艺路线改进，实现了清洁生产，提高了经济效益[29]。清洁的反应体系反应体系对反应十分重要，以超临界CO2、近临界水、高温液态水和离子液体等作为清洁生产的反应体系，可以获得良好的反应效果。徐明仙等[30]在超临界CO2中进行水杨酸合成，CO2既作为溶剂，又作为反应物，成为合成水杨酸的绿色原料。朱宪等[31]利用临界水作为反应介质，提取黄姜中的薯蓣皂苷，发现其可以克服传统水解法需要加碱中和、水消耗大和环境污染严重等缺点。张辉等[32]利用超临界水氧化法与非色散红外法相结合测水质中有机碳含量，发现其反应快，氧化彻底，检测结果准确。Lv等[33]利用高温液态水的特性水解生物质资源生产化工原料，如木糖水解等，具有较好的效果。离子液体作为一类新型绿色反应介质，不仅可替代传统有机溶剂或酸碱用作化工反应和分离的新介质，而且具有作为新型磁性材料、纳微结构功能材料、材料、航空航天推进剂等的潜力[34]。磁化离子液体具有液程宽、蒸气压低、溶解能力强等特性[35]，在有机合成中可作为溶剂兼催化剂和模板剂，具有产物易分离、可回收重复使用等优点。超常规反应技术由于人们对物质状态和反应过程的认识有限，对物质的利用主要基于其正常状态下的物性。随着人们对各种物质处于不同极限状态的特性的研究，化学反应过程在极限状态下的特性受到化工界的广泛关注，于是各种超常规状态的技术不断涌现，如超临界流体技术、超重力技术等。超临界流体技术超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体，在临界点附近会出现物性急剧变化的现象。利用流体超临界状态特性的技术称为超临界流体技术，如超临界法制备微粒技术和超临界流体萃取技术等。利用超临界法制备微粒技术有超临界溶液快速膨胀法、超临界辅助雾化法和超临界反溶剂法等。采用超临界法制备微粒，与常规的机械加工法、重结晶法、冷冻干燥法和喷雾干燥法相比，制备的微粒粒径较小，粒径分布均匀，而且解决了有机溶剂残留等问题，具有绿色环保的特点[36]。超临界技术是未来大规模制生物燃料的理想方法，特别是用于废油和脂肪制取生物柴油。

与传统的生物燃料生产方法相比，超临界流体技术具有反应快、生产率高、易于连续操作、而且不需要催化剂等优势，但操作压力和温度高，材料成本高，难以推广应用[37]。超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的流体所具有的超常规的溶解能力而发展起来的化工分离技术。与其它分离技术相比，超临界流体萃取技术具有适用性广、效率高、所得产品无毒无残留等优点，是一种典型的绿色化工分离技术。超临界流体萃取技术在处理常规法难以处理的废水中的有机物和高分子材料等方面具有显著的优越性，在污染治理方面可以发挥重要作用[38]。超重力技术在超重力环境下的物理和化学变化过程的应用技术叫超重力技术。与传统塔器相比，在超重力环境下，微观混合和传质过程得到高度强化，因此超重力技术的研究和应用得到了广泛的关注[39]。超重力技术在分离方面的工业应用比较广泛，如超重力脱氧技术、超重力脱硫技术和超重力脱挥技术等[40]。超重力技术在反应中的应用也比较多，如纳米材料的制备以及在精馏分离和快速反应过程中的应用等[41]。浙江工业大学研发的折流式超重力场旋转床已实现工业应用，与传统的塔器设备相比，该设备高度降低1～2个数量级，可节省场地和材料[42]。其它超常状态技术除超临界流体技术和超重力技术外，还有其它极限技术，如超高温技术、超高压技术、超真空技术、超低温技术等。随着高科技的迅速发展，这超些常规技术在化工领域的研究和应用将越来越多[43]。催化技术催化技术是化学工业实现清洁生产的主要方法。在有机化工中，为了得到尽可能多的目标产品，减少副产品和废物，除了采用合适的工艺设备和工艺线路外，非常重要的是采用高效环保的催化剂，如利用酶催化剂、手性催化剂和仿生催化剂等。酶是一种高效催化剂，催化选择性极高，无副反应，便于过程控制和产品分离。科学家们研究发现2-羟基异丁酰-CoA的酶可以将直链C4化合物转化成支链，作为甲基丙烯酸甲酯前体，这意味着在常规的化学路线基础上有可能会延伸出一条新型的生化法工艺路线[44]。人们在利用酶催化剂时，也在探索研究模拟酶催化剂，如将分子印迹法应用于聚合物模拟酶催化剂的设计合成中，制备的模拟酶催化剂具有抗恶劣环境、高稳定、长寿命等特点[45]。在天然酶催化剂和人造催化剂之间有许多相似的地方，如果能将固体催化剂坚固耐用、容易与产品分离、耐高温等特点与酶催化剂活性高、变构效应好、选择性控制精度高的特点结合，合成兼具固体催化剂和酶催化剂两者优点于一体的催化剂，则化学反应中的清洁生产又将有进一步的突破[46]。在化学工业中，特别是精细化工中，除了催化剂化学选择性外，催化剂区位选择性、立体选择性和对映体选择性具有非常重要的作用[47]，如不对称加氢反应催化剂。目前，不对称加氢多相手性催化剂主要有固定化的均相手性催化剂、手性小分子修饰的多相催化剂和以天然高分子为手性源制备的多相催化剂等[48]。生物界有许多高效催化反应，人们可以根据生物界的反应特点研制仿生催化剂，提高催化效率。叶长英等[49]根据生物表面具有多层次微米和纳米复合结构，以便最大限度地捕获光子进行光合作用的特点，采用模板-超声-水热法制备仿生界面结构的二氧化钛催化剂微球，应用于苯酚光催化降解，发现其具有良好的催化能力，而且在实际工程应用中易沉降分离，有利于光催化技术在实际工业废水处理中的应用。

化工设备技术随着化工工艺的进步和发展以及环保要求的不断提高，化工设备技术也不断发展和完善。目前，化工设备逐渐专业化、系列化，并朝着大型化、微型化和智能化方向发展。化工设备向大型化、精密化、一体化、成套化和采用先进控制技术方向发展[50]。其中换热器趋向大型化，并向低温差和低压力损失的方向发展，压缩机向超高压方向发展，化工流程泵向超低温方向发展等。与设备大型化发展相反，化工设备的另一个发展方向是朝着小型化和微型化方向发展。微反应器技术是把化学反应控制在尽量微小的空间内，化学反应空间的数量级一般为微米甚至纳米，化学反应速率快，转化率和收率高，并能解决强腐蚀、易爆、高能耗、高溶剂消耗和高污染排放等问题，具有清洁生产工艺的特点，在化学合成、化学动力学研究和工艺开发等领域具有广阔的应用前景[51]。目前已有微反应器用于工业化生产，产量可达几十吨到几千吨[52]。随着信息化与工业化不断融合，化工生产系统逐渐智能化。化工设备的智能化包括两个方面：一是设备控制的智能化；二是设备设计的智能化[53]。设备智能化是提高产品质量、产量，提高能源利用率以及满足环境要求的重要方向。清洁能源现在化学工业的供能主要来自石油和煤炭，这两种能源在消耗过程中都会产生大量的污染，而且石油和煤炭在开采过程中也会对环境造成破坏。面对国际国内节能减排的重压，使用清洁能源是发展的必然趋势。为了降低对环境造成的污染，人们努力开发清洁的能源技术，包括利用太阳能、风能、地热等。但开发和利用这些清洁能源技术并不一定清洁[54]，因为尽管清洁能源利用时对环境无污染或少污染，但从整个生命周期来看，清洁能源的开发和使用实际上需要从其它环节获取资源或者将污染转移到其环节。生物燃料是一种比较清洁的燃料，是柴油发动机等的理想替代燃料。目前先进的生物质燃料生产技术有超临界流体技术，包括采用酯交换反应利用植物油生产生物柴油、通过生物质气化和生物质液化制取生物油。但目前生物燃料生产的成本比较高，难以推广应用[37]。目前，国内外有关清洁能源的研究热点除了核能、太阳能、水能、风能和生物质能外，还有常规天然气和非常规天然气。天然气是一种清洁能源，但随着常规天然气资源的逐渐减少，开发难度不断加大，以页岩气、煤层气为主的非常规天然气将成为研究和开发的热点[55]。我国第一部《页岩气发展规划（2011—2015）》提出，到2015年，页岩气将初步实现规模化生产，产量将达到65亿立方米/年，到2020年，产量最高达到1000亿立方米。虽然页岩气等非常规天然气开发已是大势所趋，但伴随着开发的热潮，开采技术制约、开采过程中的环境污染和破坏、初期投入大、开发成本高、回报周期长等方面仍面临争议。但毋庸置疑，随着技术进步和能源安全问题的日益凸显，非常规天然气在未来化工领域中的应用还是非常有前景的。尽管关于清洁能源的开发与利用的研究很多，但在化工领域中利用清洁能源取代化石能源的还极其有限，有关取代技术需要进一步研究。为推进燃煤工业锅炉清洁燃料替代，加强工业锅炉的节能减排，上海市为天然气优化替代燃煤提出菜单式的技术指导以及余热深度利用技术，开发生物质气化气部分替代燃煤的混烧技术，为清洁能源替代专项工作提供支撑[56]。刘超等[57]尝试利用清洁的可再生能源代替化石能源为冶金生产提供能量支持，提出“风光互补非碳冶金”，以减少碳排放。通过研究，解决清洁能源利用技术与钢铁冶金技术相融问题，最终确立的系统单元之间，基本满足了能量的协调匹配，能够获得1600℃以上的冶炼高温。这种钢铁冶炼中的“风光互补”思路为化工企业中利用清洁能源代替化石能源提供了借鉴作用。

研究热点

从上述文献综述及其分析可以看出，化学工业中清洁技术的研究热点主要有以下几方面。（1）信息技术与化工技术结合，化学工程与工艺技术不断优化升级。特别是随着计算机技术和信息化的发展，辅助设计、辅助制造、辅助工程等数字化设计工具在化工企业中的广泛应用，有利于化工生产工艺流程优化和自动化及创新，特别是化工过程集成技术的应用，使化工生产的原料、水耗、能耗更加合理，能降低企业资源消耗和工业污染物排放，实现清洁生产。（2）制造技术和化工技术相结合，化工设备制造技术不断升级。随着制造技术的不断发展，化学工业的设备制造技术不断升级换代，化学工业中的装置向大型化、微型化、集成化和智能化等方向发展，有利于节能减排、提高生产效率。（3）开发环保高效的催化技术，提高选择性和收率，减少副产物和废物，节约资源，减少环境污染。（4）开发特殊状态的反应体系和超常规状态的反应技术。突破常规，研究和利用物质特殊状态下的物化性能和特殊环境中的物理和化学变化过程，提高反应效率，节约资源。（5）新能源的研究是热点，但由于许多新能源的开发和应用研究还处于初期阶段，新能源如何在化工企业中应用的研究并不多。在未来，新能源，包括生物质能和页岩气、煤层气等非常规能源在化学工业中如何利用将成为研究热点。

展望

篇7

毕业论文（设计）

开题报告

 

 

 

 

题    目：   煤变石油的研究  

姓    名：    

学    号：           

专业班级： 06级化学系本科班  

指导教师：                

 

 

一、选题依据（包括选择课题的背景、选题研究的理论及实践意义）

 

前一段时间，煤变石油在国内被炒得沸沸扬扬，旋即归于沉寂。沸沸扬扬反映了人们对其技术内涵并不很熟悉，沉寂则反映出人们对其价值的不了解，担心水变油的误导事件在神州大地重演。然而，这回可的的确确是真的，这不仅因为我国已掌握了世界最先进的煤炭液化技术，而且———煤变石油真的离我们并不遥远。

石油是一种重要的战略物质，有了它，船舰可以乘风破浪，汽车可以翻山越岭，飞机可以穿云透雾……然而，近年来国际石油价格飞涨，供需差距越来越大。以我国为例，石油年消费量约为2.5亿吨，生产能力仅约15亿吨，预计2005年和2015年消费量将超过2.6亿吨和3.1亿吨，尤其若干年后石油开采枯竭的时候，这些动力和交通工具又该靠什么来运行呢？不必担心，聪慧的科学家们早已为我们设计了一个煤变石油的方案。

许多勘探资料都表明，全世界煤的可开采资源是巨大的，其能量值相当于石油资源的10倍。煤和石油的形态、形成历史、地质条件虽然不同，但是它们的化学组成却大同小异。煤中约含碳80％~85％，含氢4％~5％，平均分子量在2000以上。石油含碳85％，含氢13％，平均分子量在600以内。从组成上看，它们的主要差异是含氢量和分子量的不同，因此，只要人为地改变压力和温度，设法使煤中的氢含量不断提高，就可以使煤的结构发行变异，由大分子变成小分子。当其碳氢比降低到和石油相近时，则煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油气、喷气燃料等石油产品了。同时还可以开发出附加值很高的上百种产品，如乙烯、丙烯、蜡、醇、酮、化肥等，综合经济效益十分可观。

国际上经典的煤变石油工艺是把褐煤或年轻烟煤粉与过量的重油调成糊状（称为煤糊），加入一种能防止硫对催化剂中毒的特殊催化剂，在高压釜里加压到20266~70931千帕并加热到380~500摄氏度的温度，在隔绝空气的条件下通入氢气，使氢气不断进入煤大分子结构的内部，从而使煤的高聚合环状结构逐步分解破坏，生成一系列芳香烃类的液体燃料和烷烃类的气体燃料。一般约有60％的煤能转化成液化燃料，30％转化成为气体燃料。具体来说，煤变石油的工艺可分为“直接液化”和“间接液化”两种，从世界范围来看，无论哪一类液化技术，都有成熟的范例。

“直接液化”是对煤进行高压加氢直接转化成液体产品。早在第二次世界大战之前，纳粹德国就注意到了煤和石油的相似性，从战略需要出发，于1927年下令建立了世界上第一个煤炭直接液化厂，年产量达10万吨，到1944年达到423万吨，用来开动飞机和坦克。一些当时的生产技术，今天还在澳大利亚、德国、巴基斯坦和南非等地应用。

“间接液化”是煤先气化，生产原料气，经净化后再行改质反应，调整氢气与一氧化碳的比例。此项技术主要源于南非，技术已非常成熟，煤变石油成本已低于国际油价，但技术一直严格保密。20世纪50年代，南非为了克服进口石油困难，成立了南非萨索尔公司，主要生产汽油、柴油、乙烯、醇等120多种产品，总产量达到700多万吨。目前，这家公司的3个液化厂，年耗煤4590万吨，年产合成油品1000万吨。该公司累计投资70亿美元，现在早已回收了全部设备投资。此外，俄罗斯、美国、日本等国也相继陆续完成了日处理150~600吨煤的大型工业试验，并进行了工业化生产的设计。

我国的煤炭科学总院对煤变石油的研究已进行了20多年，培养了一支专门从事直接液化技术研究的科研队伍，建成了具有先进水平的加氢液化、油品加工和分析检验实验室，对几十种煤样进行了试验和评价，筛选了国内十几种适宜液化的煤种，有良好的技术基础。1997年，中国科学院山西煤炭化学研究所进行的煤基合成汽油年产2000吨的工业试验获得阶段性成果，并通过了中科院的技术鉴定，为万吨级的工业化生产奠定了基础。其技术上也取得了突破：在催化剂的作用下，可用4~5吨煤，经过一系列工艺流程生产出1吨汽油或柴油。

自1997年至今，经过中德、中美、中日政府间的科技合作，进行了我国煤炭直接液化示范厂的可行性研究，结果表明，在陕西的神府煤田、内蒙古的东胜煤田、云南的先锋煤田，由于煤炭价格低廉，设备大部分可以国产化，从而可使煤液化油成本大大降低，一桶柴油产品的成本只有15~17美元，远低于欧佩克规定的每桶22~28美元的价格带。另一方面，以我们已经掌握的催化剂技术，间接液化合成部分的成本可以降低为原来的六分之一。这就是说，在煤矿坑口建厂，不要中间环节，如果合成油规模达到百万吨级，按目前市场价，吨油成本将控制在2000元左右，具有很强的市场竞争力。令人欣喜的是，国家发改委已批准在陕西神府煤田和云南先锋煤田兴建两个煤液化项目，总投资约200亿元，年产油200万吨。国务院也已正式批准神华集团（位于神府煤田）关于煤炭液化的项目建议书，允许其转入可行性研究阶段，并将投资追加到250亿元。神华集团也已与掌握煤炭液化关键技术的美国HTI公司签订了技术转让意向性协议，已开始初步设计工作。该项目建成后，年产油250万吨，每年可创税收25亿元，年实现利润25亿元，对降低石油危机风险有十分重大的意义。

三、研究内容与方法

我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。2003年我国总能源消费量达11.783亿吨油当量，其中，煤炭占67.86%，石油占23.35%，天然气占2.5%，水电占5.43%，核能占0.83%。我国拥有较丰富的煤炭资源，2000~2003年探明储量均为1145亿吨，储采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明储量2003年为32亿吨，储采比为19.1年。在较长一段时间内，我国原油产量只能保持在1.6~1.7亿吨/年的水平。煤炭因其储量大和价格相对稳定，成为中国动力生产的首选燃料。在本世纪前50年内，煤炭在中国一次能源构成中仍将占主导地位。预计煤炭占一次能源比例将由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%达到2005年50%左右。我国每年烧掉的重油约3000万吨，石油资源的短缺仍使煤代油重新提上议事日程，以煤制油己成为我国能源战略的一个重要趋势。

煤炭间接液化技术

由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成油称之为煤炭间接液化技术。“煤炭间接液化”法早在南非实现工业化生产。南非也是个多煤缺油的国家，其煤炭储藏量高达553.33亿吨，储采比为247年。煤炭占其一次能源比例为75.6%。南非1955年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成技术，生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯、α-烯烃等石油和化工产品。南非费-托合成技术现发展了现代化的Synthol浆液床反应器。萨索尔（Sasol）公司现有二套“煤炭间接液化”装置，年生产液体烃类产品700多万吨（萨索尔堡32万吨/年、塞库达675万吨/年），其中合成油品500万吨，每年耗煤4950万吨。累计的70亿美元投资早已收回。现年产值达40亿美元，年实现利润近12亿美元。

我国中科院山西煤化所从20世纪80年代开始进行铁基、钴基两大类催化剂费-托合成油煤炭间接液化技术研究及工程开发，完成了2000吨/年规模的煤基合成油工业实验，5吨煤炭可合成1吨成品油。据项目规划，一个万吨级的“煤变油”装置可望在未来3年内崛起于我国煤炭大省山西。中科院还设想到2008年建成一个百万吨级的煤基合成油大型企业，山西大同、朔州地区几个大煤田之间将建成一个大的煤“炼油厂”。最近，总投资100亿美元的朔州连顺能源公司每年500万吨煤基合成油项目已进入实质性开发阶段，计划2005年建成投产。产品将包括辛烷值不低于90号且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500种化工延伸产品。

我国煤炭资源丰富，为保障国家能源安全，满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要，2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后，承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油，清澈透明，几乎无味，柴油中硫、氮等污染物含量极低，十六烷值高达75以上，具有高动力、无污染特点。这种高品质柴油与汽油相比，百公里耗油减少30％，油品中硫含量小于0．5×10－6，比欧Ⅴ标准高10倍，比欧Ⅳ标准高20倍，属优异的环保型清洁燃料。

山西煤化所进行”煤变油”的研究已有20年的历史，千吨级中试平台在2002年9月实现了第一次试运转，并合成出第一批粗油品，到2003年底已累计获得了数十吨合成粗油品。2003年底又从粗油品中生产出了无色透明的高品质柴油。目前，山西煤化所中试基地正准备第5次开车，计划运行6个月左右。目前世界上可以通过”煤制油”技术合成高品质柴油的只有南非等少数国家。山西煤化所优质清洁柴油的问世，标志着我国已具备了开发和提供先进成套产业化自主技术的能力，并成为世界上少数几个拥有可将煤变为高清洁柴油全套技术的国家之一。据介绍，该所2005年将在煤矿生产地建一个10万吨／年的示范厂，预计投资12亿～14亿元，在成熟技术保证的前提下，初步形成"煤制油"产业化的雏形。

据预测，到2020年，我国油品短缺约在2亿吨左右，除1.2亿吨需进口外，”煤制油”技术可解决6000万～8000万吨以上，投资额在5000亿元左右，年产值3000亿～4000亿元，其中间接液化合成油可生产2000万吨以上，投资约1600亿元，年产值1000亿元左右。从经济效益层面看，建设规模为50万吨／年的”煤制油”生产企业，以原油价不低于25美元的评价标准，内部收益率可达8％～12％，柴油产品的价格可控制在2000元／吨以内。而此规模的项目投资需45亿元左右。

目前，包括山西煤化所在内的七家单位已组成联盟体，在进行”煤制油”实验对比中实行数据共享；不久将有1.2吨高清洁柴油运往德国进行场地跑车试验；2005年由奔驰、大众等厂商提供车辆，以高清洁柴油作燃料，进行从上海到北京长距离的行车试验，将全面考察车与油料的匹配关系、燃动性及环保性等。目前”煤制油”工业化示范厂的基础设计工作正在进行之中，预计可在2010年之前投入规模生产。

我国与南非于2004年9月28日签署合作谅解备忘录。根据这项备忘录，我国两家大型煤炭企业神华集团有限责任公司和宁夏煤业集团有限责任公司将分别在陕西和宁夏与南非索沃公司合作建设两座煤炭间接液化工厂。两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨，总投资分别为300亿元左右。通过引进技术并与国外合资合作，煤炭间接液化项目能够填补国内空白，并对可靠地建设“煤制油”示范项目有重要意义。萨索尔公司是目前世界上唯一拥有煤炭液化工厂的企业。从1955年建成第一个煤炭间接液化工厂至今已有50年的历史，共建设了3个煤炭间接液化厂，年处理煤炭4600万吨，年产各种油品和化工产品760多万吨，解决了南非国内40%的油品需求。

中科院与神华集团有关”铁基浆态床合成燃料技术”签约，标志着该技术的产业化指日可待。铁基浆态床合成燃料技术是中科院山西煤化所承担的”十五”中科院创新重大项目和国家”863”计划项目，得到了国家和山西省及有关企业的支持。经过两年多的努力，已经研发出高活性和高稳定性铁系催化剂、千吨级浆态床反应工艺和装置等具有自主知识产权的技术。截至2004年10月已完成了1500小时的中试运转，正在为10万吨／年工业示范装置的基础设计收集数据，已基本形成具有我国自主知识产权的集成性创新成果。与神华集团的合作，将促进对我国煤基间接合成油技术的发展起到积极的作用。

壳牌（中国）有限公司、神华集团和宁夏煤业集团于2004年11月签署谅解备忘录，共同开发洁净的煤制油产品。根据谅解备忘录，在为期6到9个月的预可行性研究阶段，三方将就壳牌煤制油（间接液化）技术在中国应用的可行性进行研究，内容包括市场分析、经济指标评估、技术解决方案和相关规定审核以及项目地点的确定。据了解，神华集团和宁夏煤业集团将分别在陕西和宁夏各建设一座煤炭间接液化工厂。计划中的两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨，初步估计总投资各为300亿元左右。

云南开远解化集团有限公司将利用小龙潭褐煤资源的优势，建设年产30万吨甲醇及10万吨二甲醚项目、年产50万吨或100万吨煤制合成油项目，以及利用褐煤间接液化技术生产汽油。该公司计划于2006年建成甲醇及二甲醚项目，产品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化气。煤制合成油项目因投资大、技术含量高，解化集团计划分两步实施：2005年建成一套年产1万吨煤制油工业化示范装置；2008年建成年产50万吨或100万吨煤制合成油装置。目前，年产2万吨煤制油工业化示范项目已完成概念性试验和项目可行性研究报告。该项目将投资7952万元，建成后将为企业大型煤合成油和云南省煤制油产业起到示范作用。

由煤炭气化制取化学品的新工艺正在美国开发之中，空气产品液相转化公司（空气产品和化学品公司与依士曼化学公司的合伙公司）成功完成了由美国能源部资助2.13亿美元、为期11年的攻关项目，验证了从煤制取甲醇的先进方法，该装置可使煤炭无排放污染的转化成化工产品，生产氢气和其他化学品，同时用于发电。1997年4月起，该液相甲醇工艺（称为LP MEOH）开始在伊士曼公司金斯波特地区由煤生产化学品的联合装置投入工业规模试运，装置开工率为97.5%，验证表明，最大的产品生产能力可超过300吨/天甲醇，比原设计高出10%。它与常规甲醇反应器不同，常规反应器采用固定床粒状催化剂，在气相下操作，而LP MEOH工艺使用浆液鼓泡塔式反应器（SBCR），由空气产品和化学品公司设计。当合成气进入SBCR，它藉催化剂（粉末状催化剂分散在惰性矿物油中）反应生成甲醇，离开反应器的甲醇蒸气冷凝和蒸馏，然后用作生产宽范围产品的原料。LP MEOH工艺处理来自煤炭气化器的合成气，从合成气回收25%~50%热量，无需在上游去除CO2（常规技术需去除CO2）。生成的甲醇浓度大于97%，当使用高含CO2原料时，含水也仅为1%。相对比较，常规气相工艺所需原料中CO和H2应为化学当量比，通常生成甲醇产品含水为4%~20%。当新技术与气化联合循环发电装置相组合，又因无需化学计量比例进料，可节约费用0.04~0.11美元/加仑。由煤炭生产的甲醇产品可直接用于汽车、燃气轮机和柴油发电机作燃料，燃料经济性无损失或损失极少。如果甲醇用作磷酸燃料电池的氢源，则需净化处理。

煤炭直接液化技术

早在20世纪30年代，第一代煤炭直接液化技术—直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。但当时的煤液化反应条件较为苛刻，反应温度470℃，反应压力70MPa。1973年的世界石油危机，使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。相继开发了多种第二代煤直接液化工艺，如美国的氢-煤法（H-Coal）、溶剂精炼煤法（SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ）、供氢溶剂法（EDS）等，这些工艺已完成大型中试，技术上具备建厂条件，只是由于经济上建设投资大，煤液化油生产成本高，而尚未工业化。现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺，具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有：德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究（HTI）公司的两段催化液化工艺等。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自1980年重新开展煤直接液化技术研究，现已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验，筛选出15种适合于液化的煤，液化油收率达50%以上，并对4个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究，开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学院与德国RUR和DMT公司也签订了云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议，并完成了云南煤液化厂可行性研究报告。拟建的云南先锋煤液化厂年处理（液化）褐煤257万吨，气化制氢（含发电17万KW）用原煤253万吨，合计用原煤510万吨。液化厂建成后，可年产汽油35.34万吨、柴油53.04万吨、液化石油气6.75万吨、合成氨3.90万吨、硫磺2.53万吨、苯0.88万吨。

我国首家大型神华煤直接液化油项目可行性研究，进入实地评估阶段。推荐的三个厂址为鄂尔多斯市境内的上湾、马家塔、松定霍洛。该神华煤液化项目是2001年3月经国务院批准的可行性研究项目，这一项目是国家对能源结构调整的重要战略措施，是将中国丰富的煤炭能源转变为较紧缺的石油资源的一条新途径。该项目引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术，将储量丰富的神华优质煤炭按照国内的常规工艺直接转化为合格的汽油、柴油和石脑油。该项目可消化原煤1500万吨，形成新的产业链，效益比直接卖原煤可提高20倍。其副属品将延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蜡、煤气等下游产品。这项工程的一大特点是装置规模大型化，包括煤液化、天然气制氢、煤制氢、空分等都是世界上同类装置中最大的。预计年销售额将达到60亿元，税后净利润15.7亿元，11年可收回投资。

甘肃煤田地质研究所煤炭转化中心自主研发的配煤液化试验技术取得重大突破。由于配煤液化技术油产率高于单煤液化，据测算，采用该技术制得汽柴油的成本约1500元/吨，经济效益和社会效益显著。此前的煤液化只使用一种煤进行加工，甘肃煤炭转化中心在世界上首次采用配煤的方式，将甘肃大有和天祝两地微量成分有差别的煤炭以6：4配比，设定温度为440℃、时间为60秒进行反应，故称为“配煤液化”。试验证明，该技术可使煤转化率达到95.89%，使油产率提高至69.66%，所使用的普通催化剂用量比单煤液化少，反应条件相对缓和。

甘肃省中部地区高硫煤配煤直接液化技术，已由甘肃煤田地质研究所完成实验室研究，并通过专家鉴定，达到了国际先进水平。同时，腾达西北铁合金公司与甘肃煤田地质研究所也签署投资协议，使”煤制油”产业化迈出了实质性一步。为给甘肃省”煤制油”产品升级换代提供资源保障，该省同甘肃煤田地质研究所就该省中部地区高硫煤进行”煤制油”产业化前期研究开发。经专家测定，产油率一般可达到64.63％，如配煤产油率可达69.66％。该项目付诸实施后，将为甘肃省华亭、靖远、窑街等矿区煤炭转化和产业链的延伸积累宝贵的经验。

神华集团”煤制油”直接液化工业化装置巳正式于2004年8月底在鄂尔多斯市开工。这种把煤直接液化的”煤制油”工业化装置在世界范围内是首次建造。神华煤直接液化项目总建设规模为年产油品500万吨，分二期建设，其中一期工程建设规模为年产油品320万吨，由三条主生产线组成，包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。一期工程主厂区占地面积186公顷，厂外工程占地177公顷，总投资245亿元，建成投产后，每年用煤量970万吨，可生产各种油品320万吨，其中汽油50万吨，柴油215万吨，液化气31万吨，苯、混合二甲苯等24万吨。为了有效地规避和降低风险，工程采取分步实施的方案，先建设一条生产线，装置运转平稳后，再建设其它生产线。2007年7月建成第一条生产线，2010年左右建成后两条生产线。神华集团有限责任公司2003年煤炭产销量超过1亿吨，成为我国最大的煤炭生产经营企业。据称，如果石油价格高于每桶22美元，煤液化技术将具有竞争力。

神华集团将努力发展成为一个以煤炭为基础，以煤、电、油（化）为主要产品的大型能源企业集团。到2010年，神华集团煤炭生产将超过2亿吨；自营和控股发电装机容量将达到2000万千瓦；煤炭液化形成油品及煤化工产品能力达1000万吨／年；甲醇制烯烃的生产能力达到1亿吨／年。2020年，其煤炭生产将超过3亿吨；电厂装机容量达到4000万千瓦；煤炭液化形成油品和煤化工产品能力达3000万吨／年。

目前，煤炭直接液化世界上尚无工业化生产装置，神华液化项目建成后，将是世界上第一套煤直接液化的商业化示范装置。煤炭间接液化也仅南非一家企业拥有工业化生产装置。美国正在建设规模为每天生产5000桶油品的煤炭间接液化示范工厂。

云南省也将大力发展煤化工产业，并积极实施煤液化项目。云南先锋煤炭直接液化项目预可行性研究报告已于2004年5月通过专家评估。项目实施后，”云南造”汽油、柴油除供应云南本省外，还可打入省外和国际市场，同时也将使云南成为继内蒙古后的第二大”煤变油”省份。云南省先锋煤炭液化项目是我国利用国外基本成熟的煤炭直接液化技术建设的首批项目之一。云南煤炭变油技术将首先在先锋矿区启动，获得成功经验后在其他地方继续推广。即将兴建的云南煤液化厂估算总投资103亿元，项目建设期预计4年，建成后年销售额34亿元，年经营成本7.9亿元，年利润13.8亿元。云南省煤炭资源较为丰富，但是石油、天然气严重缺乏。先锋褐煤是最适合直接液化的煤种。在中国煤科总院试验的全国14种适宜直接液化的煤种中，先锋褐煤的活性最好，惰性组分最低，转化率最高。液化是一个有效利用云南大量褐煤资源的突破口，洁净煤技术是发展的方向，符合国家的产业政策。”煤变油”将使云南省煤炭资源优势一跃成为经济优势。一旦”煤变油”工程能在全省推广，全省150亿吨煤就能转化为30亿吨汽油或柴油，产值将超过10万亿元。

结语

洁净煤技术的开发利用正处方兴未艾之势，我国应加大煤炭气化技术、煤间接液化和煤直接液化技术的开发和推行力度，并引进吸收消化国外先进技术，将我国洁净煤技术和应用水平提到一个新的高度，为我国能源工业的可持续发展作出新的贡献。

发达国家为何不搞煤变油？

据了解，目前南非拥有一套年产800万吨油品的煤变油工厂，是世界上唯一大规模的煤变油商业工厂，并为该国提供了60％的运输油料。其实美、德、日等发达国家也都有成熟技术，但它们为什么没有投入工业化生产？

据介绍，早在上世纪30年代末，由于石油紧缺，德国就开始研究煤制油技术。二战前，德国已建成17个工厂，生产420多万吨汽柴油。到了40年代末、50年代初，随着中东大油田的开采，低成本的石油大量充斥市场，每桶2—10美元。在这种情况下，再搞煤变油在经济上就很不合算。直到1973年，中东实行石油禁运，油价被炒高，达到每桶30多美元（相当于现在价格80多美元），这时，大规模的煤制油研发又掀起，美、日、德都纷纷投巨资研究，并建设了试验工厂。但是，在这些国家，煤变油始终没有真正投入商业运行。这是为什么呢？

据专家测算，当原油价格在28美元以上，煤变油在经济上就比较划算；低于这个价格，煤制油就不划算。因此，上世纪80年代中期至90年代中期，国际油价一直处在低位，煤变油自然不会受到重视。但是，各国技术已相当成熟，可以说倚马可待，只要市场需要，就可进行大规模工业化。直到最近两年，国际油价一再攀升，煤制油重新被各国提上议事日程。美国去年起又开始搞间接液化，法国、意大利也开始进行合作研发。但从项目启动到开工建设，至少需要5年准备时间，而油价频繁变动，时高时低，人们往往反应滞后，使决策举棋不定。

中国搞煤变油有优势，但不会成为油品生产的主方向

专家认为，在我国搞煤变油有着显著的优势。我国富煤少油，近年来随着经济的发展，进口原油逐年攀升，从1993—2003年10年间，年均递增15％以上，进口依存度越来越高。10年间，我国进口原油增长9.18倍，每年花去大量外汇。由于油价上涨，2004年进口原油比上年多支付550亿元人民币。因此，专家认为，从我国能源安全的战略角度考虑，也应该努力想办法，从多元化出发，解决能源长期可靠供应问题，而煤变油是可行途径之一。

同时，中国是产煤大国，西部产煤成本（特别是坑口煤）相对较低。神华集团副总经理、神华煤制油公司董事长张玉卓给记者算了一笔账：吨煤开采成本美国是20.5美元，神华神东矿区不到100元人民币，很显然，神华煤很有优势。

此外，中国投资成本和劳动力成本相对较低。据估算，年产250万吨柴汽油的生产线，在美国需投资32亿美元，而在中国仅需20亿美元。

据测算，神华煤制油项目在国际原油价格22—30美元/桶时，即有较强竞争力。而目前国际原油价格长期在50美元/桶以上。

兖矿的煤炭开采成本会高一些，它搞煤变油划算吗？据兖矿集团副总经理、煤化工公司总经理张鸣林介绍，兖矿坑口煤炭开采成本约为100元/吨，在国际油价不低于23美元/桶时具有竞争力。

目前，神华在煤制油上已累计投资数十亿元。张玉卓透露，神华还准备与南非合作，以间接液化方式生产煤制油，产成品中，将以柴油为主，汽油为辅。今后五六年内，神华将在煤制油上投资数百亿元，10年后，煤与油在神华将并驾齐驱。可以看出，神华在煤制油项目上雄心勃勃。

兖矿已累计投入1.3亿元，它的工业化项目尚未启动。兖矿正在瞄准汽油市场，今年计划再投入1亿多元，进行高温合成工艺技术的中试研究，使产成品中汽油占70％，柴油占25％。

目前，煤变油产业化步伐正在加快。不过，专家认为，并非所有煤炭都适合转化成柴汽油，特别是直接液化对煤种要求很高，我国只有少数几个地区的煤炭适合，间接液化对煤种的适应性要宽泛些。因此，煤制油在我国会得到一定发展，但不可能成为油品生产的主方向。

 

四、研究的主客观条件

1 煤变油的必要性

   迄今为止，人类使用的燃料主要是矿物燃料(也叫化石燃料)，包括石油、油页岩、煤和天然气，而用得最多的是石油和煤。自从19世纪中叶和20世纪初在美洲和中东发现大规模的石油矿藏以来，人们广泛使用石油为能源。随着工业化程度的提高，石油的用量猛增，仅1968年至1978年这10年间，全世界开采的石油就相当于过去110年的开采量。全世界已经发现的石油蕴藏量大约为4万亿桶，科学家估计，地球上石油和天然气资源将在100年内枯竭。煤是地壳中储量最丰富的矿物燃料，全世界煤的可开采量估计要比石油多20~40倍，供应年代远大于石油。但是，作为燃料，煤有两大缺点：一是不干净，煤中所含的硫燃烧生成二氧化硫，造成对大气和周围环境的严重污染；二是从原子结构上看，煤的氢一碳比(H／C)还不到石油的一半，限制了它的综合利用。

   近年来，随着石油资源日益减少，国际石油市场动荡不定，给各国经济发展带来不利影响。人们不会忘记1973年及1979~1980年两次石油危机造成的全球性经济衰退。同时，由于石油是规模巨大的石油化工的基础，除用于塑料、纤维、油漆、医药等工业外，还用于生产食用油脂、蛋白质、糖类及合成甘油等基本食品，石油资源的枯竭，必将影响到石化工业。因此，从经济和社会效益来看，煤经过转化(煤变油)再利用是值得提倡的发展方向。

   2 煤变油的可能性

   石油是一种气态、液态和固态碳氢化合物的混合物，也可能是由古代的动植物长期被埋藏在地下而形成的，储集在地下的多孔性岩石里。石油中碳氢化合物(包括烷烃、吠樘?头枷闾?占98％以上。

   煤是一种碳质岩石，是古代森林由于地壳的变动被埋人地下，经过漫长的地质年代的生物化学作用和地质作用而形成的。按煤化作用程度的不同，可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。它是多种高分子有机化合物和矿物质的混合物，其中有机化合物以碳为主，氢、氧、氮、硫等次之。

   由此可见，煤和石油都是主要由碳和氢元素组成的，其主要区别在氢——碳原子比H／C不同。煤的H／C＜0.8，而油H／C>1．8。此外，煤是化学结构十分复杂的复合体，其基本结构是缩合芳烃为主体的带有侧链和官能团的大分子。而油大多数是以脂肪族的直链烃为主，也有环烷烃类，比煤的结构简单得多。因此，人类产生了由煤液化转化为油的想法。

   我国是一个产煤大国，合理有效地开发煤资源的综合利用已经摆在我国科学工作者的面前。另外从国家安全出发，研究开发煤资源的综合利用，是一项可持续发展的国策，因而发展煤变油技术越发显得重要。

   3 煤变油的关键是煤液化技术

  

   要将煤变成油，首先要将煤液化，然后进行分解，因而煤变油的关键是煤的液化技术。

   所谓煤的液化，就是将煤通过化学加工转化为液体产品的过程，煤的液化可分为直接液化和间接液化两个体系

   3．1 直接液化

   煤直接液化就是把煤直接转化成液体产品，此项技术20世纪初首先在美国、德国、英国和日本实现。70年生石油危机后，再一次出现煤直接转化液体燃料油的研究热潮。到了80年代，煤直接液化的工艺日趋成熟，有的国家已完成了5000吨旧示范厂或2300吨／B生产厂的设计。煤直接液化工艺主要有：

   ①EDS法(Exxon供氢溶剂法) 是将煤浆在循环的供氢溶剂中与氢混合，溶剂首先通过催化器拾取氢原子，然后通过液化反应器“贡献”出氢，使煤分解。

   ②氢一煤法是采用沸腾床反应器，直接加氢将煤转化成液体燃料的工艺。

   ③SRC法是将高灰分、高硫分的煤转化成接近无灰、低硫的液化工艺。先将溶剂与煤粉制成煤浆，再把煤浆与氢混合后送人反应器。

   ④煤—油共炼将煤与渣油混合成油煤浆，再炼制成液体燃料。由于渣油中含有煤转化过程所需的大部分或全部的氢，可减少或不用氢气，从而降低成本

   3．2 间接液化

   煤的间接液化是先将煤气化，生产出原料气，经净化后再进行改质反应，调整氢碳比而成。它是德国化学家于1923年首先提出的。

   煤间接液化的主要方法称为费托(F--T)合成技术。该方法先把经过适当处理的煤送人反应器，在一定温度和压力下通过气化剂(空气或氧气+蒸汽)，以一定的流动方式转化成CO—H2的合成气(灰分形成残渣排出)。如用空气作气化剂，可制成低热值(4．7~5．6兆焦／米3合成气，用氧气作气化剂，可生产中热值(11．2—13．O兆焦／米3)合成气。再以合成气为原料，在催化剂作用下合成碳、氢、氧化合物，例如醇、醛、酮、酯，以及碳氢化合物烃类或液态的烃类。从第二次世界大战时起到1945年，德国建立了费托合成装置9套，催化剂由一氧化碳、钍、镁组成，所得的产物组成为：汽油46％、柴油23％、油3％和石蜡28％。战后，ARCE公司研制了成分为铁、硅、钾、铜的催化剂，所得产物组成为：汽油32％、柴油21％、石蜡烃47％。1955年在贫油的南非SASOL建立了相同工艺的费托合成装置，并实现了工业化。SASOL公司是世界最大、也是唯一由煤间接气化再用费托合成技术生产汽油和各种化学品的公司，拥有员工26000多人，年销售额达25亿美元。因工艺所需已拥有法国法液空66900米3／时、氧气纯度为98．5％的空分设备12套，74000米3／B十空分设备1套，总制氧能力达87万米3／时，号称世界上最大的制氧站。仅SASOL I装置，每年气化1200万吨煤，需要40万米3／时、纯度为98％的氧气。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系统先后建成。现在，该公司是世界上最大的商业性煤液化厂，已建成3个厂，采用鲁奇气化炉和F--T合成反应器，年产合成液体燃料和化学品400万吨，年耗煤2700万吨以上。

   值得一提的是，据美国联碳公司研究，用煤生产1吨合成燃料，所需氧气为0.3~1吨；产量为10万桶／天的合成燃料装置，需10~20套并联安装的2000—2500吨／天制氧机。另据1993年山西省去南非SASOL公司考察，了解到煤的气化所用氧气为：1000米3粗煤气，要用纯度99％的氧气150米3。因而煤气化及转化所需的大型空分设备将是很有市场的。

  

   4 煤变油在我国

   利用丰富的煤资源，采用直接和间接煤液化技术，人类已经实现了煤转化为油的梦想。我国对煤的液化及转化也非常重视，1980年重新开展煤直接液化研究，1983年和1990年两次从日本和德国引进的煤直接液化技术和设备，至今还在继续使用和运行，中国煤种液化特性评价和液化工艺的研究及对费托合成的研究也一直在进行。对此，国家从“六五”起都安排攻关项目。经过科研工作者多年的艰苦努力，已有一部分成果接近工业化的前期，有的研究成果具有很强的创新性，处于国际领先地位。

   目前我国在煤制取合成气方面已取得较好的成果，并正向世界一流技术水平进军。另外在合成气制含氧化学品的技术和工艺方面也取得了明显的成果，有的已经是产业化的规模，例如合成气制二甲醚，合成气制甲醇及下游产品的开发，合成气制乙醇，联产乙醛、乙酸等。特别是改进催化剂制备工艺，制备出有高活性特殊功能、特殊选择性的催化剂，使煤制得的合成气得以合成出附加值更高的化工原料和化工产品。例如北京化工大学催化研究室在国家的支持下，经过多年的努力，所研制的新型物种Fe3C纳米粒子催化剂，用于合成气定向控制转化成丙烯的费托催化反应中，获得突破性成果。

   纳米粒子是20世纪80年代问世的一种新材料，由于它的粒径小，比表面积大，表面原子占有率高，表面具有未饱和键、悬空键的特殊电子结构和体相结构，使其在光学性质、磁性、导热以及化学活性等方面具有奇异的特性，引起当代科学界的重视。北京化工大学采用激光热解法，结合固相反应制备的碳化铁纳米粒子催化剂，粒径在2nm～3nm，比表面积200m2／g，反应温度260~320℃，压力1．5MPa，合成气空速为600h-1。在无原料气循环的条件下，在连续加压浆态 床反应器中对催化剂催化性质测试，结果表 明CO转化率达98％以上。由于粒子的尺寸效应，丙烯的选择性达82％。同时，由于 催化系统的高度还原性，完全抑制C02的 生成，打破费托合成SF产物分布的限制，使CO最大限度转化为高附加值的丙烯，实 现了充分利用资源的月的。因为丙烯是不可 缺少的基础化工原料，目前大都以石油原料经裂解或炼油两种方式生产。该研究开辟了 以煤为资源经合成气一步转化为丙烯的工艺 路线，用以替代价格日益上涨和资源有限的石油，具有重要战略意义，也是合理利用地 球资源较好的实例。经成本核算，用此方法 合成的丙烯成本与用石油为原料生产丙烯价格相当或略低，是很有应用前景的生产新工 艺。该研究成果处于国际领先地位，引起了 国内外同行的关注。

   我国对煤制甲醇也做了大量工作。甲醇是用含有H2和CO的原料气制作的，可用 作化工原料、溶剂和燃料。甲醇用作汽车燃 料，可在汽油中掺人5％、15％、25％ (M--5、M--15、M口25)或用纯甲醇(M-- 100)。甲醇和异丁烯合成甲基叔丁基醚 (MTBE)，用作无铅汽油辛烷值添加剂；或 直接合成低碳混合醇(甲醇70％，低碳醇 30％)，用作汽油辛烷值添加剂。甲醇还可制取合成汽油。目前，我国甲醇年产能力超 过60万吨，其中约20％用作燃料。煤用间 接液化制成燃料甲醇已有了成熟技术。

 

五、研究进度安排

1。写可行性报告

2。搜集相关资料

3。开始试验研究

4。整理研究结果

5。写试验总结

 

六、主要参考文献

众所周知，作为燃料，煤相对于石油有两大缺点：一是不干净，煤中所含的硫燃烧生成二氧化硫，造成对大气和周围环境的严重污染；二是从原子结构上看，煤的氢一碳比(H／C)还不到石油的一半，限制了它的综合利用。于是有许多科学家提出了许多转化煤和石油的方法，以达到利益最大化，危害最小化。

  

     煤和石油都是主要由碳和氢元素组成的，其主要区别在氢——碳原子比H／C不同。煤的H／C＜0.8，而油H／C>1．8。此外，煤是化学结构十分复杂的复合体，其基本结构是缩合芳烃为主体的带有侧链和官能团的大分子。而油大多数是以脂肪族的直链烃为主，也有环烷烃类，比煤的结构简单得多。因此，人类产生了由煤液化转化为油的想法。

  

    ①EDS法(Exxon供氢溶剂法) 是将煤浆在循环的供氢溶剂中与氢混合，溶剂首先通过催化器拾取氢原子，然后通过液化反应器“贡献”出氢，使煤分解。

    ②氢一煤法是采用沸腾床反应器，直接加氢将煤转化成液体燃料的工艺。

    ③SRC法是将高灰分、高硫分的煤转化成接近无灰、低硫的液化工艺。先将溶剂与煤粉制成煤浆，再把煤浆与氢混合后送人反应器。

    ④煤—油共炼将煤与渣油混合成油煤浆，再炼制成液体燃料。由于渣油中含有煤转化过程所需的大部分或全部的氢，可减少或不用氢气，从而降低成本

    ⑤费托(F--T)合成技术。该方法先把经过适当处理的煤送人反应器，在一定温度和压力下通过气化剂(空气或氧气+蒸汽)，以一定的流动方式转化成CO—H2的合成气(灰分形成残渣排出)。

    ⑥北京化工大学采用激光热解法，结合固相反应制备的碳化铁纳米粒子催化剂，粒径在2nm～3nm，比表面积200m2／g，反应温度260~320℃，压力1．5MPa，合成气空速为600h-1。在无原料气循环的条件下，在连续加压浆态床反应器中对催化剂催化性质测试，结果表 明CO转化率达98％以上。由于粒子的尺寸效应，丙烯的选择性达82％。同时，由于催化系统的高度还原性，完全抑制C02的 生成，打破费托合成SF产物分布的限制，使CO最大限度转化为高附加值的丙烯，实现了充分利用资源利用。

篇8

2012年12月19日，交通运输部《关于台湾海峡两岸间集装箱班轮运价备案实施的公告》，建立两岸班轮运价备案制度，该制度自2013年3月1日起生效。该制度的实施将从根本上遏制“零运价”、“负运价”现象，切实保障运输各方当事人合法权益，促进两岸海上直航健康有序发展，是一项积极应对当前严峻航运形势的举措，也是一项实实在在的对台惠民政策。

按照公告规定，两岸集装箱班轮经营者为运价备案义务人，应报备两岸间全部29条班轮航线上大陆直航港口出口的集装箱货物（含承运第三方的中转货）海运运价。公布运价自备案受理之日起满30日生效。协议运价自受理备案之时起满168个小时（7天）生效。

上海航运交易所被指定为运价备案受理机构，制订运价备案操作指南，并提供相应的技术服务。为加强信息引导，由上海航运交易所和厦门航运交易所共同编制并两岸集装箱运价指数，总体反映运价水平的变化。

船舶油污损害民事责任保险示范项目启动

2012年12月27日，由交通运输部和中国保监会共同开展的船舶油污损害民事责任保险统保示范项目在京启动。据了解，该项目于2013年1月1日起正式运行，为有效贯彻落实船舶油污强制保险制度提供了保障。

船舶油污责任险是航运业的法定强制保险，是船舶进入航运市场的条件之一，是船东必须承担的运营成本。据了解，该示范项目按照相关国际公约和国内法规要求，采用统一的保险条款，并通过竞争性谈判最终确定费率和理赔服务机制，比市场现有保险产品具有很大幅度的优化，可降低航运企业的运营成本，提高保险理赔服务水平，充分保证船东的合法权益，对促进船舶油污保险市场的规范管理和健康发展也将发挥积极作用。交通运输部副部长徐祖远出席启动仪式。

全球班轮公司百强最新名单公布

根据最新数据显示，截至2013年1月1日，全球班轮公司百强中，马士基航运排第一，地中海航运排第二，法国达飞轮船排第三。

中国大陆班轮公司中，中远集运排名第五位，中海集运排名第九位，海丰国际排名第26位，中外运集运排名第32位，泉州安盛船务排名第53位，大新华物流排名第59位，海南泛洋排名第60位，锦江航运排名第79位，海华轮船排名第91位。

全国港口标准化技术委员会成立

2012年12月18日，全国港口标准化技术委员会成立大会在北京召开，标志着我国港口行业首次设立全国性标准化管理机构。委员会主要负责港口安全、管理、作业、服务等领域的标准化工作。

自2003年以来，全国港口货物吞吐量、集装箱吞吐量一直位居世界首位，但作为引领港口发展的标准化工作则相对滞后。在我国由港口大国向港口强国迈进的过程中，必须通过加强港口标准化工作不断提升我国港口的管理水平、服务水平和综合实力，必须树立“港口发展、标准先行”的理念，充分发挥标准化对港口转型升级的促进作用，实现港口发展由粗放型向集约型转变，助力港口科学发展。

委员会主任委员由部科技司司长赵冲久担任，委员由行业主管部门、港口企业、科研院所、高校及与港口相关的航运、制造、服务企业等单位的专家组成。秘书处工作由部水运科学研究院承担。

技术长城电子成功研制船用大功率特种电源

日前，北京长城电子装备有限责任公司研制成功系列船用大功率特种电源。

据介绍，电解式船舶压载水处理装置所需的大功率直流电源正成为电源制造商争先研究的课题。长城电子充分发挥其在船舶电子装备研制方面的优势，经过一年多的攻关，研制出从50伏/400安至140伏/2 200安的系列船用特种电源。该系列电源的体积仅为国内同类产品的一半，具有体积小、功率密度大、可靠性高等特点，适合在海上高湿度、高腐蚀环境下使用，技术达到国内先进水平。目前，该系列船用大功率特种电源已为青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司生产的船舶压载水处理系统配套。

SENER推出最新V70R2.0 FORAN软件

2012年11月30日，奉行革新战略的SENER公司推出了最新的V70R2.0 FORAN软件，具有良好的新负荷能力和革新发展，继续为造船和海工行业提供领先的集成CAD/CAM方案。

当前，随着设计周期的缩短和全球化，使客户企业能在任何地方提供设计服务。而确保竞争力的关键因素是通过完整的设计流程和设计阶段的无缝衔接，实现正确的管理信息，从而逐步从基础设计向生产发展，而没有数据丢失或缺点。

此次最新的FORAN软件，SENER公司加强了基础设计和细节设计之间的联系，以及船舶设计和PLM方案运行之间的联系，面向市场需要的成本高效、能源效率、绿色设计。FORAN V70R2.0还包括整套船舶应用管理，实现姐妹船的全控制。

我国首台R0110重型燃气轮机通过72小时连续带负荷运行考核

我国自主研发的首台“R0110重型燃气轮机”在863计划支持下，经过中航集团沈阳黎明航空发动机公司和中海油深圳电力公司等单位多年联合攻关，已于日前完成了72小时连续带负荷并网发电运行的考核，验证了R0110重型燃气轮机的整机性能，检验了设计技术和制造技术，达到了课题任务书规定的运行考核要求。R0110燃气轮机重大项目于2002年10月立项，采取了“产学研用”相结合的创新组织机制，组建了涵盖全国冶金、机械、电子、航空、电力等行业三十余家单位的联合体以及专家组，在材料研制、设计、试验、整机制造及试验运行的全过程中，联合攻关，立足国内，自主研发。能通过上述考核，表明我国已经具有自主研发重型燃气轮机的能力和试验条件，也标志着我国重型燃气轮机自主研制取得了重要的阶段性成果。

美国研发水热液化转化生物原油技术

美国密歇根大学菲利普·萨维奇教授领衔的研究团队宣布，该团队发现，采用适当的参数，通过水热液化（HTL）可使65%湿微藻（微绿球藻）在1分钟内转化成生物原油，并可获得微绿球藻中90%的能量。

据了解，HTL是将生物质转化为生物燃料或生物燃料前体的诸多方法之一。研究人员注意到，HTL可避免繁琐的干燥步骤，因此对水分含量很高的生物质（如微藻）具有很高的转化效率。研究表明，加快加热速度，可使不必要的反应减至最少，提高生物原油的产率。较短的反应时间还意味着反应器不必太大，成本可能会较低。在改质方面，团队的实验室已于今年早些时候生产出含有97%的碳和氢的生物原油。

据悉，这所大学已申请专利保护，并正在寻求商业合作伙伴，以帮助其将该技术推向市场。目前，大多数商业制造商制取藻类基燃料，首先要将藻类干燥，再进行提取，成本超过20美元/加仑。

阿法拉伐推出新废热回收系统

Alfa Laval（阿法拉伐）为船舶辅机专门设计的Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR）节热器，几十年来已经证明在主机后安装废热回收系统对许多船东是有利的。下一步船舶辅机利用废热是很自然的，有了Aalborg XS-TC7废热回收（WHR） 节热器就能成为现实了。该产品已经深受航运界的欢迎，许多大型航运公司正在研究在船上安装Aalborg XS-TC7A废热回收节热器的可能性。

由于有了Alfa Laval Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR） 节热器，辅机锅炉能保持船舶对蒸汽的需求，成本大幅减少。在船舶航行和在港口停泊时，这种新的废热回收节热器能够完全提供或支持船舶蒸汽要求，将船舶辅机的废热转换成可用的能源并减少碳排放。

由于其具有很少的足迹和很低的重量功率比，Alfa Laval Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR） 节热器有助于减少燃油辅助锅炉燃料费。在经过了两年的海试后，丹麦一家主要的航运公司已经成为第一家在主机和辅机后安装废热回收（WHR） 节热器的公司。据悉，安装废热回收（WHR） 节热器典型的投资回报时间在12～18个月之内。在某些情况下只有6～8个月。

现代重工推出新船用高速机

近日，韩国发动机制造商现代重工已新推出一种重型高速柴油机，持续功率500bhp，主要用于小型商船市场。

据悉，该机为6气缸L500机型，采用电控燃料喷射系统，能满足严格的排放标准，能在系列转速下提供重型功率和扭矩，具有设计简单、高度可靠的优点，气缸体还配有带废气门的涡轮增压器及集成的油冷却器。油气过滤器均可洗涤和再使用，并配有电动变速泵。

1MW级微型燃气轮机课题通过验收

国家863计划“1MW级微型燃气轮机及其供能系统研制”课题日前在湖南株洲通过了现场验收。由中国南方航空工业

（集团）有限公司牵头的研发团队经过多年潜心研究，攻克了MW级燃气轮机离心压气机、环形回流燃烧室、可调导叶涡轮等核心部件的设计、试验和制造技术，研制了MW级燃气轮机样机，完成了热电联供系统集成和调试，建立了MW级燃气轮机热电联供系统应用示范装置，并实现了400多小时示范运行。

日本学者研发出蝴蝶式风力发电机

日本鸟取大学工学研究科的原丰副教授领导的研究小组，近日成功开发出蝴蝶式风力发电机。该发电机的叶片旋转起来犹如蝴蝶，微风也能使之旋转，没有噪声。从模拟试验看，当蝴蝶式风车旋转数低于每分钟数十次时，其转矩是垂直型风车的1.5倍。样机示范试验中发现，在转数很低的情况下，该型风车比传统型风车的电力输出高，且能在微风中转动。由于叶片没有翼尖，不产生空气涡流，噪声也会自然消失。

原副教授称，降低曲线型叶片的成本是面临的课题，但因没有支撑力臂，零部件数量可大幅减少，降低成本是可以实现的。

本次样机的叶片材料为塑料，下一步，研究小组将考虑用玻璃钢（FRP）材料来做样机。

长城电子成功研制船用大功率特种电源

日前，北京长城电子装备有限责任公司研制成功系列船用大功率特种电源。

据介绍，电解式船舶压载水处理装置所需的大功率直流电源正成为电源制造商争先研究的课题。长城电子充分发挥其在船舶电子装备研制方面的优势，经过一年多的攻关，研制出从50伏/400安至140伏/2 200安的系列船用特种电源。该系列电源的体积仅为国内同类产品的一半，具有体积小、功率密度大、可靠性高等特点，适合在海上高湿度、高腐蚀环境下使用，技术达到国内先进水平。目前，该系列船用大功率特种电源已为青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司生产的船舶压载水处理系统配套。

SENER推出最新V70R2.0 FORAN软件

2012年11月30日，奉行革新战略的SENER公司推出了最新的V70R2.0 FORAN软件，具有良好的新负荷能力和革新发展，继续为造船和海工行业提供领先的集成CAD/CAM方案。

当前，随着设计周期的缩短和全球化，使客户企业能在任何地方提供设计服务。而确保竞争力的关键因素是通过完整的设计流程和设计阶段的无缝衔接，实现正确的管理信息，从而逐步从基础设计向生产发展，而没有数据丢失或缺点。

此次最新的FORAN软件，SENER公司加强了基础设计和细节设计之间的联系，以及船舶设计和PLM方案运行之间的联系，面向市场需要的成本高效、能源效率、绿色设计。FORAN V70R2.0还包括整套船舶应用管理，实现姐妹船的全控制。

我国首台R0110重型燃气轮机通过72小时连续带负荷运行考核

我国自主研发的首台“R0110重型燃气轮机”在863计划支持下，经过中航集团沈阳黎明航空发动机公司和中海油深圳电力公司等单位多年联合攻关，已于日前完成了72小时连续带负荷并网发电运行的考核，验证了R0110重型燃气轮机的整机性能，检验了设计技术和制造技术，达到了课题任务书规定的运行考核要求。R0110燃气轮机重大项目于2002年10月立项，采取了“产学研用”相结合的创新组织机制，组建了涵盖全国冶金、机械、电子、航空、电力等行业三十余家单位的联合体以及专家组，在材料研制、设计、试验、整机制造及试验运行的全过程中，联合攻关，立足国内，自主研发。能通过上述考核，表明我国已经具有自主研发重型燃气轮机的能力和试验条件，也标志着我国重型燃气轮机自主研制取得了重要的阶段性成果。

美国研发水热液化转化生物原油技术

美国密歇根大学菲利普·萨维奇教授领衔的研究团队宣布，该团队发现，采用适当的参数，通过水热液化（HTL）可使65%湿微藻（微绿球藻）在1分钟内转化成生物原油，并可获得微绿球藻中90%的能量。

据了解，HTL是将生物质转化为生物燃料或生物燃料前体的诸多方法之一。研究人员注意到，HTL可避免繁琐的干燥步骤，因此对水分含量很高的生物质（如微藻）具有很高的转化效率。研究表明，加快加热速度，可使不必要的反应减至最少，提高生物原油的产率。较短的反应时间还意味着反应器不必太大，成本可能会较低。在改质方面，团队的实验室已于今年早些时候生产出含有97%的碳和氢的生物原油。

据悉，这所大学已申请专利保护，并正在寻求商业合作伙伴，以帮助其将该技术推向市场。目前，大多数商业制造商制取藻类基燃料，首先要将藻类干燥，再进行提取，成本超过20美元/加仑。

阿法拉伐推出新废热回收系统

Alfa Laval（阿法拉伐）为船舶辅机专门设计的Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR）节热器，几十年来已经证明在主机后安装废热回收系统对许多船东是有利的。下一步船舶辅机利用废热是很自然的，有了Aalborg XS-TC7废热回收（WHR） 节热器就能成为现实了。该产品已经深受航运界的欢迎，许多大型航运公司正在研究在船上安装Aalborg XS-TC7A废热回收节热器的可能性。

由于有了Alfa Laval Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR） 节热器，辅机锅炉能保持船舶对蒸汽的需求，成本大幅减少。在船舶航行和在港口停泊时，这种新的废热回收节热器能够完全提供或支持船舶蒸汽要求，将船舶辅机的废热转换成可用的能源并减少碳排放。

由于其具有很少的足迹和很低的重量功率比，Alfa Laval Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR） 节热器有助于减少燃油辅助锅炉燃料费。在经过了两年的海试后，丹麦一家主要的航运公司已经成为第一家在主机和辅机后安装废热回收（WHR） 节热器的公司。据悉，安装废热回收（WHR） 节热器典型的投资回报时间在12～18个月之内。在某些情况下只有6～8个月。

现代重工推出新船用高速机

近日，韩国发动机制造商现代重工已新推出一种重型高速柴油机，持续功率500bhp，主要用于小型商船市场。

据悉，该机为6气缸L500机型，采用电控燃料喷射系统，能满足严格的排放标准，能在系列转速下提供重型功率和扭矩，具有设计简单、高度可靠的优点，气缸体还配有带废气门的涡轮增压器及集成的油冷却器。油气过滤器均可洗涤和再使用，并配有电动变速泵。

1MW级微型燃气轮机课题通过验收

国家863计划“1MW级微型燃气轮机及其供能系统研制”课题日前在湖南株洲通过了现场验收。由中国南方航空工业

（集团）有限公司牵头的研发团队经过多年潜心研究，攻克了MW级燃气轮机离心压气机、环形回流燃烧室、可调导叶涡轮等核心部件的设计、试验和制造技术，研制了MW级燃气轮机样机，完成了热电联供系统集成和调试，建立了MW级燃气轮机热电联供系统应用示范装置，并实现了400多小时示范运行。

日本学者研发出蝴蝶式风力发电机

日本鸟取大学工学研究科的原丰副教授领导的研究小组，近日成功开发出蝴蝶式风力发电机。该发电机的叶片旋转起来犹如蝴蝶，微风也能使之旋转，没有噪声。从模拟试验看，当蝴蝶式风车旋转数低于每分钟数十次时，其转矩是垂直型风车的1.5倍。样机示范试验中发现，在转数很低的情况下，该型风车比传统型风车的电力输出高，且能在微风中转动。由于叶片没有翼尖，不产生空气涡流，噪声也会自然消失。

原副教授称，降低曲线型叶片的成本是面临的课题，但因没有支撑力臂，零部件数量可大幅减少，降低成本是可以实现的。

本次样机的叶片材料为塑料，下一步，研究小组将考虑用玻璃钢（FRP）材料来做样机。

长城电子成功研制船用大功率特种电源

日前，北京长城电子装备有限责任公司研制成功系列船用大功率特种电源。

据介绍，电解式船舶压载水处理装置所需的大功率直流电源正成为电源制造商争先研究的课题。长城电子充分发挥其在船舶电子装备研制方面的优势，经过一年多的攻关，研制出从50伏/400安至140伏/2 200安的系列船用特种电源。该系列电源的体积仅为国内同类产品的一半，具有体积小、功率密度大、可靠性高等特点，适合在海上高湿度、高腐蚀环境下使用，技术达到国内先进水平。目前，该系列船用大功率特种电源已为青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司生产的船舶压载水处理系统配套。

SENER推出最新V70R2.0 FORAN软件

2012年11月30日，奉行革新战略的SENER公司推出了最新的V70R2.0 FORAN软件，具有良好的新负荷能力和革新发展，继续为造船和海工行业提供领先的集成CAD/CAM方案。

当前，随着设计周期的缩短和全球化，使客户企业能在任何地方提供设计服务。而确保竞争力的关键因素是通过完整的设计流程和设计阶段的无缝衔接，实现正确的管理信息，从而逐步从基础设计向生产发展，而没有数据丢失或缺点。

此次最新的FORAN软件，SENER公司加强了基础设计和细节设计之间的联系，以及船舶设计和PLM方案运行之间的联系，面向市场需要的成本高效、能源效率、绿色设计。FORAN V70R2.0还包括整套船舶应用管理，实现姐妹船的全控制。

我国首台R0110重型燃气轮机通过72小时连续带负荷运行考核

我国自主研发的首台“R0110重型燃气轮机”在863计划支持下，经过中航集团沈阳黎明航空发动机公司和中海油深圳电力公司等单位多年联合攻关，已于日前完成了72小时连续带负荷并网发电运行的考核，验证了R0110重型燃气轮机的整机性能，检验了设计技术和制造技术，达到了课题任务书规定的运行考核要求。R0110燃气轮机重大项目于2002年10月立项，采取了“产学研用”相结合的创新组织机制，组建了涵盖全国冶金、机械、电子、航空、电力等行业三十余家单位的联合体以及专家组，在材料研制、设计、试验、整机制造及试验运行的全过程中，联合攻关，立足国内，自主研发。能通过上述考核，表明我国已经具有自主研发重型燃气轮机的能力和试验条件，也标志着我国重型燃气轮机自主研制取得了重要的阶段性成果。

美国研发水热液化转化生物原油技术

美国密歇根大学菲利普·萨维奇教授领衔的研究团队宣布，该团队发现，采用适当的参数，通过水热液化（HTL）可使65%湿微藻（微绿球藻）在1分钟内转化成生物原油，并可获得微绿球藻中90%的能量。

据了解，HTL是将生物质转化为生物燃料或生物燃料前体的诸多方法之一。研究人员注意到，HTL可避免繁琐的干燥步骤，因此对水分含量很高的生物质（如微藻）具有很高的转化效率。研究表明，加快加热速度，可使不必要的反应减至最少，提高生物原油的产率。较短的反应时间还意味着反应器不必太大，成本可能会较低。在改质方面，团队的实验室已于今年早些时候生产出含有97%的碳和氢的生物原油。

据悉，这所大学已申请专利保护，并正在寻求商业合作伙伴，以帮助其将该技术推向市场。目前，大多数商业制造商制取藻类基燃料，首先要将藻类干燥，再进行提取，成本超过20美元/加仑。

阿法拉伐推出新废热回收系统

Alfa Laval（阿法拉伐）为船舶辅机专门设计的Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR）节热器，几十年来已经证明在主机后安装废热回收系统对许多船东是有利的。下一步船舶辅机利用废热是很自然的，有了Aalborg XS-TC7废热回收（WHR） 节热器就能成为现实了。该产品已经深受航运界的欢迎，许多大型航运公司正在研究在船上安装Aalborg XS-TC7A废热回收节热器的可能性。

由于有了Alfa Laval Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR） 节热器，辅机锅炉能保持船舶对蒸汽的需求，成本大幅减少。在船舶航行和在港口停泊时，这种新的废热回收节热器能够完全提供或支持船舶蒸汽要求，将船舶辅机的废热转换成可用的能源并减少碳排放。

由于其具有很少的足迹和很低的重量功率比，Alfa Laval Aalborg XS-TC7A废热回收（WHR） 节热器有助于减少燃油辅助锅炉燃料费。在经过了两年的海试后，丹麦一家主要的航运公司已经成为第一家在主机和辅机后安装废热回收（WHR） 节热器的公司。据悉，安装废热回收（WHR） 节热器典型的投资回报时间在12～18个月之内。在某些情况下只有6～8个月。

现代重工推出新船用高速机

近日，韩国发动机制造商现代重工已新推出一种重型高速柴油机，持续功率500bhp，主要用于小型商船市场。

据悉，该机为6气缸L500机型，采用电控燃料喷射系统，能满足严格的排放标准，能在系列转速下提供重型功率和扭矩，具有设计简单、高度可靠的优点，气缸体还配有带废气门的涡轮增压器及集成的油冷却器。油气过滤器均可洗涤和再使用，并配有电动变速泵。

1MW级微型燃气轮机课题通过验收

国家863计划“1MW级微型燃气轮机及其供能系统研制”课题日前在湖南株洲通过了现场验收。由中国南方航空工业

（集团）有限公司牵头的研发团队经过多年潜心研究，攻克了MW级燃气轮机离心压气机、环形回流燃烧室、可调导叶涡轮等核心部件的设计、试验和制造技术，研制了MW级燃气轮机样机，完成了热电联供系统集成和调试，建立了MW级燃气轮机热电联供系统应用示范装置，并实现了400多小时示范运行。

日本学者研发出蝴蝶式风力发电机

日本鸟取大学工学研究科的原丰副教授领导的研究小组，近日成功开发出蝴蝶式风力发电机。该发电机的叶片旋转起来犹如蝴蝶，微风也能使之旋转，没有噪声。从模拟试验看，当蝴蝶式风车旋转数低于每分钟数十次时，其转矩是垂直型风车的1.5倍。样机示范试验中发现，在转数很低的情况下，该型风车比传统型风车的电力输出高，且能在微风中转动。由于叶片没有翼尖，不产生空气涡流，噪声也会自然消失。

原副教授称，降低曲线型叶片的成本是面临的课题，但因没有支撑力臂，零部件数量可大幅减少，降低成本是可以实现的。

本次样机的叶片材料为塑料，下一步，研究小组将考虑用玻璃钢（FRP）材料来做样机。

船舶上海外高桥获6+2+2艘世界第六代180 000DWT好望角型

有世界好望角型散货船开发、设计和建造中心之美誉的上海外高桥造船有限公司，最近又研发成功一款集绿色、环保、低碳于一身的世界第六代18万载重吨好望角型散货船。欧洲两家著名航运公司近日慕名前来下单，与外高桥造船公司签订了共计6+2+2艘建造合同，成为该型船的第一批买家。

在这型散货船的开发设计中，外高桥造船公司打破常规，大胆创新，采用了无球艏船型设计方案。为了降低船艏剩余阻力系数，该公司进行了线型优选和多方案的附体节能研究与试验，证明无球艏船型的快速性能最好、排水量最大，具有最佳的技术经济性能。同时，该型船还采用了新型电喷主机。该主机以更长的冲程来降低发动机转速，从而达到节能效果。通过线型、推进装置、附体节能装置等优化设计和配置，研发人员不仅使该型船的综合油耗降低了20%、运能提高了30%，而且使其各种技术指标全面满足国际船级社协会（IACS）共同结构规范（CSR），国际海事组织（IMO）涂层新标准（PSPC）、燃油舱双壳保护标准、Tier Ⅱ排放标准等的最新要求，成为一款名副其实的绿色环保、经济低碳的超大型散货船。

STX将建世界最大邮轮

STX法国公司和美国皇家加勒比豪华邮轮公司达成协议，后者订购一艘巨型豪华邮轮。这笔合同总额超过10亿欧元，保证了圣纳扎尔造船厂的生存。这艘邮轮长361米。可接纳

5 400名旅客和2 100名船员，将在2013年开工，预计2016年交付。皇家加勒比公司的海洋绿洲号邮轮是世界最大豪华邮轮，此次是按照绿洲号样式所建的第三艘邮轮。

三菱重工交付全球首艘混合动力汽车运输船

近日，三菱重工神户船厂为商船三井（MOL）建造的“Emerald Ace”号混合动力汽车运输船完工交付。该船为一艘停泊时不产生排放的创新船。“Emerald Ace”号混合动力汽车运输船为世界上第一艘新建造的混合动力汽车运输船，配备了160KW太阳能发电系统——种由三菱重工、松下能源公司和商船三井联手研制的混合供电系统，该系统采用了可以储存大约2.2兆瓦小时电能的锂离子电池与太阳能发电系统相结合的的系统。与传统的发电系统在船舶停泊时采用柴油发电机给船舶供电不同。

在“Emerald Ace”号汽车运输船航行时，可利用太阳能发电系统发电，并将其储存在锂离子电池中。由于在船舶停泊时，柴油发电机完全关闭，电池提供船舶所需的所有电力，因此在船舶码头时排放为零。另外，该船的混合动力系统代表向实现2009年9月份商船三井宣布的下一代汽车运输船概念——ISHIN-I 汽车运输船迈出了重要的一步。

韩拟建造5 000吨级海洋科考船

2012年12月26日，韩国国土海洋部与韩国STX造船海洋公司共同举行了建造5 000吨级新海洋科学考察船的签约仪式。韩国国土海洋部方面表示，韩国已经拥有的1 000吨级“Onnuri”号海洋科学考察船在远海探测活动方面受到限制。此次计划打造的5 000吨级新考察船，可以前往全球各大洋展开深海海底矿物资源探测和开发工作，并进行有关气候变化的研究。

韩国计划建造的新海洋科学考察船长97米，宽18米，可承载38名研究员、22名乘务员航行55天。该考察船最大航速为15节。韩国政府将在该造船项目上投资1 000亿韩元。该科考船计划于2015年12月之前建造完毕并进行试航，2016年6月正式启用。

新考察船将采用新型自动定位装置，即使在恶劣天气条件下也可利用无人潜艇进行科学考察活动。同时还将配备可以在40米深处提取试样的大型海底取样器等各种尖端的海洋研究设备。

Algoma推出新一代Equinox级散货船

加拿大船东Algoma Central Corporation（Algoma）日前宣布将推出新一代Equinox级散货船的首艘船舶“Algoma Equinox”轮，并于2012年12月24日在南通明德重工为该船举行了命名仪式，将用于主要用于北美五大湖-圣劳伦斯河航道。Equinox级船舶系新一代适用于五大湖-圣劳伦斯河航道的散货船。该船经过特殊设计，预计能提高45%的燃油效率，并削减97%的硫化物排放量，从而最大限度减少对环境的影响。据了解，Equinox级系列船共有8艘船，包括4艘无齿轮散货船（以满足岸上卸货设备）和4艘自卸货式散货船。Algoma将拥有其中6艘，包括2艘无齿轮散货船及4艘自卸货散货船，预计这6艘船的交易金额为3亿美元。其余2艘无齿轮散货船将由CWB持有，并交由Algoma经营管理。

三菱重工首艘新一代LNG船开工

2012年12月11日，日本三菱重工研发设计的“Sayaendo”系列新一代LNG船在长崎造船厂举行了开工仪式。

据悉，该船是大阪煤气有限公司和商船三井株式会社在2011年10月份联合订购的， 全长288米，宽48.94米，满载吃水11.55米，138 000总吨，货舱总容积155 000立方米，预计将在2015年3月底完工交付。

“Sayaendo”系列Moss球罐型LNG船和STX Europe开发的采用IHS和VST设计的新型Moss球罐型LNG船有异曲同工之处，采用连续凸形液舱舱盖（Continuous Tank Cover）。据三菱重工开发设计人员测算，采用这种连续凸形液舱舱盖可比传统的球罐型LNG船降低约10%结构重量。

荷兰IHC Merwede推出新型绞吸式挖泥船

近日，荷兰IHC Merwede公司推出了IHC Beaver 65 DDSP绞吸式挖泥船。该船是一种新的IHC Beaver系列标准绞吸式挖泥船。IHC Beaver 65 DDSP绞吸式挖泥船，是在非常成功的IHC Beaver 6518绞吸式挖泥船的基础上开发出来的，具有交付期短，按照法国船级社沿海地区分类设计和建造的。

从提高用户价值的角度考虑，该挖泥船采用了可拆卸标准绞吸式挖泥船概念。IHC Beaver 65 DDSP绞吸式挖泥船的设计基于开发六代绞吸式挖泥船的经验和50年建造650毫米级标准绞吸式挖泥船的经验。

世界首艘LNG客滚船下水

2012年12月初，澳大利亚Incat Tasmania有限公司传来消息，将下水世界上第一艘以LNG为动力的客滚船。该船也将成为该公司建造的第一艘以LNG为动力，配备了双燃料发动机的高速渡轮。这艘长99米的LNG客滚船是南美Buquebus航运公司2010年11月份订购的，该船是第一艘按照高速船安全规则建造的，并用LNG作为主要燃料和船用蒸馏油作为备用燃料的高速船舶。该客滚船将承担阿根廷布宜诺斯艾利斯至乌拉圭蒙得维的亚之间普拉特河运输任务，可以搭载乘客1 000名，汽车大约140辆。预计空船航速可达53节，搭载车、客后的航速为50节。有航运人士表示，该船提供的高速横渡普拉特河服务将可以与乌拉圭和阿根廷之间的航空运输竞争。

港口珠海港迈向吞吐能力超亿吨时代

1月9日，随着来自秦皇岛港满载5.7万吨煤炭的“新世纪198号”货轮顺利停泊在神华粤电珠海港码头并开始作业，华南最大煤炭储运基地神华粤电珠海港煤炭储运中心一期工程全面进入试运行，珠海港也正式进入吞吐能力超亿吨时代。

阿联酋自动化程度最高的港口正式启用

阿拉伯联合酋长国2012年12月12日宣布中东地区规模最大、自动化程度最高的港口——“哈利法港”正式启用。

新加坡港口吞吐量创新纪录 达5.376亿吨

据新加坡海事及港务管理局最新统计，新加坡去年货运吞吐量为5.376亿吨，比2011年增加了1.2%，创下新的纪录。与此同时，在新加坡注册的船只吨位增长13.2万吨，截至2012年12月底，新加坡的船只总吨位达到了6 500万吨，在全球排名前10位。

2012国内五大港口突破货物吞吐量4亿吨

2012年，全国规模以上港口吞吐量突破4亿吨的有五大港口，它们分别是：宁波—舟山港、上海港、天津港、广州港和青岛港。其中， 青岛港2012年港口货物吞吐量累计完成4.1亿吨，同比增长7.8%；青岛港不仅成为国内第五大过4亿吨的港口，同时也稳居全球第七位。

环保

三星重工和韩进联合研发能源管理系统

韩国三星重工和韩进海运将联合进行集成能源管理系统的研发，以便系统的对船舶能源消耗进行管理和分析，减少高达15%的燃料消耗。船舶集成能源管理系统能对影响燃料效率的因素进行监测、分析和管理，如航线、发动机与推进能力、污染排放等等，以实现燃料消耗的最小化。集成系统还将高端技术和航线优化、装饰优化、能源效率运行指数（EEOI）监测与分析、船舶港口服务等相结合。

集成系统将于2013年5月在韩进一艘正在三星重工建造的4 600TEU集装箱船上安装，在2016年底前完成装船测试。

篇9

关键词：餐厨垃圾；绿化废弃物；低品位能；高温好氧发酵

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）08-0076-04

1.引言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾产生量日益增大，尤其以餐厨垃圾增长最为迅猛。餐厨垃圾俗称泔脚，即残羹剩饭，是指除居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的厨余垃圾和废弃食用油脂。餐厨垃圾作为城市生活垃圾中一类特殊而重要的组成部分，在城市生活垃圾中占有很大比重（表1），因此对生活垃圾减量化、无害化及资源化处置十分重要。餐厨垃圾含水率和有机物含量高，极易在较短时间内腐烂发臭和滋生蚊蝇等，如果处置不当会对环境造成极大污染。但另一方面，餐厨垃圾营养丰富的特点也使其成为一种很好的资源化原料，如果加以合理利用，将创造巨大的资源化利用价值。

同时，绿化废弃物也是城市有机垃圾处理的顽疾，既不能焚烧处理，填埋也不经济环保。粉碎堆置是目前常用的不得已而为之的处理方式。作为高碳有机化合物，寻找合理高效的资源化处置途径也是至关重要的。

2.餐厨垃圾传统处置技术

餐厨垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分，由于技术条件的限制，在传统处置工艺上，我国餐厨垃圾的集中处置仍然占主导地位。在早期餐厨垃圾管理办法尚未完善之前，餐厨垃圾直接用来喂养牲畜，或者与其他城市生活垃圾共同进行焚烧、填埋。

早期，采用餐厨垃圾直接喂养牲畜也存在了一定的问题。但餐厨垃圾容易腐败变质，滋生病菌，同时由于同源性问题，城市中出现的“潲水油”、“垃圾猪”等，会对人体健康造成威胁，已成为城市生活中的公害问题。

同时，由于餐厨垃圾中所含有的水分高达80%～90%，使单位质量的热值在2100 kJ/kg左右，不能满足垃圾焚烧发电的热值要求，焚烧时需要添加辅助燃料，不仅降低了热能利用率，还会增加燃料的消耗，增加处理成本；其次，餐厨垃圾含有大量的脂类物质，燃烧过程中在重金属催化下会形成产生二嗯英等有害因子，处理不当会造成更为严重的二次污染；第三，焚烧处理投资过高，运行费用加大，对管理水平和设备维护要求较高。

此外，将餐厨垃圾混入生活垃圾进行填埋处置时容易产生渗滤液污染地下水，同时大量恶臭气体也会严重污染大气环境。

3.餐厨垃圾资源化处置技术

由于餐厨垃圾高含水率、高有机质含量导致的一系列问题，用传统方式进行处理出现了瓶颈。同时餐厨垃圾中富含食物纤维、淀粉、动植物脂肪和蛋白质等营养物质以及中微量元素，具有很高的资源化利用价值。目前，餐厨垃圾（此处的餐厨垃圾主要指其中的厨余垃圾，不包括废弃油脂）的主要资源化利用方式为堆肥化、饲料化以及厌氧发酵等。

3.1堆肥化

堆肥化是生物处理技术的一种，是利用微生物对餐厨垃圾中的有机质实现降解的过程。餐厨垃圾含有丰富的有机质、适量的水分、均匀的营养元素配比，十分适合微生物的生长。因此在一定的堆积状态下，餐厨垃圾中的微生物自然生长繁殖，使有机质降解最终生成稳定的富含腐肥料。

堆肥技术方法简单，工艺趋向完善，在处理城镇有机垃圾上已大规模工业化应用，然而餐厨垃圾堆肥亦存在着较大的技术难题和缺陷。首先，餐厨垃圾中含水率高、易腐。需要大量填充剂调理含水率以及特殊的填充物提高孔隙率，导致餐厨垃圾堆肥附加成本高、设备效率低；此外，高含水率影响堆温的升高，难以达到消毒灭菌以及有机物高速降解的效果；同时餐厨垃圾中盐含量较高，并在堆肥过程中有较大幅度提高，因此用餐厨垃圾制得的有机肥料不能大量使用，以防止土壤的盐化，妨碍农作物的生长；另外，餐厨垃圾的pH值较低，会对生物降解过程产生不利的影响，并产生臭气，为了达到好氧分解的效果，通常采用强制通风，其臭气的排放对环境产生一定的影响；同时餐厨垃圾中含有的大量油脂和盐分影响微生物对有机物的分解速率以及堆肥的品质。餐厨垃圾堆肥化产品存在重金属元素、持久性有机污染物累积的问题，将产品直接使用，会给环境带来负面影响。

3.2饲料化

目前利用餐厨垃圾制备饲料的方法可分为直接干燥法和生物发酵法。直接干燥法是在对餐厨垃圾进行分拣、脱水脱油等预处理后，采用湿热或干热工艺，将餐厨垃圾加热到一定温度以达到灭菌及干燥的效果，并通过后续处理获得饲料或饲料添加剂。生物发酵法是在一定的环境条件下将培养出的菌种加入餐厨垃圾中密封贮藏，利用微生物的降解作用，把餐厨垃圾中的营养物质转变为自身成长和繁殖所需的能源和物质，最终生产出由微生物自身及其蛋白分泌物组成的蛋白饲料。从营养学的角度看，餐厨垃圾营养全面且均衡，最有可能被用作动物饲料，但国内外对餐厨垃圾作为饲料制造原料还存在很大的争议，认为其产品无法满足日益增长的食品卫生安全的要求，冈此阻碍了饲料化技术的研究和实用化进程，目前对该技术的研究不多。

3.3厌氧发酵

餐厨垃圾进行厌氧发酵不仅能解决餐厨垃圾带来的环境污染问题，也能带来能源的再利用产生一定的经济效益。从发展历程看，厌氧发酵经历了3个阶段，即以回收甲烷为主的第一阶段、以发酵产氢、制备燃料乙醇为主的第二个阶段，以及以两阶段发酵产氢产甲烷为主的第三个阶段。然而现有的餐厨垃圾厌氧发酵存在反应条件苛刻、发酵周期长、产沼气率低等问题，不利于工业化应用。

3.4高温好氧发酵

利用高温耗氧发酵生物技术对餐厨废弃物进行无害化处理和资源化利用，是当今世界上公认的先进处理方法，这种方法无害化程度高，资源化效果好，对有机物含量较高的餐厨垃圾尤为适用。该工艺技术是利用高温好氧生物菌群在充分供氧的条件下将餐厨废弃物分解。其工艺温度65℃左右，处理时间约8～24 h。在该工艺温度下，大肠杆菌等致病菌、蛔虫卵等均可被杀灭，没有二次污染，完全达到无害化处理的要求，其产出物为有机生物菌肥，实现了资源化高效利用的目的。但由于普遍采用了电热、燃气、蒸汽等高品位能源的加热方法，热效率低，能耗大，故处理成本很高，导致经济上的微效益甚至负效益。国内某项目一期建成日处理200 t的餐厨废弃物处理厂，用天然气作为热源，每吨的处理成本在1000元以上。企业至今依靠政府的财政补贴维持运转，显然不是可持续发展的模式，故该技术尚未被广泛采用。

因此，探寻餐厨垃圾高效、低能耗、无二次污染的资源化处置工艺，对降低甚至消除此类废弃物产生的环境污染，使之变废为宝，同时降低处置成本、提高人民生活环境具有重要意义。

4.利用低品位能的餐厨垃圾及绿化废弃物高温好氧发酵技术

鉴于餐厨垃圾资源化处置研究尚属起步阶段以及现有处置工艺存在的弊端，在全面研究现有资源化处置技术的基础上，通过分析其各自优点及不足，探讨并研究了一种利用低品位能的餐厨垃圾及绿化废弃物混合高温好氧发酵资源化处置的工艺设备及技术。

4.1工艺原理

将绿化废弃物粉碎后作为调理剂和辅料，与餐厨垃圾混合进行高温好氧发酵处置，同时针对传统高温好氧发酵工艺高温加热耗能的弊端，采用板状重力热管技术，充分利用热管的传导原理与相变介质的快速热传递性质，以及热管优良的等温性和恒温特性，实现利用低品位能，即可满足系统的供热要求，同时可以使热源系统的热效率达到80%以上。

低品位热能来源广泛，从太阳能、空气能、风能、地热能等新能源，生物质能，工业及生活余热等均可获得，可以使餐厨垃圾等有机废弃物在60℃以上的高温条件下，得到无害化、资源化的完善处理。热管技术的利用使餐厨垃圾等有机废弃物的高温生物处理突破了能耗大的瓶颈口。

同时绿化废弃物作为高碳有机化合物，和餐厨废弃物有机结合，作为处置过程中的调理剂，不仅为餐厨垃圾处置增加了空隙率，降低了含水率，满足了最佳的碳氮比需求，同时通过高温好氧发酵生物技术，为两大类有机废弃物的资源化处置提供了出路。

4.2工艺设备

本工艺研发的设备（图1）采用多能源自动供热系统，应用超导传热的板状重力热管技术，快速实现高温等温加热，加热热管工质的热水主要来自于低品位能源利用及热泵的高效增温。对餐厨垃圾及绿化废弃物的混合物进行高温好氧发酵，反应温度为55～85℃，有机质含量为20%～90%，反应物含水率≤80%，反应pH值范围为6～9，反应物中c/N为25：1～35：1，C/P为75：1～150：1，鼓风量为0.5～5 m3/min，反应时间为12～96 h，微生物菌剂投加量为反应物总质量的0.2%～2%。反应后产出物含水率≤30%，可用做肥料、土壤改良剂以及种植土原辅料（图2）。

4.3技术优势

（1）采用多能源自动供热系统，可因地制宜选择最廉价的低品位能源（如光能、风能，地热能、生物质能、工厂余热）等；采用直接制热模式，没有热能和电能互相转换的能量损耗；多种新能源的互补、优化、集成模式，极大的提高了供热系统的能效比。

（2）采用热管技术，内置真空，具有理想的等温性，降低反应体系中加热水沸点，且加热过程无热转换，无论是汽化段或是凝结段，蒸汽的状态都是饱和的，由汽化段产生的蒸汽流向凝结段的压降几乎为零，减少能量损耗。

（3）将绿化废弃物与餐厨垃圾混合处置，提高反应物孔隙率及反应体系中氧气传输速率，同时在餐厨垃圾中富含N、P元素的同时，通过加入绿化废弃物补充反应产物中K元素，并降低餐厨垃圾中含水率及盐度，弥补传统堆肥工艺营养不全面、含盐量高、容易形成土地盐碱化等不足。

（4）具有高效杀菌灭菌功效。高温杀菌：复合微生物菌种在60℃以上的高温好氧条件下快速生长的同时，长时间高温将灭杀这些有机废弃物中的大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌等病原菌及蛔虫卵等；分泌物杀菌：复合微生物菌种在快速生长的同时，分泌的一些有机酸、抗生素等有效成分，可以抑制和杀灭有机废弃物中的致病菌和虫卯；生长竞争抑制杀菌灭虫：苍蝇和蛔虫等卵变成成虫的过程中，主要依靠幼虫摄入腐烂物质中的特定成分而产生的变态激素，由于高温发酵减少腐烂物质的生成，以及高温菌产生的高氧化物质，抑制幼虫产生变态激素，从而达到消灭虫蝇的效果。

（5）加热水可反复循环利用，反应产物可同时作为发酵菌剂，能减少微生物菌剂投加量。处理周期短，产物无异味，处理过程环境污染性小。

（6）产出物既可以作为一种土壤增效剂，降解化肥、溶解土壤中被固化的营成分，增加土壤中有效养分的含量；还可作为土壤修复剂，抑制和杀死土壤中的病原菌，有效地控制和预防农作物病虫害的发生；同时由于产出物具有较高的腐殖质含量和肥效，还可以作为种植土原辅料代替其中泥炭及有机肥成分。

5.结语

篇10

关键词：电镀污泥；危害；重金属；固化稳定化；生物技术

Abstract: Electroplating sludge containing high chromium, cadmium, zinc and other heavy metals, to the pollution of the environment, at home and abroad in recent years on electroplating sludge treatment technology of solidification stabilization technology, a landfill and stacking, heavy metals, recycling technology. The main processing technology undertook an analysis, think biology technology will make the future treatment of electroplating sludge within the field of an important research direction.

Keywords: Electroplating sludge; harm; heavy metal; solidification stabilization; Biotechnology

中图分类号： V261.93+1 文献标识码：A文章编号：

电镀污泥是指电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。作为电镀废水的“终态物”，虽然其量比废水要少得多，但由于废水中的铜、镍、铬、锌、铁等重金属都转移到污泥中，电镀污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置，其对生态环境的破坏是不言而喻的，另一方面，如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利用，也意味着资源的巨大浪费。因此，对电镀重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用具有重大意义。

1 来源

电镀生产工艺如下图

在整个电镀生产过程中，在清洗过程中产生大量废水，去油除锈产生大量酸碱废水，电镀后的清洗废水中含有金属元素如：铜、铬、镍、锌、镉和有机金属光亮剂等。

电镀废水处理工艺主要采用化学法，而此办法处理电镀废水后形成许多的沉淀物，统称为电镀污泥。由于电镀废水自身含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金属离子，在处理过程中又加入NaClO、Na2S、FeSO4、NaOH、Ca(OH)2等各种化学药剂，因此电镀污泥的成分十分复杂。

2 危害

电镀污泥是一种废渣，属于危险废物，因此，必须按照国家有关危险废物管理办法，进行妥善处置，否则将造成二次污染。电镀废水处理过程中产生的污泥含有有害重金属，它具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，其直接后果是污泥中的铜、镍、锌、铬等这些重金属在雨水淋溶作用下．将沿着污泥一土壤一农作物一人体的路径迁移，并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，危及生物链和人体健康，造成严重的环境破坏。

3 电镀污泥处置技术

尽管污泥的总量比废水小，但要处理好污泥却比处理废水还困难难。针对电镀污泥的特点及其危害性．从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑，电镀污泥的处理有以下两个原则：一是经过处理后，污泥不会引起二次污染，即无害化处置；二是对污泥中的重金属资源进行综合回收，即资源化利用。

3.1 固化稳定化技术

固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性（例如渗透性、可压缩性和强度等）的过程，主要包括：水泥固化、石灰固化、热塑性固化、熔融固化、自胶结固化。常用的固化剂有水泥、沥青、玻璃、石灰和热塑料物质等。其中水泥固化[1]是最常用的固化技术，水泥固化具有对电镀污泥等重金属废物处理十分有效、投资和运行费用低、原料廉价易得，操作简单，固化体稳定等优点。但它也存在占地面积大。固化体内重金属不稳定等缺点。针对这一问题，近年来提出了用高效稳定剂进行无害化处理的概念[2]。

3.2 填埋和堆放

填海曾经是电镀污泥处置的一条途径[3],但为了保护海洋，美国和欧美都相继禁止了固体废物填海处置，因此目前电镀污泥等固体废物的主要处置办法为安全填埋。电镀污泥的主要污染成分Cr(OH)3，当暴露于空气中，能在碱性条件下，被空气中的O2氧化，使Cr3+可逆性转变成Cr6+，电镀污泥若不加处理而任意堆放填埋，受到风吹雨淋，会致使污染扩散，给环境带来更加严重的后果。

3.3 回收电镀污泥中的重金属

在电镀污泥中回收重金属的方法主要有[4-6]：浸出-沉淀法、电解法、熔炼法、氢还原分离法等。

浸出-沉淀法主要有酸浸和氨浸两种工艺。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属有较好的浸出效果，但对杂质的选择性较低；氨浸法则对铬、铁等杂质有较高的选择性，但对铜、锌、镍的浸出率较低。目前国内外主要采用氨浸。氨浸法主要利用在弱酸条件下NH3-(NH4)2SO4体系中金属元素生产的不同的产物将其分离[7]。采用氨络合分组浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶回收工艺，可从电镀污泥中回收绝大部分有价金属，铜、锌、镍、铬、铁的总回收率分别大于93%，91%，88%，98%，99%[8]。

电解法主要针对含Fe(OH)3和Cr(OH)3组分的污泥，武汉冶炼厂将一定量的水和H2SO4加入到污泥中，沸腾后静止、过滤，滤液移至冷却槽，在滤液中加入1~2.5倍的硫酸铵，生成Cr2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根据铬矾和铁矾溶解度的不同而达到铬、铁的分离，可回收90%以上的铬。

熔炼法主要以回收电镀污泥中的铜、镍为目的[9]，以煤炭、焦炭为燃料和还原物，辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥，炉温在1300℃以上；熔炼以镍为主的污泥，炉温在1455℃以上。

3.4 材料化技术

电镀污泥的材料化技术是指利用电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料，制作肥料，或者其它材料的过程。

烧砖法是真正能够大量消纳污泥的电镀污泥处置和利用方法。龙军等人[10]将电镀污泥与黏土按一定比例制成红砖和青砖并对样品进行浸出实验，结果表明青砖浸出液中午Cr6+检出，是安全可行的，但要采用合适的配比，否则其它金属的浓度可能超过国家标准。

含锌、铜的氢氧化物污泥可以加工制成锌、铜复合肥[11].研究表明，锌、铜复合肥能促进早稻的前期生长，而且能够提高水稻叶片中叶绿素含量，对减轻早稻僵苗，有明显作用。

4 分析与展望

电镀污泥的成分和性质十分复杂，其有效处理一直是研究的重点和难点，目前通行的固化污泥的做法，存在着再次污染环境的危险。因此，开发适应可持续发展的电镀污泥处理方法是迫切的，而电镀污泥资源化利用是进展最为迅速的。其中生物技术在环境污染治理方面已显现强大的优势，生物方法将为电镀污泥处理提供新的发展方向。

参考文献：

[1]贾金平，杨骥.电镀重金属污泥的水泥固化/稳定化处理[J].上海环境科学，1999，,1（5）：229-232.

[2]赵由才等.危险废物处理技术[M].北京：化学工业出版社，2003

[3]王伟等.我国的固体废物处理处置现状与发展[J].环境工程，2003,21（4）:44~47

[4]梁俊兰.从电镀污泥中回收镍[J].有色冶炼，1999,28（6）：46-48.

[5]陈凡植，张岸飞等.含铜镍电镀污泥的综合利用[J].环境与开发，2001,16（1）：20-25.

[6]陈凡植，陈庆邦.从铜镍电镀污泥中回收金属铜和硫酸镍[J].化学工程，2001,29（4）：28-33.

[7]祝万鹏，杨志华，关晶等.多组分电镀污泥酸浸出液中铁的分离[J].化工环保，1997,17（1）：6~11

[8]祝万鹏，杨志华，李力佟.溶剂萃取法提取电镀污泥浸出液中的铜[J].环境污染于防治，1996,18（4）：12~15

[9]李红艺，刘伟京，陈勇.电镀污泥中铜和镍的回收和资源化技术[J].中国资源综合利用，2005，3（12）：7~10

[10]贾金平等.富铁电镀污泥合成磁性探伤粉的研究[J].上海环境科学，1996,15（4）：31~33

[11]张锡明.浅谈电镀污泥的金属回收和无害化处理[J].资源节约和综合利用，1990，（3）：41~44

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