生物油燃料優勢和缺點范文

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篇1

動植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通過酯交換法制備的脂肪酸單烷基酯，工業上應用主要是脂肪酸甲酯，俗稱為第一代生物柴油。生物柴油是指天然油脂制備的柴油，也可以是其他柴油，若以動植物油脂為原料通過加氫裂解工藝生產非脂肪酸甲酯生物柴油，稱為第二代生物柴油。若以脂肪酸甲酯為代表的生物柴油需達到“GB/T20828-2007柴油機燃料調合用生物柴油（BD100）”標準指標；若是非脂肪酸甲酯生物柴油需達到石化柴油相應的《輕柴油》（GB252-2000）技術要求指標。

一、第一代生物柴油發展現狀及酯交換法工藝存在的問題

各種動植物油、草本植物油、木本植物油、動物油、廢棄油脂（如地溝油、泔水油）、藻油等都可用來加工生物柴油。

生產生物柴油主要采用動植物脂類的可再生資源，能夠通過各種催化和化學方法轉化為適宜碳鏈長度的可再生液體燃料。目前利用油脂制備液體燃料的主要方法是酯交換法，經過多年的發展，酯交換法已形成比較完備的技術體系，在歐美國家主要以大豆油、菜籽油生產生物柴油，生產工藝相對成熟，產品質量穩定，已部分進入石油市場彌補石化柴油的不足。

我國不同于歐美國家，我國人多地少的國情，決定了生物柴油原料的發展應遵循“不與人爭糧，不與糧爭地”的原則，利用非糧作物和林木質物質生產生物質液體燃料。近期主要利用回收的廢油脂生產生物柴油，目前已經形成產業，我國每年產廢油脂的數量是巨大的，利用大中城市回收的廢油及餐飲廢油制備生物柴油，以此廢油作原料可以降低生物柴油生產成本；又是綜合利用工業廢油及其他廢油，使廢物資源達到經濟與環保的目的。

發展生物柴油產業可以增加一條由可再生資源生產清潔柴油的渠道，但是其瓶頸問題是產品的質量和價格，不能參與石油市場競爭，與石化柴油缺乏競爭力。所以積極開發降低生產成本，提高油品品質的研究，采用廉價的原料，通過技術創新、生產工藝進一步優化、改進、提高產物綜合利用值，以獲取低成本、高質量的生物柴油，是我國生物柴油生產技術的發展趨勢。生物柴油生產工藝及采用原料可導致生物柴油生產成本有較大差異，在一定程度上限制了生物柴油技術的推廣及應用，因此在制備工藝及配套裝置上，著重研究適合各種不同的原料，特別是對于游離脂肪酸含量較高的油脂，如各種餐飲廢油、地溝油、酸化油等，不能直接通過酯交換反應制備生物柴油而開發出比較適宜的技術先進適用和經濟有利合理的工藝路線，不但能夠增加新建生物柴油企業的經濟效益，還能夠推動生物柴油產業的大力發展，普及應用。

目前動植物油脂通過酯交換法制備的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品種單一、工藝復雜、設備繁多、反應過程使用過量甲醇，后續工藝必須有相應的甲醇回收裝置；能耗高、色澤深；油脂原料中的游離脂肪酸及水嚴重影響生物柴油的收率及品質；油脂中的不飽和脂肪酸在高溫下容易變質，酯化產物難以回收；成本高，生產過程有廢堿液、廢酸液排放造成環境二次污染等問題。常規工藝制備的脂肪酸甲酯，由于自身性質決定的缺陷在實際應用中還存在一定的問題：如①低溫流動性差，冷凝、冷濾點較高，不能在氣候寒冷地區及冬季使用；②分子結構中含有氧官能團造成熱值較低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度較高，為5-10mm/s-1，在柴油中輸送困難，使其供油不充分；④密度較高，為0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃燒；⑤儲存穩定性差，容易發生氧化變質等問題。又因動植物油脂資源少、價格高，制約了生物柴油的實際應用及產業化的大力發展。

天津市迪創生物能源科技有限公司研發的“環保型提煉清潔液體燃料真空催化改質裝置”是具有自主知識產權的生產第二代生物柴油的技術裝置，解決了上述的這些問題。

二、第二代生物柴油轉化機理

從總體來看，通過第一代酯交換工藝生產的脂肪酸甲酯，其對原料油品的要求較高，同時副產甘油，加大了產品分離的提純難度，增加了生產成本，又由于第一代生物柴油在使用過程中的弊端，研究者們通過第一代生物柴油進行加氫脫氧，異構化反應，得到類似柴油的烷烴，形成了第二代生物柴油。與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有優異的調和性質和低溫流動性等特點，適用范圍更廣泛。國外已開始逐漸進入工業應用階段，為生產超清潔柴油奠定了基礎。在我國只停留在試驗研究階段，迄今為止還尚未有進入工業化生產的企業，第二代生物柴油是未來生物柴油的主要發展方向。

動植物油脂作為可再生資源，由于其結構特點中含有與柴油相似的脂肪酸長碳鏈，使其作為石油資源的替代品成為可能。

廢油脂的主要成分還是動植物油的成分，動植物油中所含的脂肪酸（無論是飽和或不飽和）絕大部分為偶碳直鏈的，主要脂肪酸有C12、C14、C16、C18、C20和C22等幾種，其他的脂肪酸含量很少，這些脂肪酸鏈長度與柴油碳數非常接近，這也是作為生物柴油的重要依據，而長碳鏈在高溫條件下會發生分解、斷鏈、產生小分子烴類。動植物油脂通過熱裂解、催化裂解和催化加氫可得到烴類產物，能有效地利用油脂結構的特點，作為石化原料的補充，生產小分子的烴類等有機化工原料，或轉化為新型燃料——生物柴油。這為廢棄油脂的資源化利用又開拓了新的途徑。

催化加氫裂解的過程是石油化工行業常用的工藝過程，對提高原料的加工深度，合理利用石油資源、改善油品質量，提高輕油收率等具有重要意義。第二代生物柴油利用催化裂解技術進行加氫處理，從而得到與柴油相似的烷烴。

動植物油脂的主要成分是脂肪酸甘油酯，在催化加氫條件下，甘油三酯、單甘酯及羧酸在內的中間產物，經加氫脫羧基、加氫脫羰基、加氫脫氧反應生成正構烷烴的最終產物是C12-C24正構烷烴，副產包括丙烷、水和CO、CO2。由于正構烷烴的熔點較高，使得所制備的生物柴油的濁點偏高，低溫流動性差，再通過加氫異構化反應，將部分或全部正構烷烴轉化為異構烷烴，從而提高其低溫使用性能。

催化加氫裂解是指在高溫、高壓、有氫氣存在的條件下進行加氫裂化，催化加氫裂解能夠得到高品質的燃料油，其燃油性能甚至超過常規的石化柴油，但是加氫過程使用高熱值氫氣，自身就是高熱值燃料，將其轉化不可燃燒的水，不僅操作成本高，也是一種資源的浪費。目前在我國經濟上可行制備生物柴油的主要原料是高酸價油脂、廢棄動植物油脂，分布相對分散，原材料集中相對困難，而且設備投資大，比較適宜石化煉油企業大規模生產。因此該法在我國近期還不太適用，高溫、高壓、催化劑昂貴，不適宜中小型規模的企業采用。

三、供氫催化裂解改質工藝生產第二代生物柴油技術的先進性

催化加氫裂解是一種有應用前景的油脂轉化燃料油技術，即生產第二代生物柴油的技術。是將生物油脂通過供氫催化裂解改質制備生物液體清潔燃料，是開發生物柴油替代燃料的又一條途徑，是一種新能源的生產方式，與目前第一代生物柴油的酯交換法制備工藝相比較有其獨有的優勢。

根據中華人民共和國第200920151218.8專利，名稱“環保型提煉清潔液體燃料真空催化改質裝置”的實用新型專利技術，授權公告日：2010年1月27日，生產第二代生物柴油。該項專利技術被國家知識產權局評為“2011年度10項優秀專利”。

該裝置是應用第二代生物柴油的轉化技術提高油品質量的裝置，克服了第一代生物柴油現有技術存在的生產成本高、工藝過程復雜，對環境造成二次污染的缺點；又因動植物油資源少、價格高，制約生物柴油的實際應用及產業化的大力發展。而第二代生物柴油研究的重點是擴大油脂資源和其他可利用資源的應用范圍，根據原料的性質，提煉清潔液體燃料真空催化改質的轉化方法和提高生物柴油油品品質的技術。

該裝置是采用先進的催化裂解技術，將裂解釜中液相懸浮床流態化與精餾塔固定床催化改質提煉燃油耦合同一裝置體系，將二步聯產法工藝改為一步分流法，簡化工藝流程，減少中間環節，有利于節能和節省設備投資；采用催化裂解、改性提質、技術先進適用，經濟有利合理，從而獲得符合國標的高品質清潔液體燃料。催化加氫脫氧，降低生物柴油的氧含量，提高其能量密度；加氫異構化，提高油品低溫性能，同時保持高十六烷值、辛烷值，避免了傳統工藝酯交換法的缺點。

采用供氫催化裂解改質是運用本裝置的核心技術，是第二代生物柴油新的一種轉化方式。本項目的供氫催化裂解技術不同于高溫熱裂解、催化裂解和催化加氫，有自己獨有的優勢。其特點是：在廢油脂中加入一定量的具有供氫效果的化合物，也能起到氫氣存在的同樣效果，這些化合物能在熱反應過程中提供活性氫自由基，有目的地抑制自由基縮合，從而提高裂化反應的苛刻度，增加中間餾分油產量。供氫催化裂解是在常規裂化工藝基礎上加入具有供氫效果的溶劑，使反應過程中液體供氫劑釋放出的活性氫與生物油脂熱解過程中產生的自由基結合生成穩定具有協同效應的低分子，從而抑制自由基的縮合，可提高熱裂解反應的速率，防止結焦，增加輕餾分汽油和中間柴油餾分的收率。

塑料是碳氫化合物，塑料裂解油中含有大量氫原子，H/C原子比相對較高，加熱時揮發分也比較高，為了獲得廉價的氫氣，廢塑油、橡膠油與廢油脂加熱共熔裂解，富有優勢互補的協同效應，富含氫的塑膠中含氫基團在反應過程中會向動植物油裂解產物進行加氫轉移，塑膠裂解油在油脂裂解中起著供氫作用，是主要的供氫者，油脂中的含氧化合物最容易加氫脫氧，很快反應生成烴和水，同時伴隨脫羧基、脫羰基、異構化反應實現加氫裂解，使動植物油裂解為柴油，少量汽油餾分，具有很高的十六烷值、辛烷值和較低的硫含量和芳烴，可單獨使用或與柴油任一比例摻合使用，是一種優質的石化燃料的替代品。該技術已在天津中試裝置進行中試，其產品能達到國標要求指標，技術成熟。由于利用垃圾中的廢料為原料，原料易得且價廉，既減少對環境的污染，又能獲得可利用的豐富資源，生產成本較低，有巨大的經濟效益和環境效益，目前在石油燃料市場競爭中有很強的競爭力。

供氫催化裂解工藝與酯交換工藝技術對比其先進性是：

1 用于制備生物柴油的原料：酯交換工藝對其原料中游離脂肪酸的質量分數要求最為苛刻，無論任何油脂都要進行脫酸、脫膠處理；供氫催化裂解工藝對原料中的游離脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脫酸、脫膠就可作原料使用，從而減少了脫酸、脫膠質對油的損耗，擴大了對原料的使用范圍，更加適合我國生物柴油原料來源廣、適用性強、性質不穩定和游離脂肪酸質量分數高的現狀。該法具有很好的工業前景。

2 酯交換工藝合成的脂肪酸甲酯中含有氧和各種雜質，同時由于脂肪酸甲酯在化學組成方面不同于石化柴油，不能長期儲存，在其與油接觸時會使油污染，酯交換工藝合成的脂肪酸甲酯雖然低硫、低芳烴，符合其清潔柴油發展方向，但其比重大、熱值低、穩定性差，不能擴大柴油產量和清潔油品升級換代，只能低比例與石化柴油混合使用，從而限制在石化柴油中的大量應用；而供氫催化裂解工藝制備的生物柴油低硫、低芳烴，符合清潔柴油發展方向，同時產品的比重小、熱值高、穩定性好、低溫性能好，可適應多種環境條件，全年都可使用，即使在-20攝氏度以下氣溫極低地區也能夠使用。因此，供氫催化裂解工藝不僅成為生物柴油發展的主要方向，而且也是為將來石化柴油提供升級換代的途徑。

3 供氫催化裂解法與酯交換法制備生物柴油相比，催化裂解的產物組成發生了根本變化，通常得到的是烷烴、烯烴、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于這些化合物的物化性質與柴油十分接近，發熱值、黏度、密度、閃點、餾程等主要指標都能達到國標無鉛汽油和輕柴油相應的指標要求。

4 供氫催化裂解工藝不需要對原料進行脫酸、脫膠質等預處理步驟，沒有副產物甘油和甲醇回收的問題，只存在裂化一道工序，工藝設備簡單，生產用工、設備投入、原材料成本大為減少，在生產成本和燃油性能上占有優勢，在現有技術及目前石油市場競爭中，在沒有國家政府現行政策資金補貼的情況下仍具有很強的競爭力。

5 采用懸浮床流態化反應器、固定床塔式反應器、隔板節能精餾塔、管式加熱爐及自動排渣裝置系統連續化生產，副產品回收利用，無“三廢”污染物排放，是一種清潔生產工藝。

四、第二代生物柴油發展前景

生物柴油作為一種可再生與環境友好的清潔燃料，將成為石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常規酯交換法制備的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、動物油脂及餐飲地溝油等為原料通過酯交換工藝生產脂肪酸甲酯（FAME），生產過程中同時副產甘油。這一技術比較成熟，已部分進入市場彌補石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基礎上，第二代生物柴油是以動植物油脂為原料通過催化加氫裂解工藝生產的非脂肪酸甲酯生物柴油。與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有優異的調和性質和低溫流動性能等優點，明顯優于第一代脂肪酸甲酯，適用范圍更加廣泛，是未來生物柴油的主要發展方向。目前國外第二代生物柴油已經進入工業生產和應用階段，為生產超低硫清潔柴油奠定基礎。從目前來看，植物油作為石油替代資源的成本較高，因此植物油的開發利用受到制約。但是從長遠來看，由于石油資源不斷減少以及日益嚴格的環保要求，開發可再生的綠色替代能源是必然趨勢。我國每年的廢食用油和其他碳氫廢油的資源十分豐富，這也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用廢棄動植物油脂和碳氫廢油生產第二代生物柴油，清潔汽油，認真提高廢油資源的綜合利用，符合循環經濟發展思路，不僅對于緩解燃油的緊缺局面起到了一定的補充作用，而且對于新增企業經濟效益和環境效益將是巨大的。

據測算，該項目投資500萬元即可投產。按全年生產生物柴油產品10000噸，所需原料為12500噸，料油市場價格按其平均價格4800元/噸計算，年凈利潤總額可達1211.90萬元，投資利稅率可達21.78%，投資回收期為半年。另外，本項目有較強的抗風險能力。正常生產年份以生產能力利用率表示的盈虧平衡點為12.86%。計算表明，當項目正常生產年份的生產能力利用率達12.86%時，可不虧不盈，即當年生產第二代生物柴油1286噸，即可保本。發明人馮善茂表示，他本人以及他所在單位愿意向廣大企業和個人提供技術合作與咨詢。

五、聯手共創，打造生物柴油低碳時代

第二代生物柴油的發明人馮善茂及他的研發單位天津市迪創生物能源科技有限公司是擁有可再生生物質能源自主知識產權的科技型企業，從20世紀90年代初就從事可再生能源生物液體燃料的研究，不用國家一分錢，將自己的經濟收入全部投入到科學研究工作中，在堅持不懈的努力下，取得多項發明成果，在生物液體燃料中相繼發明了①“環保型生產生物柴油的酯化裝置”（ZL200620149130.2）、②“節能環保型生物柴油粗酯精制裝置”（ZL200820136768.1）、③“環保型提煉清潔液體燃料真空催化改酯裝置”（ZL200920151215.8）等，其中①、②兩項專利技術在2009年第9屆香港國際專利發明博覽會上均榮獲發明金獎；“節能環保型生物柴油粗酯精制裝置”的學術論文（成果）在2010年國際交流評選活動中被評為“世界重大學術思想特等獎”；“環保型提煉清潔液體燃料真空催化改酯裝置”（ZL200920151215.8），該項專利技術被國家知識產權局評為“2011年度10項優秀專利”。上述3項專利是針對現有技術存在的不足，并根據國內、國外比較成熟的工藝，經過多年的科學研究與實驗而研制開發出具有節能環保、產業延伸、生產鏈接的生物柴油配套技術與裝置。根據當前我國能源的緊缺狀況，燃料油品的市場需求及用戶生產者的要求，生物柴油升級換代的第二代生物柴油應運而生，為了使生物柴油新興產業持續發展，實施產、學、研結合，天津市迪創生物能源科技有限公司與山東濰坊春泉環保設備有限公司已簽訂長期合作合同，建立“資源綜合利用科研實驗基地”，加快生物質燃料的研發與設備開發，加快適用技術的專利轉化，使生物柴油新興產業健康穩步發展。充分發揮山東濰坊春泉環保設備有限公司制造壓力容器與設備的專有技術與優勢，專業生產生物柴油與生物質煉化的專用設備。中國首套第二代生物柴油的全整套的中試煉化設備，在山東濰坊春泉環保設備有限公司投資、加工落成，已于今年5月試車投產，這標志我國第二代生物柴油生產技術開發成功，首套裝置在山東落成投產。

該裝置，采用供氫催化、裂解改質生產低凝生物柴油的工藝，裝置適用范圍廣泛，既可用植物油、動物油又可用廢棄油脂、廢機油、廢塑料油及石化煉廠的廢料，經過裂解改質后都可轉化為替代石油的燃料油品。

篇2

關鍵詞：微藻 生物燃油 快速熱解 直接液化 新型液化技術

生物質能源作為一種清潔的低碳燃料，其含硫和含氮量均較低，同時灰分含量也較小，所以燃燒后SO2、NO和灰塵排放量比化石燃料小得多，是可再生能源中理想的清潔燃料[1-3]。微藻生物質與能源植物相比，具有光合作用效率高、環境適應能力強、生長周期短和生物質產量高的優勢。目前，微藻培養和收獲方面，國內外學者已進行大量研究，包括微藻的藻種篩選、基因工程構建高產油藻株，優化培養法提高油脂含量，以及微藻細胞的采收技術等方面。相對于微藻培養與收獲方面的研究，如何將微藻轉化為性能良好的燃料油也是微藻能源化應用中的重要課題。本文對微藻生物燃油制備技術的研究進展進行綜述。

一 、快速熱解液化技術

生物質熱解和液化是常用的生物質油制備方法。從對生物質的加熱速率和完成反應時間來看，生物質熱解工藝基本可以分為慢速熱解和快速熱解兩種類型。在快速熱解中，當完成反應時間極短 （

快速熱解生產過程在常壓下進行，工藝簡單成本低、反應迅速、燃料油收率高、裝置容易大型化，是目前最具開發潛力的生物質液化技術之一。但快速熱解需要對原料進行干燥和粉碎等預處理微藻含水率極高 （濕藻通常為 80～90%） 水的汽化熱為40.8kJ/mol （2260kJ/kg） 比熱為4.2kJ/（kg ） 使水汽化的熱量是把等量水升溫100所需熱量的近5倍，故該預處理過程會消耗大量的能量，并極大地增加了生產成本，使快速熱解技術在以微藻為原料制備生物油方面受到限制。

二、直接液化技術

生物質直接液化又稱加壓液化，生物質在有合適催化劑，介質存在下，在反應溫度 200～400℃反應壓力5～25 MPa反應時間為2 min至數小時條件下進行液化。Apell等[16]在350℃下，使用均相碳酸鈉為催化劑，在水和高沸點蒽油甲酚等溶劑混合物中，用14～24MPa 壓力的CO/H2，混合氣將木片液化，獲得了40%～50%的液體產物。Dote等[17]在300℃下，以Na2CO3為催化劑對葡萄球藻進行高壓 （10 MPa N2加壓） 液化，所得液態油達干重的57%～64%油質與石油相當。Minowa 等[18]采用液化法將含水量為78.4%的鹽藻細胞直接轉化為油。所得油的產量可達到有機成分的37% （340℃，60min） 品質與日本標準2號燃油相當，該實驗結果還表明，除所含脂類外，其他藻細胞組分 （蛋白糖類等） 都可轉化成油，所用參數條件 （溫度、時間和Na2CO3加入量） 對油產量無明顯影響，但溫度對油的性質影響很大。Matsui等[19]在不同溶劑中考察了催化劑對螺旋藻液化的影響。結果表明，Fe（CO）5-S催化劑有利于提高螺旋藻的液化產率適量的水含量有利于提高生物油的產率和品質。Sawayama等[20]在溫度300～350℃壓力 2～3MPa反應時間0.1～1h以Na2CO3為催化劑，無還原氣的條件下，比較了不同原料組成對液化產率以及產物品質的影響。實驗結果表明，葡萄球藻的液體產率和熱值均高于橡樹木，藻類的液化效果優于木材。Yang等[21]對受污染水體中的微囊藻（Microcystis virid）進行了高壓液化 （340℃，20MPa，30min） 研究，得到高產率、高品質的液化油，最大油產率為 33%。

以水為反應介質的直接液化方法。水熱液化尤其適合微藻等高水分含量的原料制備生物油，國內外研究者主要采用該技術進行微藻直接液化制備生物油研究[22]。YU等[23]以含水 80 的小球藻粉為原料進行了水熱液化研究。研究表明，生物油收率約 35% （干重） 油收率隨著反應溫度和反應時間的增加而更高， 初始氮氣壓力大小對油產量沒有顯著的影響。Jena等[24]以螺旋藻和地毯工業廢水養殖的混合微藻為原料進行直接液化實驗研究。結果顯示，生物油產率為30～48%催化劑的加入增加了油產量。在反應條件為有機固體濃度20%，反應溫度350℃，反應時間60min，碳酸鈉含量5%（質量分數）時可得到最高油產率為48%，熱值30～36MJ/kg，黏度為23～27cSt （1cSt=1mm2/s）。Ross等[25]利用高壓間歇反應器對小球藻和螺旋藻兩種低脂肪含量的微藻進行了直接液化。 結果表明， 較高的液化溫度和高脂含量的原料有利于提高生物油產率，使用有機酸催化劑的油產率高于使用堿催化劑的油產率。在350℃ 條件下，使用醋酸作為催化劑可獲得最高油產率為19.5% （小球藻）和15.7%（螺旋藻）。催化劑對于提高油產率的作用趨勢為： CH3COOH>HCOOH>KOH>Na2CO3，而在反應體系添加一定的有機物質的基礎上，使用碳酸鈉作為催化劑可獲得最高油產率為27.3%（小球藻）和20.0%（螺旋藻）。生物油產率： Na2CO3>CH3COOH>KOH>HCOOH，對制備的生物油進行分析表明，所得生物油典型組成為碳70～75%， 氧10～16%，氮4～6%， 高位熱值為33.4～39.9MJ/kg。生物油含有芳香族碳氫化合物，含氮雜環化合物以及長鏈脂肪酸和醇等， 僅有40%左右的成分沸點低于250℃。Zhou等[26]以滸苔為原料進行了水熱液化制備生物油研究。結果表明，在反應溫度 300℃，反應時間30min，加入5% （質量分數）Na2CO3條件下，可獲得最高生物油產量為23.0%（質量分數）。所得生物油是包含酮類、醛類、酚類、烯類、脂肪酸、酯類、芳香烴和含氮雜環化合物的復雜的混合物，高位熱值為28～30MJ/kg。張士成等[27]發明了一種將藻類水熱液直接液化通常需要通入高壓氣體，使用溶劑對設備有一定要求，成本較高等缺點使其應用受到一定限制，但對于含水率高的藻類生物質，使用直接液化技術不需要進行脫水和粉碎等高耗能步驟反應條件比快速熱解要溫和，且濕藻的水能提供加氫裂解反應所需的H有利于液化反應的發生和短鏈烴的產生。與快速熱解相比能夠獲得高產率高熱值，黏度相對較小，穩定性更好的生物油。因此，直接液化將會是微藻熱化學轉化制備生物油發展的主流方向 極具工業化前景

三、新型微藻液化制備生物燃油技術

近年來，微藻熱化學液化制備生物油技術受到社會的廣泛關注。為了提高微藻制備生物油的轉化率，降低生產過程的能耗和成本，國內外研究者嘗試利用多種新型液化工藝進行微藻熱化學液化制備生物油的實驗研究。

1.超臨界液化技術

生物質超臨界液化是將溶劑升溫，加壓到超臨界狀態作為反應介質，生物質在其中經過分解、氧化、還原等一系列熱化學反應，液化得到生物油和氣，固產物的一類特殊的直接液化工藝技術。利用超臨界流體作為反應介質，具有高溶解性和高擴散力，可有效控制反應活性和選擇性及無毒的特性使微藻的超臨界液化具有反應快速，環境更友好產物易于分離，液體產率高等優點，符合綠色化學與清潔生產發展方向，將其作為無催化微藻液化制備生物油技術進行深入研究具有重要的實用意義。秦嶺[28]在高溫高壓反應釜中進行亞/超臨界水直接液化杜氏鹽藻制生物油過程的研究。微藻在超臨界水中的液化率為 89.37%，油產率為29.04%。 鄒樹平[29]以水作為溶劑，對鹽藻進行了亞/超臨界水中的直接液化研究。研究結果表明，當以水作溶劑，料液比為4g原料/100mL水，反應溫度340～380℃，反應時間60min時，可獲得較高的液化率與油產率，最高油產率近40%。

2.溶劑催化液化

生物質熱催化液化是采用催化劑和液化劑，在常壓和中溫下實現生物質快速液化，轉化為相對分子質量分布廣泛的液態混合物的工藝技術，產品不僅可替代傳統石油化學品，還可與異氰酸酯合成用途廣泛的聚氨酯。該工藝在常壓下進行，反應條件溫和，設備簡單，且原料無需干燥，減少了預處理過程的能耗，十分適用于含水量高的藻類液化。鄒樹平等[30]以杜氏鹽藻為原料，乙二醇為液化介質，濃硫酸為催化劑進行熱化學液化反應。結果表明，液化溫度，停留時間與催化劑用量及其交互作用對液化都有顯著影響。最佳工藝條件為，催化劑用量2.4%，液化溫度170，停留時間33min，在此條件下液化率達到 97.05%。所得生物油的主要成分為苯并呋喃酮，有機酸甲酯和C14～C18。因此，利用微有機酸羥乙基酯熱值為28.14MJ/kg 產品含氧量高，需要進一步改性才能高端應用。

3.微波裂解液化技術

生物質的微波裂解液化是利用微波輻射熱能在無氧或缺氧條件下切斷生物質大分子中的化學鍵，使之轉變為低分子物質，然后快速冷卻分別得到氣、液、固三種不同狀態的混合物的工藝技術。整個反應過程是復雜的化學過程，包含分子鍵斷裂異構化和小分子聚合等反應，生物質的微波裂解過程只需較短的時間且有選擇性，無需高耗能的粉碎等預處理步驟，加熱效率和生物油收率較常規加熱方式高，是一種極具發展潛力的新型生物質液化技術。國內外對生物質微波裂解的研究表明，微波場有利于生物質熱解，微波裂解是一種加熱速率快效率高的技術。在微波作用下傳熱和傳質均為由內及外發生，有效抑制了二次反應，提高了液態和氣態產物的產率，也提升了所得生物油和固體炭的品質[31]。萬益琴等[32]在較為成熟的生物質微波裂解技術基礎上，以自行制備的小球藻為原料，微波加熱熱解經干燥的海藻產品，在只消耗少量電能的情況下獲得大量生物油，生物油產率相對較高，達到 44.79%。該油可在自然條件下分層成為可直接燃燒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，微波裂解海藻是一種低成本、快速、高效制取海藻生物燃油的方法，為海藻生物油的規?；a提供了手段。

4.共液化技術

生物質與煤、塑料廢棄物等物質共液化是將生物質與煤、塑料等物質按一定的比例混合 在溶劑和催化劑存在情況下進行直接液化反應制取液體燃料的工藝技術。液化過程中原料之間存在協同效應，生物質富含氫，在反應過程中可將氫傳遞給共液化的物質，而本身物理和化學性質發生了很大變化，共液化減緩了反應條件的苛刻度，提高了反應轉化率和油產率，改善了產品的質量。共液化對實現煤、塑料廢棄物等物質溫和液化有重要的意義，并且可充分利用再生能源，緩解能源緊張，還能妥善處理部分固體廢棄物，在環保方面具有積極的意義。曹洪濤等[33]在超臨界和亞臨界水條件下進行了一系列生物質和塑料單獨及共液化實驗 油產率最高可達到60%。研究表明，生物質和塑料在共液化過程中具有協同作用，能夠提高反應轉化率，提高油產率，減緩反應條件的苛刻度。Ikenaga N等[34]采用1-甲基萘作溶劑，以Fe（CO）5-S和 Ru3（CO）12為催化劑，在H2存在條件下，利用小球藻螺旋藻和沿海藻分別與煤進行了超臨界共液化的研究，小球藻與Yallourn煤1：1混合反應，在400 S/Fe=4 Fe（CO）5-S下，獲得了 99.8%的轉化率和 65.5%的正己烷可溶物，螺旋藻和沿海藻在鐵催化劑作用下得到了相近的結果。

四、結語與展望

我國耕地有限，但擁有廣闊的鹽堿地、灘涂和荒漠土地資源，可規?；谩Ｅc其他油料作物相比，利用微藻培養積累的油脂生產生物柴油不僅用地面積最少，而且不占用耕地。因此，只有發展微藻培養生產生物柴油才最有可能滿足我國未來運輸燃料的供應。同時微藻，特別是海水微藻培養還可以利用灘涂地和海水資源，有效規避發展生物能源存在“與人爭糧、爭地和爭水”的矛盾。

通過熱化學液化技術獲得高產率的生物油，可以實現微藻全株資源化利用。從環保角度和能源供應角度來講微藻熱化學液化制備生物油都具有非常重要的意義。直接液化技術反應溫度較快速熱解低、原料無需烘干和粉碎等高耗能預處理過程、且能產生更優質的生物油，將會是微藻熱化學液化制備生物油發展的主流方向。目前在藻類生產燃料方面，還有許多困難和問題需要解決，具體包括：適于藻類液化反應系統的設計、液態產物的分離和收集、 液化過程中固體和氣體產物的回收和循環利用、能耗的降低等。因此，有必要進一步加強開展這方面的研究和開發工作。

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篇3

專家估計到2040年，全球大型油田將開采殆盡，而開發小型油田又會大幅提高油品的成本。此外，大量燃燒化石燃料所排放的二氧化碳會阻礙地面輻射熱的散逸，造成溫室效應，破壞全球生態的平衡。

為了讓人類在地球上能永續發展，尋求可行性的再生能源已成為重要且迫切的議題。目前專家們研究的范圍包括風能、水力能、太陽能、生物能源等。根據國際能源總署統計。生物能源是目前最被廣泛使用的再生能源，它是指由生物產生的有機物質，經由直接或轉化技術所產生的可利用能源。

生物能源是由植物利用太陽能把空氣中的二氧化碳及土地中某些元素固定后所合成，因此只要有太陽和土地，就可以持續地種植作物，源源不絕地生產有機物質，再轉化成永不耗竭的生物能源。由于植物在生長過程中會吸收二氧化碳再轉化成生物能源，而生物能源使用后所排放的二氧化碳的量不會超過植物生長所吸收的二氧化碳，因此可達到碳循環的平衡。永不耗竭和碳循環平衡就是使用生物能源的兩大優點。

一、微藻

微藻可利用光合作用把空氣中的二氧化碳固定，轉化生成油脂。專家們認為利用微藻做為生物柴油的來源，是可行的選擇。

(一)微藻油脂的生產

目前生物柴油的大部分原料來自植物，如大豆油、油菜籽油、棕櫚油等。由于這類油脂多是食用油，在供應量上有其限制，因此尋求永續且滿足大量需求的穩定來源是必要的。專家們發現利用微藻做為生物柴油的來源，是可行的選擇。

如同其它植物，微藻利用光合作用把空氣中的二氧化碳固定，轉化生成油脂。一般來說，微藻生產油脂的速率比植物快，在經濟與時間成本考量上是頗具競爭力的。微藻的含油量視不同屬種而有差異，事實上很多微藻是不產油的。一般產油微藻的含油量約為藻體重量的20～50％，而某些特殊藻種甚至高達80％。因產油速率的快慢取決于微藻的生長速率，所以選擇高產油速率的微藻是第一要務。

(二)微藻培養系統

微藻培養系統可分成開放式和密閉式兩種，其選擇需要考慮許多因素，如微藻的生物特性、氣候狀況、目標產物種類與土地、人工、能源、用水、營養源等各項成本。

1、開放式微藻培養系統：開放式系統大致有4種型態，分別是大型池、開放式槽體、圓形培養池及跑道型培養池。每種類型各有其優缺點，必須依據相關條件做為選擇培養方式的依據，以獲得最大的經濟效益。

開放式系統是在戶外利用陽光進行培養。這種培養方式在規模放大上容易。成本也較低，因此是量產的主要方式。開放式培養的缺點在于培養環境易受外界，如溫度、天氣、光照強度及光照周期變化的影響。也容易遭受其他藻種、細菌及原生動物的污染。因為開放式培養的環境因子較不容易控制，所以培養操作上有其困難度。

2、密閉式微藻培養系統：密閉式系統可在發酵槽、培養袋，平板光生化反應器及管型光生化反應器內培養，應用不同，所需系統也不同。密閉式系統可用于自營、異營或混營培養，而且在戶內或戶外都可實施。其培養環境控制較容易，因此產率較高，品質較穩定，后續分離純化所花費的成本也可減少。與前述系統相較，密閉式系統較不易被雜菌污染，且幾乎各種微藻都可適用，但有設備成本過高，規模不易放大等缺點。

(三)微藻培養技術

由于微藻生長必須進行光合作用，因此最主要的生長限制因子就是光。二氧化碳是進行光合作用時不可或缺的物質，也很重要。此外，氧含量控制、溫度控制、鹽度、養分，酸堿值、混合效果等也都對微藻的生長有重大的影響。

1、光：就自營生長的微藻來說，不論是培養于開放式系統或密閉式系統，光反應器設計的重點都在提高光的使用效率。目前在大規模培養藻類方面，開放式平面培養池仍是最普遍的系統。

一般在培養系統中，如果培養深度太深或微藻濃度太高，會造成光線分布不均，藻類無法有效吸收光能，致使培養效率降低。因此開發設備簡單、成本低廉、易放大且高光使用效率的新型光生化反應器.是微藻培養技術發展的重要方向。

2、二氧化碳：微藻體內含有40～50％的碳，生成1公斤的微藻細胞，需要1.5～2.0K斤的二氧化碳，碳對于微藻的重要性可見一斑。對自營微藻而言，本身能利用溶于水中的無機碳源，如CO2、H2CO3等進行生長。這些無機碳源的利用會因藻種和環境條件而異，例如螺旋藻可利用HC03一當做碳源，CO2則是微藻最普遍也是最通用的碳源。

CO2占空氣中的0.03％(v／v)，而且不易溶解于水中。在高濃度培養微藻時，所需碳源也會增加，因此在培養系統中，常會通入CO2與空氣的混合氣體以提供藻類充足的碳源。

氧含量：當微藻行光合作用時，二氧化碳會被微藻吸收并轉化為碳水化合物，且生成氧氣，使得培養系統中的含氧量隨之增加。研究報告指出。當氧含量過高時會抑制微藻的生長，因此降低培養環境中的含氧量有其必要性。

3、溫度：由于溫度的高低對生物體內的酵素作用有極大的影響，會影響微藻生長的速率。一般而言，太高的培養溫度會降低微藻光合作用的效率，把溫度控制在最適宜的范圍，有利于微藻的生長。

4、鹽度、養分與酸堿值：適宜的培養環境有助于微藻生長，因此供給足夠的營養源與最佳的培養鹽度及酸堿值是極為重要的。因為鹽度、養分與酸堿值的變化會影響微藻的生長代謝與生成物生成，控制這些變量也有其必要性。

5、混合效果：微藻培養系統中的混合援動程度.在生產高濃度微藻的程序中扮演著重要的角色。因為微藻在光照下進行光合作用。在無光照時則進行呼吸作用，所以光照的亮暗周期會改變光合作用和呼吸作用的比例，而影響微藻的生長。若提升培養系統的混合擾動程度，增加光照的亮暗頻率，可使微藻細胞快速反復地來回光區與暗區，而提升微藻的光合效率。

(四)微藻產油的現況與挑戰

利用微藻產油做為生物柴油來源的構想，早在1980年就有相關學者提出，但并未受到重視。直到近年來因原油價格的攀升，開發再生能源的意識逐漸提高，以微藻生產生物柴油的想法遂受到各界關注。目前許多產官學單位都已意識到，利用微藻生產生物柴油以取代目前的化石柴油是有其發展性的。

篇4

【關鍵詞】餐廚垃圾；無害化處理

1.項目建設背景及必要性

1.1項目建設背景

2012年4月19日，國務院辦公廳印發了《“十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃的通知》（[2012]23號），明確了“到2015年，直轄市、省會城市生活垃圾全部實現無害化處理，城市生活垃圾無害化處理率達到90%以上，全國城鎮新增生活垃圾無害化處理設施能力58萬噸/日”的主要目標，并進一步提出了“在已啟動餐廚垃圾處理工作的基礎上，繼續推動餐廚垃圾單獨收集和運輸，以適度規模、相對集中為原則，建設餐廚垃圾資源化利用和無害化處理設施”的建設任務。

1.2項目建設必要性

在相當長的一段時期內，國內餐廚垃圾主要作為城市近郊養豬的飼料。由于其來源復雜，極有可能引起疾病的傳播，現已被政府明令禁止。城市垃圾處理處置方法通常有焚燒和填埋，如果將城市生活垃圾進行焚燒，由于餐廚垃圾的水份含量常常高達90%左右，發熱量為2100～3100kJ/kg，和其它垃圾一起焚燒，不但不能滿足垃圾焚燒發電的發熱量要求（即5000kJ/kg以上），反而會導致燃燒爐燃燒不充分而產生二英；如果將生活垃圾進行填埋，同樣因為混入的餐廚垃圾水分含量高而不宜處理。因此餐廚垃圾有必要進行單獨無害化處理。

2.處理工藝確定

2.1XX市餐廚垃圾物理、化學性質分別見表。

以上數據分析表明，XX市餐廚垃圾具有以下特性：

a）含水率高，混合測試樣含水率高達87.07%。

b）易腐性，富含有機物，混合測試樣有機干物質高達92.8%。

c）油脂及鹽分含量高。

2.2餐廚垃圾處理工藝選擇

目前，餐廚垃圾處理工藝主要有填埋、焚燒、厭氧消化、好氧堆肥等，各處理方式的優缺點對比分析見表3。

根據表中各種餐廚垃圾處理方式優缺點的比較，結合XX市餐廚垃圾的特性，對XX市餐廚垃圾處理方式的選擇做出如下分析：

（1）高含水率的餐廚垃圾，往往成為填埋場垃圾滲濾液的主要來源；餐廚垃圾黏度大，分散性差，也不利于在填埋場攤鋪和壓實；此外餐廚垃圾有機物含量較高，填埋方式未對其進行有效的資源化利用，因此餐廚垃圾不適宜采取填埋工藝。

（2）高含水率的餐廚垃圾不宜采用焚燒工藝，因為含水率高會增加焚燒燃料的消耗；餐廚垃圾中含有的大量脂類物質在重金屬催化條件下生成二英，若處理不當易對環境造成嚴重的二次污染。

（3）堆肥適合于處理易腐有機質含量較高的垃圾，高含水率的餐廚垃圾在堆肥的過程中易將整個堆垛全部空間填死，空氣無法進入內部，致使微生物處于厭氧狀態，使降解速度減慢并產生硫化氫等臭氣。

（4）結合我國國情及XX市具體情況，相對其它餐廚垃圾處理方式，厭氧消化方式具有突出的優勢，主要體現在以下幾個方面：

① 厭氧消化后產生的沼氣是清潔燃料。

② 固體物質被消化以后，可以得到高質量的有機肥料或土壤改良劑。

③ 在有機物質轉變成甲烷的過程中實現了垃圾的減量化。

④ 厭氧消化產生的沼氣可以利用進行發電，減少了溫室氣體的排放量。

⑤可實現分離油脂資源化，厭氧微生物耐鹽毒性較強，且節省能耗。

以上分析表明：應用厭氧消化技術處理餐廚垃圾在生態環境方面具有突出的優勢，從能量需求、排放產物和運行過程對周圍環境衛生影響的角度看，厭氧消化技術能夠實現環境、社會和經濟效益的協調統一，對環境和經濟的可持續發展都具有重要的意義。

基于上述技術分析，推薦XX市餐廚垃圾無害化處理處置工程采用厭氧消化處理技術。

2.3厭氧消化工藝的選擇

按照厭氧發酵反應罐的操作條件，餐廚垃圾厭氧消化處理技術可分為以下幾類：

（1）按照固體含量可分為：濕式、干式。

（2）按照溫度可分為：中溫、高溫。

濕式厭氧消化和干式厭氧消化的對比分析見表4。

根據以上濕式和干式厭氧消化的對比分析，結合XX市餐廚垃圾含水率較高的特點，本項目適宜采用濕式消化工藝。

中溫厭氧消化和高溫厭氧消化的對比分析見表5。

篇5

【關鍵詞】新能源;清潔能源;排放控制;環保技術;可持續發展

1、新能源及新能源汽車的概念

新能源又稱非常規能源。是指傳統能源之外的各種能源形式。指剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。

新能源汽車是指除汽油、柴油發動機之外所有其它能源汽車。包括燃料電池汽車、混合動力汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等。其廢氣排放量比較低。新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》已于2009年7月1日正式實施，《規則》強調說明：新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車（HEV）、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。

2、新能源汽車的分類

混合動力汽車：混合動力是指那些采用傳統燃料的，同時配以電動機/發動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。

純電動汽車：電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅動的汽車，大部分車輛直接采用電機驅動，有一部分車輛把電動機裝在發動機艙內，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉子，其難點在于電力儲存技術。

燃料電池汽車：燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學反應產生電流，依靠電機驅動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經過燃燒，直接變成電能或的。

氫動力汽車：氫動力汽車是一種真正實現零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優勢，因此，氫動力汽車是傳統汽車最理想的替代方案。與傳統動力汽車相比，氫動力汽車成本至少高出20%。

天然氣和液化石油氣汽車：燃氣成分單一、純度較高、能與空氣均勻混合并燃燒完全，CO 和微粒的排放量較低，發動機在低溫時的啟動和運轉性能較好。其缺點是其運輸性能比液體燃料差、發動機的容積效率低、著火延遲較長及動力性有所降低。

甲醇汽車：用甲醇代替石油燃料的汽車

3、如何讓新能源汽車發揮最大作用

3.1提高效率

汽柴油內燃機熱效率小于30%，如果算上機械效率以及其他的能量傳遞損失，則總效率僅占燃料放出熱能的15%左右。毫無疑問，如果能夠提高熱機的效率，則可在一定程度上緩解石油危機。

3.2大力發展新技術

新能源汽車技術不新能源汽車技術不新能源汽車技術不新能源汽車技術不夠成熟夠成熟夠成熟夠成熟 專家分析，使用新能源汽車好處很多，在節能，節約使用成本，簡單方便上都有很大的好處，但專家分析，雖然電動汽車舒適、干凈、噪聲小，但蓄電池動力需要從技術上解決開發出有足夠能量的電池：而氫能源汽車需要解決降低生產成本、儲存及運輸等難題。另一個是安全性問題，電動汽車有一個幾百伏的車載電源，一旦發生碰撞，可能導致人觸電而死亡。到現在為止還看不到世界各國有解決這些問題的技術和方案，哪怕是備選的方案都看不到。業內人士認為，對中國汽車工業來說，雖然新能源和節油是必然趨勢，但是需要長期的過程，一是技術研發和適用的過程;二是成本的控制和生產應用過程。可見，解決當前新能源汽車的技術問題至關重要。

3.3促使新能源汽車產業化規模

2007年底，東風本田進口的混合動力車思域（Civic）正式在旗下6 4 家中國特約店上市;2008年1月22日，上海通用宣布君威混合動力車正式投放中國市場。一時間，中國這個汽車大國，似乎不約而同地把目光聚焦在了新能源汽車領域。但業內人士指出，令人遺憾的是，不管是混合動力的先驅日本豐田還是本田，皆還未在中國取得真正意義上的成功。據知情人士透露，廠商還是在試水混合動力的階段，全年的目標只有幾百輛左右。而更大的挫敗者是豐田。早在2005年12月，世界首款批量生產的混合動力轎車― ― 豐田普銳斯就 正式在國內上市銷售。然而，這一車型在中國汽車市場的銷售狀況一直令人尷尬。由混合動力開始的這一幕新能源車大戲，何時才能出現？ 這成了所有人心中的問號。在日前舉行的2009中國綠色能源汽車發展高峰論壇上獲悉，2010年北京市新能源汽車產銷規模將達到1 萬輛，何時形成新能源汽車產業規?；€需不斷努力。

4、新能源汽車發展的意義

新能源的開發早已引起了全球汽車廠的注意，20 世紀末以來，世界各大汽車公司以及國內各大科研機構和高等院校紛紛致力于開發清潔節能汽車，使新能源汽車獲得了長足發展。我國發展新能源汽車對整個中國汽車業的發展意義重大，體現在如下2 個方面：

1）新能源汽車可使我國實現從汽車大國到汽車強國的轉變。

雖然當前世界各主要發達國家和有關汽車公司均在加緊研發此種新型汽車技術并取得長足進展，但總體而言，我國仍基本上與之處在同一個起跑線上，差距不過只有3―5 年，并不像傳統內燃機技術一樣存在20 年的巨大差距。在商用化和產業化方面更是如此，某些方面我們還有一定優勢。

2）新能源汽車可繼續開辟我國的汽車市場。

我國的汽車產業剛剛發展起來，汽車普及率低，因而在汽車動力系統發展戰略選擇上有更大的自由度，在新能源汽車研發和產業化方面具有比較優勢，推廣應用新能源汽車的阻力也會小得多。

結束語

在全球汽車交通能源面臨重大挑戰的21世紀，我國汽車工業唯有堅持節能降耗和開發新能源并舉的雙重戰略舉措：一方面發展節能汽車，以解決現階段產 業發展、能源安全和節能環保問題;另一方面大力發展新能源汽車，實現車用能源多元化，才能促進汽車工業的可持續發展，保障我國汽車工業逐步走向世界 前沿。

參考文獻：

[1]卡洛斯?戈恩.新能源汽車時代已經到來.商務周刊，2010，（1）.

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在生產混凝土超塑化劑聚磺化萘甲醛的過程中，水污染嚴重，而且在半固體的濾餅中含有大量的最終產品，為了降低污染，減少浪費，生產企業采取了一系列措施，包括：過濾過程中滯留水的回用，反應器洗滌水的循環利用，高壓泵采用閉環冷卻系統，控制原料、產品和水的跑冒滴漏，充分利用固體廢物中的最終產品等。經過工藝路線改進，實現了清潔生產，提高了經濟效益[29]。清潔的反應體系反應體系對反應十分重要，以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態水和離子液體等作為清潔生產的反應體系，可以獲得良好的反應效果。徐明仙等[30]在超臨界CO2中進行水楊酸合成，CO2既作為溶劑，又作為反應物，成為合成水楊酸的綠色原料。朱憲等[31]利用臨界水作為反應介質，提取黃姜中的薯蕷皂苷，發現其可以克服傳統水解法需要加堿中和、水消耗大和環境污染嚴重等缺點。張輝等[32]利用超臨界水氧化法與非色散紅外法相結合測水質中有機碳含量，發現其反應快，氧化徹底，檢測結果準確。Lv等[33]利用高溫液態水的特性水解生物質資源生產化工原料，如木糖水解等，具有較好的效果。離子液體作為一類新型綠色反應介質，不僅可替代傳統有機溶劑或酸堿用作化工反應和分離的新介質，而且具有作為新型磁性材料、納微結構功能材料、材料、航空航天推進劑等的潛力[34]。磁化離子液體具有液程寬、蒸氣壓低、溶解能力強等特性[35]，在有機合成中可作為溶劑兼催化劑和模板劑，具有產物易分離、可回收重復使用等優點。超常規反應技術由于人們對物質狀態和反應過程的認識有限，對物質的利用主要基于其正常狀態下的物性。隨著人們對各種物質處于不同極限狀態的特性的研究，化學反應過程在極限狀態下的特性受到化工界的廣泛關注，于是各種超常規狀態的技術不斷涌現，如超臨界流體技術、超重力技術等。超臨界流體技術超臨界流體指的是處于臨界點以上溫度和壓力區域下的流體，在臨界點附近會出現物性急劇變化的現象。利用流體超臨界狀態特性的技術稱為超臨界流體技術，如超臨界法制備微粒技術和超臨界流體萃取技術等。利用超臨界法制備微粒技術有超臨界溶液快速膨脹法、超臨界輔助霧化法和超臨界反溶劑法等。采用超臨界法制備微粒，與常規的機械加工法、重結晶法、冷凍干燥法和噴霧干燥法相比，制備的微粒粒徑較小，粒徑分布均勻，而且解決了有機溶劑殘留等問題，具有綠色環保的特點[36]。超臨界技術是未來大規模制生物燃料的理想方法，特別是用于廢油和脂肪制取生物柴油。

與傳統的生物燃料生產方法相比，超臨界流體技術具有反應快、生產率高、易于連續操作、而且不需要催化劑等優勢，但操作壓力和溫度高，材料成本高，難以推廣應用[37]。超臨界流體萃取技術是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體所具有的超常規的溶解能力而發展起來的化工分離技術。與其它分離技術相比，超臨界流體萃取技術具有適用性廣、效率高、所得產品無毒無殘留等優點，是一種典型的綠色化工分離技術。超臨界流體萃取技術在處理常規法難以處理的廢水中的有機物和高分子材料等方面具有顯著的優越性，在污染治理方面可以發揮重要作用[38]。超重力技術在超重力環境下的物理和化學變化過程的應用技術叫超重力技術。與傳統塔器相比，在超重力環境下，微觀混合和傳質過程得到高度強化，因此超重力技術的研究和應用得到了廣泛的關注[39]。超重力技術在分離方面的工業應用比較廣泛，如超重力脫氧技術、超重力脫硫技術和超重力脫揮技術等[40]。超重力技術在反應中的應用也比較多，如納米材料的制備以及在精餾分離和快速反應過程中的應用等[41]。浙江工業大學研發的折流式超重力場旋轉床已實現工業應用，與傳統的塔器設備相比，該設備高度降低1～2個數量級，可節省場地和材料[42]。其它超常狀態技術除超臨界流體技術和超重力技術外，還有其它極限技術，如超高溫技術、超高壓技術、超真空技術、超低溫技術等。隨著高科技的迅速發展，這超些常規技術在化工領域的研究和應用將越來越多[43]。催化技術催化技術是化學工業實現清潔生產的主要方法。在有機化工中，為了得到盡可能多的目標產品，減少副產品和廢物，除了采用合適的工藝設備和工藝線路外，非常重要的是采用高效環保的催化劑，如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。酶是一種高效催化劑，催化選擇性極高，無副反應，便于過程控制和產品分離?？茖W家們研究發現2-羥基異丁酰-CoA的酶可以將直鏈C4化合物轉化成支鏈，作為甲基丙烯酸甲酯前體，這意味著在常規的化學路線基礎上有可能會延伸出一條新型的生化法工藝路線[44]。人們在利用酶催化劑時，也在探索研究模擬酶催化劑，如將分子印跡法應用于聚合物模擬酶催化劑的設計合成中，制備的模擬酶催化劑具有抗惡劣環境、高穩定、長壽命等特點[45]。在天然酶催化劑和人造催化劑之間有許多相似的地方，如果能將固體催化劑堅固耐用、容易與產品分離、耐高溫等特點與酶催化劑活性高、變構效應好、選擇性控制精度高的特點結合，合成兼具固體催化劑和酶催化劑兩者優點于一體的催化劑，則化學反應中的清潔生產又將有進一步的突破[46]。在化學工業中，特別是精細化工中，除了催化劑化學選擇性外，催化劑區位選擇性、立體選擇性和對映體選擇性具有非常重要的作用[47]，如不對稱加氫反應催化劑。目前，不對稱加氫多相手性催化劑主要有固定化的均相手性催化劑、手性小分子修飾的多相催化劑和以天然高分子為手性源制備的多相催化劑等[48]。生物界有許多高效催化反應，人們可以根據生物界的反應特點研制仿生催化劑，提高催化效率。葉長英等[49]根據生物表面具有多層次微米和納米復合結構，以便最大限度地捕獲光子進行光合作用的特點，采用模板-超聲-水熱法制備仿生界面結構的二氧化鈦催化劑微球，應用于苯酚光催化降解，發現其具有良好的催化能力，而且在實際工程應用中易沉降分離，有利于光催化技術在實際工業廢水處理中的應用。

化工設備技術隨著化工工藝的進步和發展以及環保要求的不斷提高，化工設備技術也不斷發展和完善。目前，化工設備逐漸專業化、系列化，并朝著大型化、微型化和智能化方向發展?；ぴO備向大型化、精密化、一體化、成套化和采用先進控制技術方向發展[50]。其中換熱器趨向大型化，并向低溫差和低壓力損失的方向發展，壓縮機向超高壓方向發展，化工流程泵向超低溫方向發展等。與設備大型化發展相反，化工設備的另一個發展方向是朝著小型化和微型化方向發展。微反應器技術是把化學反應控制在盡量微小的空間內，化學反應空間的數量級一般為微米甚至納米，化學反應速率快，轉化率和收率高，并能解決強腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等問題，具有清潔生產工藝的特點，在化學合成、化學動力學研究和工藝開發等領域具有廣闊的應用前景[51]。目前已有微反應器用于工業化生產，產量可達幾十噸到幾千噸[52]。隨著信息化與工業化不斷融合，化工生產系統逐漸智能化?；ぴO備的智能化包括兩個方面：一是設備控制的智能化；二是設備設計的智能化[53]。設備智能化是提高產品質量、產量，提高能源利用率以及滿足環境要求的重要方向。清潔能源現在化學工業的供能主要來自石油和煤炭，這兩種能源在消耗過程中都會產生大量的污染，而且石油和煤炭在開采過程中也會對環境造成破壞。面對國際國內節能減排的重壓，使用清潔能源是發展的必然趨勢。為了降低對環境造成的污染，人們努力開發清潔的能源技術，包括利用太陽能、風能、地熱等。但開發和利用這些清潔能源技術并不一定清潔[54]，因為盡管清潔能源利用時對環境無污染或少污染，但從整個生命周期來看，清潔能源的開發和使用實際上需要從其它環節獲取資源或者將污染轉移到其環節。生物燃料是一種比較清潔的燃料，是柴油發動機等的理想替代燃料。目前先進的生物質燃料生產技術有超臨界流體技術，包括采用酯交換反應利用植物油生產生物柴油、通過生物質氣化和生物質液化制取生物油。但目前生物燃料生產的成本比較高，難以推廣應用[37]。目前，國內外有關清潔能源的研究熱點除了核能、太陽能、水能、風能和生物質能外，還有常規天然氣和非常規天然氣。天然氣是一種清潔能源，但隨著常規天然氣資源的逐漸減少，開發難度不斷加大，以頁巖氣、煤層氣為主的非常規天然氣將成為研究和開發的熱點[55]。我國第一部《頁巖氣發展規劃（2011—2015）》提出，到2015年，頁巖氣將初步實現規模化生產，產量將達到65億立方米/年，到2020年，產量最高達到1000億立方米。雖然頁巖氣等非常規天然氣開發已是大勢所趨，但伴隨著開發的熱潮，開采技術制約、開采過程中的環境污染和破壞、初期投入大、開發成本高、回報周期長等方面仍面臨爭議。但毋庸置疑，隨著技術進步和能源安全問題的日益凸顯，非常規天然氣在未來化工領域中的應用還是非常有前景的。盡管關于清潔能源的開發與利用的研究很多，但在化工領域中利用清潔能源取代化石能源的還極其有限，有關取代技術需要進一步研究。為推進燃煤工業鍋爐清潔燃料替代，加強工業鍋爐的節能減排，上海市為天然氣優化替代燃煤提出菜單式的技術指導以及余熱深度利用技術，開發生物質氣化氣部分替代燃煤的混燒技術，為清潔能源替代專項工作提供支撐[56]。劉超等[57]嘗試利用清潔的可再生能源代替化石能源為冶金生產提供能量支持，提出“風光互補非碳冶金”，以減少碳排放。通過研究，解決清潔能源利用技術與鋼鐵冶金技術相融問題，最終確立的系統單元之間，基本滿足了能量的協調匹配，能夠獲得1600℃以上的冶煉高溫。這種鋼鐵冶煉中的“風光互補”思路為化工企業中利用清潔能源代替化石能源提供了借鑒作用。

研究熱點

從上述文獻綜述及其分析可以看出，化學工業中清潔技術的研究熱點主要有以下幾方面。（1）信息技術與化工技術結合，化學工程與工藝技術不斷優化升級。特別是隨著計算機技術和信息化的發展，輔助設計、輔助制造、輔助工程等數字化設計工具在化工企業中的廣泛應用，有利于化工生產工藝流程優化和自動化及創新，特別是化工過程集成技術的應用，使化工生產的原料、水耗、能耗更加合理，能降低企業資源消耗和工業污染物排放，實現清潔生產。（2）制造技術和化工技術相結合，化工設備制造技術不斷升級。隨著制造技術的不斷發展，化學工業的設備制造技術不斷升級換代，化學工業中的裝置向大型化、微型化、集成化和智能化等方向發展，有利于節能減排、提高生產效率。（3）開發環保高效的催化技術，提高選擇性和收率，減少副產物和廢物，節約資源，減少環境污染。（4）開發特殊狀態的反應體系和超常規狀態的反應技術。突破常規，研究和利用物質特殊狀態下的物化性能和特殊環境中的物理和化學變化過程，提高反應效率，節約資源。（5）新能源的研究是熱點，但由于許多新能源的開發和應用研究還處于初期階段，新能源如何在化工企業中應用的研究并不多。在未來，新能源，包括生物質能和頁巖氣、煤層氣等非常規能源在化學工業中如何利用將成為研究熱點。

展望

篇7

畢業論文（設計）

開題報告

 

 

 

 

題    目：   煤變石油的研究  

姓    名：    

學    號：           

專業班級： 06級化學系本科班  

指導教師：                

 

 

一、選題依據（包括選擇課題的背景、選題研究的理論及實踐意義）

 

前一段時間，煤變石油在國內被炒得沸沸揚揚，旋即歸于沉寂。沸沸揚揚反映了人們對其技術內涵并不很熟悉，沉寂則反映出人們對其價值的不了解，擔心水變油的誤導事件在神州大地重演。然而，這回可的的確確是真的，這不僅因為我國已掌握了世界最先進的煤炭液化技術，而且———煤變石油真的離我們并不遙遠。

石油是一種重要的戰略物質，有了它，船艦可以乘風破浪，汽車可以翻山越嶺，飛機可以穿云透霧……然而，近年來國際石油價格飛漲，供需差距越來越大。以我國為例，石油年消費量約為2.5億噸，生產能力僅約15億噸，預計2005年和2015年消費量將超過2.6億噸和3.1億噸，尤其若干年后石油開采枯竭的時候，這些動力和交通工具又該靠什么來運行呢？不必擔心，聰慧的科學家們早已為我們設計了一個煤變石油的方案。

許多勘探資料都表明，全世界煤的可開采資源是巨大的，其能量值相當于石油資源的10倍。煤和石油的形態、形成歷史、地質條件雖然不同，但是它們的化學組成卻大同小異。煤中約含碳80％~85％，含氫4％~5％，平均分子量在2000以上。石油含碳85％，含氫13％，平均分子量在600以內。從組成上看，它們的主要差異是含氫量和分子量的不同，因此，只要人為地改變壓力和溫度，設法使煤中的氫含量不斷提高，就可以使煤的結構發行變異，由大分子變成小分子。當其碳氫比降低到和石油相近時，則煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油氣、噴氣燃料等石油產品了。同時還可以開發出附加值很高的上百種產品，如乙烯、丙烯、蠟、醇、酮、化肥等，綜合經濟效益十分可觀。

國際上經典的煤變石油工藝是把褐煤或年輕煙煤粉與過量的重油調成糊狀（稱為煤糊），加入一種能防止硫對催化劑中毒的特殊催化劑，在高壓釜里加壓到20266~70931千帕并加熱到380~500攝氏度的溫度，在隔絕空氣的條件下通入氫氣，使氫氣不斷進入煤大分子結構的內部，從而使煤的高聚合環狀結構逐步分解破壞，生成一系列芳香烴類的液體燃料和烷烴類的氣體燃料。一般約有60％的煤能轉化成液化燃料，30％轉化成為氣體燃料。具體來說，煤變石油的工藝可分為“直接液化”和“間接液化”兩種，從世界范圍來看，無論哪一類液化技術，都有成熟的范例。

“直接液化”是對煤進行高壓加氫直接轉化成液體產品。早在第二次世界大戰之前，納粹德國就注意到了煤和石油的相似性，從戰略需要出發，于1927年下令建立了世界上第一個煤炭直接液化廠，年產量達10萬噸，到1944年達到423萬噸，用來開動飛機和坦克。一些當時的生產技術，今天還在澳大利亞、德國、巴基斯坦和南非等地應用。

“間接液化”是煤先氣化，生產原料氣，經凈化后再行改質反應，調整氫氣與一氧化碳的比例。此項技術主要源于南非，技術已非常成熟，煤變石油成本已低于國際油價，但技術一直嚴格保密。20世紀50年代，南非為了克服進口石油困難，成立了南非薩索爾公司，主要生產汽油、柴油、乙烯、醇等120多種產品，總產量達到700多萬噸。目前，這家公司的3個液化廠，年耗煤4590萬噸，年產合成油品1000萬噸。該公司累計投資70億美元，現在早已回收了全部設備投資。此外，俄羅斯、美國、日本等國也相繼陸續完成了日處理150~600噸煤的大型工業試驗，并進行了工業化生產的設計。

我國的煤炭科學總院對煤變石油的研究已進行了20多年，培養了一支專門從事直接液化技術研究的科研隊伍，建成了具有先進水平的加氫液化、油品加工和分析檢驗實驗室，對幾十種煤樣進行了試驗和評價，篩選了國內十幾種適宜液化的煤種，有良好的技術基礎。1997年，中國科學院山西煤炭化學研究所進行的煤基合成汽油年產2000噸的工業試驗獲得階段性成果，并通過了中科院的技術鑒定，為萬噸級的工業化生產奠定了基礎。其技術上也取得了突破：在催化劑的作用下，可用4~5噸煤，經過一系列工藝流程生產出1噸汽油或柴油。

自1997年至今，經過中德、中美、中日政府間的科技合作，進行了我國煤炭直接液化示范廠的可行性研究，結果表明，在陜西的神府煤田、內蒙古的東勝煤田、云南的先鋒煤田，由于煤炭價格低廉，設備大部分可以國產化，從而可使煤液化油成本大大降低，一桶柴油產品的成本只有15~17美元，遠低于歐佩克規定的每桶22~28美元的價格帶。另一方面，以我們已經掌握的催化劑技術，間接液化合成部分的成本可以降低為原來的六分之一。這就是說，在煤礦坑口建廠，不要中間環節，如果合成油規模達到百萬噸級，按目前市場價，噸油成本將控制在2000元左右，具有很強的市場競爭力。令人欣喜的是，國家發改委已批準在陜西神府煤田和云南先鋒煤田興建兩個煤液化項目，總投資約200億元，年產油200萬噸。國務院也已正式批準神華集團（位于神府煤田）關于煤炭液化的項目建議書，允許其轉入可行性研究階段，并將投資追加到250億元。神華集團也已與掌握煤炭液化關鍵技術的美國HTI公司簽訂了技術轉讓意向性協議，已開始初步設計工作。該項目建成后，年產油250萬噸，每年可創稅收25億元，年實現利潤25億元，對降低石油危機風險有十分重大的意義。

三、研究內容與方法

我國總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。2003年我國總能源消費量達11.783億噸油當量，其中，煤炭占67.86%，石油占23.35%，天然氣占2.5%，水電占5.43%，核能占0.83%。我國擁有較豐富的煤炭資源，2000~2003年探明儲量均為1145億噸，儲采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明儲量2003年為32億噸，儲采比為19.1年。在較長一段時間內，我國原油產量只能保持在1.6~1.7億噸/年的水平。煤炭因其儲量大和價格相對穩定，成為中國動力生產的首選燃料。在本世紀前50年內，煤炭在中國一次能源構成中仍將占主導地位。預計煤炭占一次能源比例將由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%達到2005年50%左右。我國每年燒掉的重油約3000萬噸，石油資源的短缺仍使煤代油重新提上議事日程，以煤制油己成為我國能源戰略的一個重要趨勢。

煤炭間接液化技術

由煤炭氣化生產合成氣、再經費-托合成生產合成油稱之為煤炭間接液化技術?！懊禾块g接液化”法早在南非實現工業化生產。南非也是個多煤缺油的國家，其煤炭儲藏量高達553.33億噸，儲采比為247年。煤炭占其一次能源比例為75.6%。南非1955年起就采用煤炭氣化技術和費-托法合成技術，生產汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產品。南非費-托合成技術現發展了現代化的Synthol漿液床反應器。薩索爾（Sasol）公司現有二套“煤炭間接液化”裝置，年生產液體烴類產品700多萬噸（薩索爾堡32萬噸/年、塞庫達675萬噸/年），其中合成油品500萬噸，每年耗煤4950萬噸。累計的70億美元投資早已收回?，F年產值達40億美元，年實現利潤近12億美元。

我國中科院山西煤化所從20世紀80年代開始進行鐵基、鈷基兩大類催化劑費-托合成油煤炭間接液化技術研究及工程開發，完成了2000噸/年規模的煤基合成油工業實驗，5噸煤炭可合成1噸成品油。據項目規劃，一個萬噸級的“煤變油”裝置可望在未來3年內崛起于我國煤炭大省山西。中科院還設想到2008年建成一個百萬噸級的煤基合成油大型企業，山西大同、朔州地區幾個大煤田之間將建成一個大的煤“煉油廠”。最近，總投資100億美元的朔州連順能源公司每年500萬噸煤基合成油項目已進入實質性開發階段，計劃2005年建成投產。產品將包括辛烷值不低于90號且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500種化工延伸產品。

我國煤炭資源豐富，為保障國家能源安全，滿足國家能源戰略對間接液化技術的迫切需要，2001年國家科技部”863”計劃和中國科學院聯合啟動了”煤制油”重大科技項目。兩年后，承擔這一項目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要進展。與我們常見的柴油判若兩物的源自煤炭的高品質柴油，清澈透明，幾乎無味，柴油中硫、氮等污染物含量極低，十六烷值高達75以上，具有高動力、無污染特點。這種高品質柴油與汽油相比，百公里耗油減少30％，油品中硫含量小于0．5×10－6，比歐Ⅴ標準高10倍，比歐Ⅳ標準高20倍，屬優異的環保型清潔燃料。

山西煤化所進行”煤變油”的研究已有20年的歷史，千噸級中試平臺在2002年9月實現了第一次試運轉，并合成出第一批粗油品，到2003年底已累計獲得了數十噸合成粗油品。2003年底又從粗油品中生產出了無色透明的高品質柴油。目前，山西煤化所中試基地正準備第5次開車，計劃運行6個月左右。目前世界上可以通過”煤制油”技術合成高品質柴油的只有南非等少數國家。山西煤化所優質清潔柴油的問世，標志著我國已具備了開發和提供先進成套產業化自主技術的能力，并成為世界上少數幾個擁有可將煤變為高清潔柴油全套技術的國家之一。據介紹，該所2005年將在煤礦生產地建一個10萬噸／年的示范廠，預計投資12億～14億元，在成熟技術保證的前提下，初步形成"煤制油"產業化的雛形。

據預測，到2020年，我國油品短缺約在2億噸左右，除1.2億噸需進口外，”煤制油”技術可解決6000萬～8000萬噸以上，投資額在5000億元左右，年產值3000億～4000億元，其中間接液化合成油可生產2000萬噸以上，投資約1600億元，年產值1000億元左右。從經濟效益層面看，建設規模為50萬噸／年的”煤制油”生產企業，以原油價不低于25美元的評價標準，內部收益率可達8％～12％，柴油產品的價格可控制在2000元／噸以內。而此規模的項目投資需45億元左右。

目前，包括山西煤化所在內的七家單位已組成聯盟體，在進行”煤制油”實驗對比中實行數據共享；不久將有1.2噸高清潔柴油運往德國進行場地跑車試驗；2005年由奔馳、大眾等廠商提供車輛，以高清潔柴油作燃料，進行從上海到北京長距離的行車試驗，將全面考察車與油料的匹配關系、燃動性及環保性等。目前”煤制油”工業化示范廠的基礎設計工作正在進行之中，預計可在2010年之前投入規模生產。

我國與南非于2004年9月28日簽署合作諒解備忘錄。根據這項備忘錄，我國兩家大型煤炭企業神華集團有限責任公司和寧夏煤業集團有限責任公司將分別在陜西和寧夏與南非索沃公司合作建設兩座煤炭間接液化工廠。兩個間接液化工廠的首期建設規模均為年產油品300萬噸，總投資分別為300億元左右。通過引進技術并與國外合資合作，煤炭間接液化項目能夠填補國內空白，并對可靠地建設“煤制油”示范項目有重要意義。薩索爾公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的企業。從1955年建成第一個煤炭間接液化工廠至今已有50年的歷史，共建設了3個煤炭間接液化廠，年處理煤炭4600萬噸，年產各種油品和化工產品760多萬噸，解決了南非國內40%的油品需求。

中科院與神華集團有關”鐵基漿態床合成燃料技術”簽約，標志著該技術的產業化指日可待。鐵基漿態床合成燃料技術是中科院山西煤化所承擔的”十五”中科院創新重大項目和國家”863”計劃項目，得到了國家和山西省及有關企業的支持。經過兩年多的努力，已經研發出高活性和高穩定性鐵系催化劑、千噸級漿態床反應工藝和裝置等具有自主知識產權的技術。截至2004年10月已完成了1500小時的中試運轉，正在為10萬噸／年工業示范裝置的基礎設計收集數據，已基本形成具有我國自主知識產權的集成性創新成果。與神華集團的合作，將促進對我國煤基間接合成油技術的發展起到積極的作用。

殼牌（中國）有限公司、神華集團和寧夏煤業集團于2004年11月簽署諒解備忘錄，共同開發潔凈的煤制油產品。根據諒解備忘錄，在為期6到9個月的預可行性研究階段，三方將就殼牌煤制油（間接液化）技術在中國應用的可行性進行研究，內容包括市場分析、經濟指標評估、技術解決方案和相關規定審核以及項目地點的確定。據了解，神華集團和寧夏煤業集團將分別在陜西和寧夏各建設一座煤炭間接液化工廠。計劃中的兩個間接液化工廠的首期建設規模均為年產油品300萬噸，初步估計總投資各為300億元左右。

云南開遠解化集團有限公司將利用小龍潭褐煤資源的優勢，建設年產30萬噸甲醇及10萬噸二甲醚項目、年產50萬噸或100萬噸煤制合成油項目，以及利用褐煤間接液化技術生產汽油。該公司計劃于2006年建成甲醇及二甲醚項目，產品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化氣。煤制合成油項目因投資大、技術含量高，解化集團計劃分兩步實施：2005年建成一套年產1萬噸煤制油工業化示范裝置；2008年建成年產50萬噸或100萬噸煤制合成油裝置。目前，年產2萬噸煤制油工業化示范項目已完成概念性試驗和項目可行性研究報告。該項目將投資7952萬元，建成后將為企業大型煤合成油和云南省煤制油產業起到示范作用。

由煤炭氣化制取化學品的新工藝正在美國開發之中，空氣產品液相轉化公司（空氣產品和化學品公司與依士曼化學公司的合伙公司）成功完成了由美國能源部資助2.13億美元、為期11年的攻關項目，驗證了從煤制取甲醇的先進方法，該裝置可使煤炭無排放污染的轉化成化工產品，生產氫氣和其他化學品，同時用于發電。1997年4月起，該液相甲醇工藝（稱為LP MEOH）開始在伊士曼公司金斯波特地區由煤生產化學品的聯合裝置投入工業規模試運，裝置開工率為97.5%，驗證表明，最大的產品生產能力可超過300噸/天甲醇，比原設計高出10%。它與常規甲醇反應器不同，常規反應器采用固定床粒狀催化劑，在氣相下操作，而LP MEOH工藝使用漿液鼓泡塔式反應器（SBCR），由空氣產品和化學品公司設計。當合成氣進入SBCR，它藉催化劑（粉末狀催化劑分散在惰性礦物油中）反應生成甲醇，離開反應器的甲醇蒸氣冷凝和蒸餾，然后用作生產寬范圍產品的原料。LP MEOH工藝處理來自煤炭氣化器的合成氣，從合成氣回收25%~50%熱量，無需在上游去除CO2（常規技術需去除CO2）。生成的甲醇濃度大于97%，當使用高含CO2原料時，含水也僅為1%。相對比較，常規氣相工藝所需原料中CO和H2應為化學當量比，通常生成甲醇產品含水為4%~20%。當新技術與氣化聯合循環發電裝置相組合，又因無需化學計量比例進料，可節約費用0.04~0.11美元/加侖。由煤炭生產的甲醇產品可直接用于汽車、燃氣輪機和柴油發電機作燃料，燃料經濟性無損失或損失極少。如果甲醇用作磷酸燃料電池的氫源，則需凈化處理。

煤炭直接液化技術

早在20世紀30年代，第一代煤炭直接液化技術—直接加氫煤液化工藝在德國實現工業化。但當時的煤液化反應條件較為苛刻，反應溫度470℃，反應壓力70MPa。1973年的世界石油危機，使煤直接液化工藝的研究開發重新得到重視。相繼開發了多種第二代煤直接液化工藝，如美國的氫-煤法（H-Coal）、溶劑精煉煤法（SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ）、供氫溶劑法（EDS）等，這些工藝已完成大型中試，技術上具備建廠條件，只是由于經濟上建設投資大，煤液化油生產成本高，而尚未工業化。現在幾大工業國正在繼續研究開發第三代煤直接液化工藝，具有反應條件緩和、油收率高和油價相對較低的特點。目前世界上典型的幾種煤直接液化工藝有：德國IGOR公司和美國碳氫化合物研究（HTI）公司的兩段催化液化工藝等。我國煤炭科學研究總院北京煤化所自1980年重新開展煤直接液化技術研究，現已建成煤直接液化、油品改質加工實驗室。通過對我國上百個煤種進行的煤直接液化試驗，篩選出15種適合于液化的煤，液化油收率達50%以上，并對4個煤種進行了煤直接液化的工藝條件研究，開發了煤直接液化催化劑。煤炭科學院與德國RUR和DMT公司也簽訂了云南先鋒煤液化廠可行性研究項目協議，并完成了云南煤液化廠可行性研究報告。擬建的云南先鋒煤液化廠年處理（液化）褐煤257萬噸，氣化制氫（含發電17萬KW）用原煤253萬噸，合計用原煤510萬噸。液化廠建成后，可年產汽油35.34萬噸、柴油53.04萬噸、液化石油氣6.75萬噸、合成氨3.90萬噸、硫磺2.53萬噸、苯0.88萬噸。

我國首家大型神華煤直接液化油項目可行性研究，進入實地評估階段。推薦的三個廠址為鄂爾多斯市境內的上灣、馬家塔、松定霍洛。該神華煤液化項目是2001年3月經國務院批準的可行性研究項目，這一項目是國家對能源結構調整的重要戰略措施，是將中國豐富的煤炭能源轉變為較緊缺的石油資源的一條新途徑。該項目引進美國碳氫技術公司煤液化核心技術，將儲量豐富的神華優質煤炭按照國內的常規工藝直接轉化為合格的汽油、柴油和石腦油。該項目可消化原煤1500萬噸，形成新的產業鏈，效益比直接賣原煤可提高20倍。其副屬品將延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蠟、煤氣等下游產品。這項工程的一大特點是裝置規模大型化，包括煤液化、天然氣制氫、煤制氫、空分等都是世界上同類裝置中最大的。預計年銷售額將達到60億元，稅后凈利潤15.7億元，11年可收回投資。

甘肅煤田地質研究所煤炭轉化中心自主研發的配煤液化試驗技術取得重大突破。由于配煤液化技術油產率高于單煤液化，據測算，采用該技術制得汽柴油的成本約1500元/噸，經濟效益和社會效益顯著。此前的煤液化只使用一種煤進行加工，甘肅煤炭轉化中心在世界上首次采用配煤的方式，將甘肅大有和天祝兩地微量成分有差別的煤炭以6：4配比，設定溫度為440℃、時間為60秒進行反應，故稱為“配煤液化”。試驗證明，該技術可使煤轉化率達到95.89%，使油產率提高至69.66%，所使用的普通催化劑用量比單煤液化少，反應條件相對緩和。

甘肅省中部地區高硫煤配煤直接液化技術，已由甘肅煤田地質研究所完成實驗室研究，并通過專家鑒定，達到了國際先進水平。同時，騰達西北鐵合金公司與甘肅煤田地質研究所也簽署投資協議，使”煤制油”產業化邁出了實質性一步。為給甘肅省”煤制油”產品升級換代提供資源保障，該省同甘肅煤田地質研究所就該省中部地區高硫煤進行”煤制油”產業化前期研究開發。經專家測定，產油率一般可達到64.63％，如配煤產油率可達69.66％。該項目付諸實施后，將為甘肅省華亭、靖遠、窯街等礦區煤炭轉化和產業鏈的延伸積累寶貴的經驗。

神華集團”煤制油”直接液化工業化裝置巳正式于2004年8月底在鄂爾多斯市開工。這種把煤直接液化的”煤制油”工業化裝置在世界范圍內是首次建造。神華煤直接液化項目總建設規模為年產油品500萬噸，分二期建設，其中一期工程建設規模為年產油品320萬噸，由三條主生產線組成，包括煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質、催化劑制備等14套主要生產裝置。一期工程主廠區占地面積186公頃，廠外工程占地177公頃，總投資245億元，建成投產后，每年用煤量970萬噸，可生產各種油品320萬噸，其中汽油50萬噸，柴油215萬噸，液化氣31萬噸，苯、混合二甲苯等24萬噸。為了有效地規避和降低風險，工程采取分步實施的方案，先建設一條生產線，裝置運轉平穩后，再建設其它生產線。2007年7月建成第一條生產線，2010年左右建成后兩條生產線。神華集團有限責任公司2003年煤炭產銷量超過1億噸，成為我國最大的煤炭生產經營企業。據稱，如果石油價格高于每桶22美元，煤液化技術將具有競爭力。

神華集團將努力發展成為一個以煤炭為基礎，以煤、電、油（化）為主要產品的大型能源企業集團。到2010年，神華集團煤炭生產將超過2億噸；自營和控股發電裝機容量將達到2000萬千瓦；煤炭液化形成油品及煤化工產品能力達1000萬噸／年；甲醇制烯烴的生產能力達到1億噸／年。2020年，其煤炭生產將超過3億噸；電廠裝機容量達到4000萬千瓦；煤炭液化形成油品和煤化工產品能力達3000萬噸／年。

目前，煤炭直接液化世界上尚無工業化生產裝置，神華液化項目建成后，將是世界上第一套煤直接液化的商業化示范裝置。煤炭間接液化也僅南非一家企業擁有工業化生產裝置。美國正在建設規模為每天生產5000桶油品的煤炭間接液化示范工廠。

云南省也將大力發展煤化工產業，并積極實施煤液化項目。云南先鋒煤炭直接液化項目預可行性研究報告已于2004年5月通過專家評估。項目實施后，”云南造”汽油、柴油除供應云南本省外，還可打入省外和國際市場，同時也將使云南成為繼內蒙古后的第二大”煤變油”省份。云南省先鋒煤炭液化項目是我國利用國外基本成熟的煤炭直接液化技術建設的首批項目之一。云南煤炭變油技術將首先在先鋒礦區啟動，獲得成功經驗后在其他地方繼續推廣。即將興建的云南煤液化廠估算總投資103億元，項目建設期預計4年，建成后年銷售額34億元，年經營成本7.9億元，年利潤13.8億元。云南省煤炭資源較為豐富，但是石油、天然氣嚴重缺乏。先鋒褐煤是最適合直接液化的煤種。在中國煤科總院試驗的全國14種適宜直接液化的煤種中，先鋒褐煤的活性最好，惰性組分最低，轉化率最高。液化是一個有效利用云南大量褐煤資源的突破口，潔凈煤技術是發展的方向，符合國家的產業政策?！泵鹤冇汀睂⑹乖颇鲜∶禾抠Y源優勢一躍成為經濟優勢。一旦”煤變油”工程能在全省推廣，全省150億噸煤就能轉化為30億噸汽油或柴油，產值將超過10萬億元。

結語

潔凈煤技術的開發利用正處方興未艾之勢，我國應加大煤炭氣化技術、煤間接液化和煤直接液化技術的開發和推行力度，并引進吸收消化國外先進技術，將我國潔凈煤技術和應用水平提到一個新的高度，為我國能源工業的可持續發展作出新的貢獻。

發達國家為何不搞煤變油？

據了解，目前南非擁有一套年產800萬噸油品的煤變油工廠，是世界上唯一大規模的煤變油商業工廠，并為該國提供了60％的運輸油料。其實美、德、日等發達國家也都有成熟技術，但它們為什么沒有投入工業化生產？

據介紹，早在上世紀30年代末，由于石油緊缺，德國就開始研究煤制油技術。二戰前，德國已建成17個工廠，生產420多萬噸汽柴油。到了40年代末、50年代初，隨著中東大油田的開采，低成本的石油大量充斥市場，每桶2—10美元。在這種情況下，再搞煤變油在經濟上就很不合算。直到1973年，中東實行石油禁運，油價被炒高，達到每桶30多美元（相當于現在價格80多美元），這時，大規模的煤制油研發又掀起，美、日、德都紛紛投巨資研究，并建設了試驗工廠。但是，在這些國家，煤變油始終沒有真正投入商業運行。這是為什么呢？

據專家測算，當原油價格在28美元以上，煤變油在經濟上就比較劃算；低于這個價格，煤制油就不劃算。因此，上世紀80年代中期至90年代中期，國際油價一直處在低位，煤變油自然不會受到重視。但是，各國技術已相當成熟，可以說倚馬可待，只要市場需要，就可進行大規模工業化。直到最近兩年，國際油價一再攀升，煤制油重新被各國提上議事日程。美國去年起又開始搞間接液化，法國、意大利也開始進行合作研發。但從項目啟動到開工建設，至少需要5年準備時間，而油價頻繁變動，時高時低，人們往往反應滯后，使決策舉棋不定。

中國搞煤變油有優勢，但不會成為油品生產的主方向

專家認為，在我國搞煤變油有著顯著的優勢。我國富煤少油，近年來隨著經濟的發展，進口原油逐年攀升，從1993—2003年10年間，年均遞增15％以上，進口依存度越來越高。10年間，我國進口原油增長9.18倍，每年花去大量外匯。由于油價上漲，2004年進口原油比上年多支付550億元人民幣。因此，專家認為，從我國能源安全的戰略角度考慮，也應該努力想辦法，從多元化出發，解決能源長期可靠供應問題，而煤變油是可行途徑之一。

同時，中國是產煤大國，西部產煤成本（特別是坑口煤）相對較低。神華集團副總經理、神華煤制油公司董事長張玉卓給記者算了一筆賬：噸煤開采成本美國是20.5美元，神華神東礦區不到100元人民幣，很顯然，神華煤很有優勢。

此外，中國投資成本和勞動力成本相對較低。據估算，年產250萬噸柴汽油的生產線，在美國需投資32億美元，而在中國僅需20億美元。

據測算，神華煤制油項目在國際原油價格22—30美元/桶時，即有較強競爭力。而目前國際原油價格長期在50美元/桶以上。

兗礦的煤炭開采成本會高一些，它搞煤變油劃算嗎？據兗礦集團副總經理、煤化工公司總經理張鳴林介紹，兗礦坑口煤炭開采成本約為100元/噸，在國際油價不低于23美元/桶時具有競爭力。

目前，神華在煤制油上已累計投資數十億元。張玉卓透露，神華還準備與南非合作，以間接液化方式生產煤制油，產成品中，將以柴油為主，汽油為輔。今后五六年內，神華將在煤制油上投資數百億元，10年后，煤與油在神華將并駕齊驅?？梢钥闯?，神華在煤制油項目上雄心勃勃。

兗礦已累計投入1.3億元，它的工業化項目尚未啟動。兗礦正在瞄準汽油市場，今年計劃再投入1億多元，進行高溫合成工藝技術的中試研究，使產成品中汽油占70％，柴油占25％。

目前，煤變油產業化步伐正在加快。不過，專家認為，并非所有煤炭都適合轉化成柴汽油，特別是直接液化對煤種要求很高，我國只有少數幾個地區的煤炭適合，間接液化對煤種的適應性要寬泛些。因此，煤制油在我國會得到一定發展，但不可能成為油品生產的主方向。

 

四、研究的主客觀條件

1 煤變油的必要性

   迄今為止，人類使用的燃料主要是礦物燃料(也叫化石燃料)，包括石油、油頁巖、煤和天然氣，而用得最多的是石油和煤。自從19世紀中葉和20世紀初在美洲和中東發現大規模的石油礦藏以來，人們廣泛使用石油為能源。隨著工業化程度的提高，石油的用量猛增，僅1968年至1978年這10年間，全世界開采的石油就相當于過去110年的開采量。全世界已經發現的石油蘊藏量大約為4萬億桶，科學家估計，地球上石油和天然氣資源將在100年內枯竭。煤是地殼中儲量最豐富的礦物燃料，全世界煤的可開采量估計要比石油多20~40倍，供應年代遠大于石油。但是，作為燃料，煤有兩大缺點：一是不干凈，煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫，造成對大氣和周圍環境的嚴重污染；二是從原子結構上看，煤的氫一碳比(H／C)還不到石油的一半，限制了它的綜合利用。

   近年來，隨著石油資源日益減少，國際石油市場動蕩不定，給各國經濟發展帶來不利影響。人們不會忘記1973年及1979~1980年兩次石油危機造成的全球性經濟衰退。同時，由于石油是規模巨大的石油化工的基礎，除用于塑料、纖維、油漆、醫藥等工業外，還用于生產食用油脂、蛋白質、糖類及合成甘油等基本食品，石油資源的枯竭，必將影響到石化工業。因此，從經濟和社會效益來看，煤經過轉化(煤變油)再利用是值得提倡的發展方向。

   2 煤變油的可能性

   石油是一種氣態、液態和固態碳氫化合物的混合物，也可能是由古代的動植物長期被埋藏在地下而形成的，儲集在地下的多孔性巖石里。石油中碳氫化合物(包括烷烴、吠樘?頭枷閭?占98％以上。

   煤是一種碳質巖石，是古代森林由于地殼的變動被埋人地下，經過漫長的地質年代的生物化學作用和地質作用而形成的。按煤化作用程度的不同，可分為泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤四大類。它是多種高分子有機化合物和礦物質的混合物，其中有機化合物以碳為主，氫、氧、氮、硫等次之。

   由此可見，煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的，其主要區別在氫——碳原子比H／C不同。煤的H／C＜0.8，而油H／C>1．8。此外，煤是化學結構十分復雜的復合體，其基本結構是縮合芳烴為主體的帶有側鏈和官能團的大分子。而油大多數是以脂肪族的直鏈烴為主，也有環烷烴類，比煤的結構簡單得多。因此，人類產生了由煤液化轉化為油的想法。

   我國是一個產煤大國，合理有效地開發煤資源的綜合利用已經擺在我國科學工作者的面前。另外從國家安全出發，研究開發煤資源的綜合利用，是一項可持續發展的國策，因而發展煤變油技術越發顯得重要。

   3 煤變油的關鍵是煤液化技術

  

   要將煤變成油，首先要將煤液化，然后進行分解，因而煤變油的關鍵是煤的液化技術。

   所謂煤的液化，就是將煤通過化學加工轉化為液體產品的過程，煤的液化可分為直接液化和間接液化兩個體系

   3．1 直接液化

   煤直接液化就是把煤直接轉化成液體產品，此項技術20世紀初首先在美國、德國、英國和日本實現。70年生石油危機后，再一次出現煤直接轉化液體燃料油的研究熱潮。到了80年代，煤直接液化的工藝日趨成熟，有的國家已完成了5000噸舊示范廠或2300噸／B生產廠的設計。煤直接液化工藝主要有：

   ①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環的供氫溶劑中與氫混合，溶劑首先通過催化器拾取氫原子，然后通過液化反應器“貢獻”出氫，使煤分解。

   ②氫一煤法是采用沸騰床反應器，直接加氫將煤轉化成液體燃料的工藝。

   ③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉化成接近無灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿，再把煤漿與氫混合后送人反應器。

   ④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿，再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉化過程所需的大部分或全部的氫，可減少或不用氫氣，從而降低成本

   3．2 間接液化

   煤的間接液化是先將煤氣化，生產出原料氣，經凈化后再進行改質反應，調整氫碳比而成。它是德國化學家于1923年首先提出的。

   煤間接液化的主要方法稱為費托(F--T)合成技術。該方法先把經過適當處理的煤送人反應器，在一定溫度和壓力下通過氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽)，以一定的流動方式轉化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘渣排出)。如用空氣作氣化劑，可制成低熱值(4．7~5．6兆焦／米3合成氣，用氧氣作氣化劑，可生產中熱值(11．2—13．O兆焦／米3)合成氣。再以合成氣為原料，在催化劑作用下合成碳、氫、氧化合物，例如醇、醛、酮、酯，以及碳氫化合物烴類或液態的烴類。從第二次世界大戰時起到1945年，德國建立了費托合成裝置9套，催化劑由一氧化碳、釷、鎂組成，所得的產物組成為：汽油46％、柴油23％、油3％和石蠟28％。戰后，ARCE公司研制了成分為鐵、硅、鉀、銅的催化劑，所得產物組成為：汽油32％、柴油21％、石蠟烴47％。1955年在貧油的南非SASOL建立了相同工藝的費托合成裝置，并實現了工業化。SASOL公司是世界最大、也是唯一由煤間接氣化再用費托合成技術生產汽油和各種化學品的公司，擁有員工26000多人，年銷售額達25億美元。因工藝所需已擁有法國法液空66900米3／時、氧氣純度為98．5％的空分設備12套，74000米3／B十空分設備1套，總制氧能力達87萬米3／時，號稱世界上最大的制氧站。僅SASOL I裝置，每年氣化1200萬噸煤，需要40萬米3／時、純度為98％的氧氣。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系統先后建成?，F在，該公司是世界上最大的商業性煤液化廠，已建成3個廠，采用魯奇氣化爐和F--T合成反應器，年產合成液體燃料和化學品400萬噸，年耗煤2700萬噸以上。

   值得一提的是，據美國聯碳公司研究，用煤生產1噸合成燃料，所需氧氣為0.3~1噸；產量為10萬桶／天的合成燃料裝置，需10~20套并聯安裝的2000—2500噸／天制氧機。另據1993年山西省去南非SASOL公司考察，了解到煤的氣化所用氧氣為：1000米3粗煤氣，要用純度99％的氧氣150米3。因而煤氣化及轉化所需的大型空分設備將是很有市場的。

  

   4 煤變油在我國

   利用豐富的煤資源，采用直接和間接煤液化技術，人類已經實現了煤轉化為油的夢想。我國對煤的液化及轉化也非常重視，1980年重新開展煤直接液化研究，1983年和1990年兩次從日本和德國引進的煤直接液化技術和設備，至今還在繼續使用和運行，中國煤種液化特性評價和液化工藝的研究及對費托合成的研究也一直在進行。對此，國家從“六五”起都安排攻關項目。經過科研工作者多年的艱苦努力，已有一部分成果接近工業化的前期，有的研究成果具有很強的創新性，處于國際領先地位。

   目前我國在煤制取合成氣方面已取得較好的成果，并正向世界一流技術水平進軍。另外在合成氣制含氧化學品的技術和工藝方面也取得了明顯的成果，有的已經是產業化的規模，例如合成氣制二甲醚，合成氣制甲醇及下游產品的開發，合成氣制乙醇，聯產乙醛、乙酸等。特別是改進催化劑制備工藝，制備出有高活性特殊功能、特殊選擇性的催化劑，使煤制得的合成氣得以合成出附加值更高的化工原料和化工產品。例如北京化工大學催化研究室在國家的支持下，經過多年的努力，所研制的新型物種Fe3C納米粒子催化劑，用于合成氣定向控制轉化成丙烯的費托催化反應中，獲得突破性成果。

   納米粒子是20世紀80年代問世的一種新材料，由于它的粒徑小，比表面積大，表面原子占有率高，表面具有未飽和鍵、懸空鍵的特殊電子結構和體相結構，使其在光學性質、磁性、導熱以及化學活性等方面具有奇異的特性，引起當代科學界的重視。北京化工大學采用激光熱解法，結合固相反應制備的碳化鐵納米粒子催化劑，粒徑在2nm～3nm，比表面積200m2／g，反應溫度260~320℃，壓力1．5MPa，合成氣空速為600h-1。在無原料氣循環的條件下，在連續加壓漿態 床反應器中對催化劑催化性質測試，結果表 明CO轉化率達98％以上。由于粒子的尺寸效應，丙烯的選擇性達82％。同時，由于 催化系統的高度還原性，完全抑制C02的 生成，打破費托合成SF產物分布的限制，使CO最大限度轉化為高附加值的丙烯，實 現了充分利用資源的月的。因為丙烯是不可 缺少的基礎化工原料，目前大都以石油原料經裂解或煉油兩種方式生產。該研究開辟了 以煤為資源經合成氣一步轉化為丙烯的工藝 路線，用以替代價格日益上漲和資源有限的石油，具有重要戰略意義，也是合理利用地 球資源較好的實例。經成本核算，用此方法 合成的丙烯成本與用石油為原料生產丙烯價格相當或略低，是很有應用前景的生產新工 藝。該研究成果處于國際領先地位，引起了 國內外同行的關注。

   我國對煤制甲醇也做了大量工作。甲醇是用含有H2和CO的原料氣制作的，可用 作化工原料、溶劑和燃料。甲醇用作汽車燃 料，可在汽油中摻人5％、15％、25％ (M--5、M--15、M口25)或用純甲醇(M-- 100)。甲醇和異丁烯合成甲基叔丁基醚 (MTBE)，用作無鉛汽油辛烷值添加劑；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劑。甲醇還可制取合成汽油。目前，我國甲醇年產能力超 過60萬噸，其中約20％用作燃料。煤用間 接液化制成燃料甲醇已有了成熟技術。

 

五、研究進度安排

1。寫可行性報告

2。搜集相關資料

3。開始試驗研究

4。整理研究結果

5。寫試驗總結

 

六、主要參考文獻

眾所周知，作為燃料，煤相對于石油有兩大缺點：一是不干凈，煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫，造成對大氣和周圍環境的嚴重污染；二是從原子結構上看，煤的氫一碳比(H／C)還不到石油的一半，限制了它的綜合利用。于是有許多科學家提出了許多轉化煤和石油的方法，以達到利益最大化，危害最小化。

  

     煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的，其主要區別在氫——碳原子比H／C不同。煤的H／C＜0.8，而油H／C>1．8。此外，煤是化學結構十分復雜的復合體，其基本結構是縮合芳烴為主體的帶有側鏈和官能團的大分子。而油大多數是以脂肪族的直鏈烴為主，也有環烷烴類，比煤的結構簡單得多。因此，人類產生了由煤液化轉化為油的想法。

  

    ①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環的供氫溶劑中與氫混合，溶劑首先通過催化器拾取氫原子，然后通過液化反應器“貢獻”出氫，使煤分解。

    ②氫一煤法是采用沸騰床反應器，直接加氫將煤轉化成液體燃料的工藝。

    ③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉化成接近無灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿，再把煤漿與氫混合后送人反應器。

    ④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿，再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉化過程所需的大部分或全部的氫，可減少或不用氫氣，從而降低成本

    ⑤費托(F--T)合成技術。該方法先把經過適當處理的煤送人反應器，在一定溫度和壓力下通過氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽)，以一定的流動方式轉化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘渣排出)。

    ⑥北京化工大學采用激光熱解法，結合固相反應制備的碳化鐵納米粒子催化劑，粒徑在2nm～3nm，比表面積200m2／g，反應溫度260~320℃，壓力1．5MPa，合成氣空速為600h-1。在無原料氣循環的條件下，在連續加壓漿態床反應器中對催化劑催化性質測試，結果表 明CO轉化率達98％以上。由于粒子的尺寸效應，丙烯的選擇性達82％。同時，由于催化系統的高度還原性，完全抑制C02的 生成，打破費托合成SF產物分布的限制，使CO最大限度轉化為高附加值的丙烯，實現了充分利用資源利用。

篇8

2012年12月19日，交通運輸部《關于臺灣海峽兩岸間集裝箱班輪運價備案實施的公告》，建立兩岸班輪運價備案制度，該制度自2013年3月1日起生效。該制度的實施將從根本上遏制“零運價”、“負運價”現象，切實保障運輸各方當事人合法權益，促進兩岸海上直航健康有序發展，是一項積極應對當前嚴峻航運形勢的舉措，也是一項實實在在的對臺惠民政策。

按照公告規定，兩岸集裝箱班輪經營者為運價備案義務人，應報備兩岸間全部29條班輪航線上大陸直航港口出口的集裝箱貨物（含承運第三方的中轉貨）海運運價。公布運價自備案受理之日起滿30日生效。協議運價自受理備案之時起滿168個小時（7天）生效。

上海航運交易所被指定為運價備案受理機構，制訂運價備案操作指南，并提供相應的技術服務。為加強信息引導，由上海航運交易所和廈門航運交易所共同編制并兩岸集裝箱運價指數，總體反映運價水平的變化。

船舶油污損害民事責任保險示范項目啟動

2012年12月27日，由交通運輸部和中國保監會共同開展的船舶油污損害民事責任保險統保示范項目在京啟動。據了解，該項目于2013年1月1日起正式運行，為有效貫徹落實船舶油污強制保險制度提供了保障。

船舶油污責任險是航運業的法定強制保險，是船舶進入航運市場的條件之一，是船東必須承擔的運營成本。據了解，該示范項目按照相關國際公約和國內法規要求，采用統一的保險條款，并通過競爭性談判最終確定費率和理賠服務機制，比市場現有保險產品具有很大幅度的優化，可降低航運企業的運營成本，提高保險理賠服務水平，充分保證船東的合法權益，對促進船舶油污保險市場的規范管理和健康發展也將發揮積極作用。交通運輸部副部長徐祖遠出席啟動儀式。

全球班輪公司百強最新名單公布

根據最新數據顯示，截至2013年1月1日，全球班輪公司百強中，馬士基航運排第一，地中海航運排第二，法國達飛輪船排第三。

中國大陸班輪公司中，中遠集運排名第五位，中海集運排名第九位，海豐國際排名第26位，中外運集運排名第32位，泉州安盛船務排名第53位，大新華物流排名第59位，海南泛洋排名第60位，錦江航運排名第79位，海華輪船排名第91位。

全國港口標準化技術委員會成立

2012年12月18日，全國港口標準化技術委員會成立大會在北京召開，標志著我國港口行業首次設立全國性標準化管理機構。委員會主要負責港口安全、管理、作業、服務等領域的標準化工作。

自2003年以來，全國港口貨物吞吐量、集裝箱吞吐量一直位居世界首位，但作為引領港口發展的標準化工作則相對滯后。在我國由港口大國向港口強國邁進的過程中，必須通過加強港口標準化工作不斷提升我國港口的管理水平、服務水平和綜合實力，必須樹立“港口發展、標準先行”的理念，充分發揮標準化對港口轉型升級的促進作用，實現港口發展由粗放型向集約型轉變，助力港口科學發展。

委員會主任委員由部科技司司長趙沖久擔任，委員由行業主管部門、港口企業、科研院所、高校及與港口相關的航運、制造、服務企業等單位的專家組成。秘書處工作由部水運科學研究院承擔。

技術長城電子成功研制船用大功率特種電源

日前，北京長城電子裝備有限責任公司研制成功系列船用大功率特種電源。

據介紹，電解式船舶壓載水處理裝置所需的大功率直流電源正成為電源制造商爭先研究的課題。長城電子充分發揮其在船舶電子裝備研制方面的優勢，經過一年多的攻關，研制出從50伏/400安至140伏/2 200安的系列船用特種電源。該系列電源的體積僅為國內同類產品的一半，具有體積小、功率密度大、可靠性高等特點，適合在海上高濕度、高腐蝕環境下使用，技術達到國內先進水平。目前，該系列船用大功率特種電源已為青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司生產的船舶壓載水處理系統配套。

SENER推出最新V70R2.0 FORAN軟件

2012年11月30日，奉行革新戰略的SENER公司推出了最新的V70R2.0 FORAN軟件，具有良好的新負荷能力和革新發展，繼續為造船和海工行業提供領先的集成CAD/CAM方案。

當前，隨著設計周期的縮短和全球化，使客戶企業能在任何地方提供設計服務。而確保競爭力的關鍵因素是通過完整的設計流程和設計階段的無縫銜接，實現正確的管理信息，從而逐步從基礎設計向生產發展，而沒有數據丟失或缺點。

此次最新的FORAN軟件，SENER公司加強了基礎設計和細節設計之間的聯系，以及船舶設計和PLM方案運行之間的聯系，面向市場需要的成本高效、能源效率、綠色設計。FORAN V70R2.0還包括整套船舶應用管理，實現姐妹船的全控制。

我國首臺R0110重型燃氣輪機通過72小時連續帶負荷運行考核

我國自主研發的首臺“R0110重型燃氣輪機”在863計劃支持下，經過中航集團沈陽黎明航空發動機公司和中海油深圳電力公司等單位多年聯合攻關，已于日前完成了72小時連續帶負荷并網發電運行的考核，驗證了R0110重型燃氣輪機的整機性能，檢驗了設計技術和制造技術，達到了課題任務書規定的運行考核要求。R0110燃氣輪機重大項目于2002年10月立項，采取了“產學研用”相結合的創新組織機制，組建了涵蓋全國冶金、機械、電子、航空、電力等行業三十余家單位的聯合體以及專家組，在材料研制、設計、試驗、整機制造及試驗運行的全過程中，聯合攻關，立足國內，自主研發。能通過上述考核，表明我國已經具有自主研發重型燃氣輪機的能力和試驗條件，也標志著我國重型燃氣輪機自主研制取得了重要的階段性成果。

美國研發水熱液化轉化生物原油技術

美國密歇根大學菲利普·薩維奇教授領銜的研究團隊宣布，該團隊發現，采用適當的參數，通過水熱液化（HTL）可使65%濕微藻（微綠球藻）在1分鐘內轉化成生物原油，并可獲得微綠球藻中90%的能量。

據了解，HTL是將生物質轉化為生物燃料或生物燃料前體的諸多方法之一。研究人員注意到，HTL可避免繁瑣的干燥步驟，因此對水分含量很高的生物質（如微藻）具有很高的轉化效率。研究表明，加快加熱速度，可使不必要的反應減至最少，提高生物原油的產率。較短的反應時間還意味著反應器不必太大，成本可能會較低。在改質方面，團隊的實驗室已于今年早些時候生產出含有97%的碳和氫的生物原油。

據悉，這所大學已申請專利保護，并正在尋求商業合作伙伴，以幫助其將該技術推向市場。目前，大多數商業制造商制取藻類基燃料，首先要將藻類干燥，再進行提取，成本超過20美元/加侖。

阿法拉伐推出新廢熱回收系統

Alfa Laval（阿法拉伐）為船舶輔機專門設計的Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR）節熱器，幾十年來已經證明在主機后安裝廢熱回收系統對許多船東是有利的。下一步船舶輔機利用廢熱是很自然的，有了Aalborg XS-TC7廢熱回收（WHR） 節熱器就能成為現實了。該產品已經深受航運界的歡迎，許多大型航運公司正在研究在船上安裝Aalborg XS-TC7A廢熱回收節熱器的可能性。

由于有了Alfa Laval Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR） 節熱器，輔機鍋爐能保持船舶對蒸汽的需求，成本大幅減少。在船舶航行和在港口停泊時，這種新的廢熱回收節熱器能夠完全提供或支持船舶蒸汽要求，將船舶輔機的廢熱轉換成可用的能源并減少碳排放。

由于其具有很少的足跡和很低的重量功率比，Alfa Laval Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR） 節熱器有助于減少燃油輔助鍋爐燃料費。在經過了兩年的海試后，丹麥一家主要的航運公司已經成為第一家在主機和輔機后安裝廢熱回收（WHR） 節熱器的公司。據悉，安裝廢熱回收（WHR） 節熱器典型的投資回報時間在12～18個月之內。在某些情況下只有6～8個月。

現代重工推出新船用高速機

近日，韓國發動機制造商現代重工已新推出一種重型高速柴油機，持續功率500bhp，主要用于小型商船市場。

據悉，該機為6氣缸L500機型，采用電控燃料噴射系統，能滿足嚴格的排放標準，能在系列轉速下提供重型功率和扭矩，具有設計簡單、高度可靠的優點，氣缸體還配有帶廢氣門的渦輪增壓器及集成的油冷卻器。油氣過濾器均可洗滌和再使用，并配有電動變速泵。

1MW級微型燃氣輪機課題通過驗收

國家863計劃“1MW級微型燃氣輪機及其供能系統研制”課題日前在湖南株洲通過了現場驗收。由中國南方航空工業

（集團）有限公司牽頭的研發團隊經過多年潛心研究，攻克了MW級燃氣輪機離心壓氣機、環形回流燃燒室、可調導葉渦輪等核心部件的設計、試驗和制造技術，研制了MW級燃氣輪機樣機，完成了熱電聯供系統集成和調試，建立了MW級燃氣輪機熱電聯供系統應用示范裝置，并實現了400多小時示范運行。

日本學者研發出蝴蝶式風力發電機

日本鳥取大學工學研究科的原豐副教授領導的研究小組，近日成功開發出蝴蝶式風力發電機。該發電機的葉片旋轉起來猶如蝴蝶，微風也能使之旋轉，沒有噪聲。從模擬試驗看，當蝴蝶式風車旋轉數低于每分鐘數十次時，其轉矩是垂直型風車的1.5倍。樣機示范試驗中發現，在轉數很低的情況下，該型風車比傳統型風車的電力輸出高，且能在微風中轉動。由于葉片沒有翼尖，不產生空氣渦流，噪聲也會自然消失。

原副教授稱，降低曲線型葉片的成本是面臨的課題，但因沒有支撐力臂，零部件數量可大幅減少，降低成本是可以實現的。

本次樣機的葉片材料為塑料，下一步，研究小組將考慮用玻璃鋼（FRP）材料來做樣機。

長城電子成功研制船用大功率特種電源

日前，北京長城電子裝備有限責任公司研制成功系列船用大功率特種電源。

據介紹，電解式船舶壓載水處理裝置所需的大功率直流電源正成為電源制造商爭先研究的課題。長城電子充分發揮其在船舶電子裝備研制方面的優勢，經過一年多的攻關，研制出從50伏/400安至140伏/2 200安的系列船用特種電源。該系列電源的體積僅為國內同類產品的一半，具有體積小、功率密度大、可靠性高等特點，適合在海上高濕度、高腐蝕環境下使用，技術達到國內先進水平。目前，該系列船用大功率特種電源已為青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司生產的船舶壓載水處理系統配套。

SENER推出最新V70R2.0 FORAN軟件

2012年11月30日，奉行革新戰略的SENER公司推出了最新的V70R2.0 FORAN軟件，具有良好的新負荷能力和革新發展，繼續為造船和海工行業提供領先的集成CAD/CAM方案。

當前，隨著設計周期的縮短和全球化，使客戶企業能在任何地方提供設計服務。而確保競爭力的關鍵因素是通過完整的設計流程和設計階段的無縫銜接，實現正確的管理信息，從而逐步從基礎設計向生產發展，而沒有數據丟失或缺點。

此次最新的FORAN軟件，SENER公司加強了基礎設計和細節設計之間的聯系，以及船舶設計和PLM方案運行之間的聯系，面向市場需要的成本高效、能源效率、綠色設計。FORAN V70R2.0還包括整套船舶應用管理，實現姐妹船的全控制。

我國首臺R0110重型燃氣輪機通過72小時連續帶負荷運行考核

我國自主研發的首臺“R0110重型燃氣輪機”在863計劃支持下，經過中航集團沈陽黎明航空發動機公司和中海油深圳電力公司等單位多年聯合攻關，已于日前完成了72小時連續帶負荷并網發電運行的考核，驗證了R0110重型燃氣輪機的整機性能，檢驗了設計技術和制造技術，達到了課題任務書規定的運行考核要求。R0110燃氣輪機重大項目于2002年10月立項，采取了“產學研用”相結合的創新組織機制，組建了涵蓋全國冶金、機械、電子、航空、電力等行業三十余家單位的聯合體以及專家組，在材料研制、設計、試驗、整機制造及試驗運行的全過程中，聯合攻關，立足國內，自主研發。能通過上述考核，表明我國已經具有自主研發重型燃氣輪機的能力和試驗條件，也標志著我國重型燃氣輪機自主研制取得了重要的階段性成果。

美國研發水熱液化轉化生物原油技術

美國密歇根大學菲利普·薩維奇教授領銜的研究團隊宣布，該團隊發現，采用適當的參數，通過水熱液化（HTL）可使65%濕微藻（微綠球藻）在1分鐘內轉化成生物原油，并可獲得微綠球藻中90%的能量。

據了解，HTL是將生物質轉化為生物燃料或生物燃料前體的諸多方法之一。研究人員注意到，HTL可避免繁瑣的干燥步驟，因此對水分含量很高的生物質（如微藻）具有很高的轉化效率。研究表明，加快加熱速度，可使不必要的反應減至最少，提高生物原油的產率。較短的反應時間還意味著反應器不必太大，成本可能會較低。在改質方面，團隊的實驗室已于今年早些時候生產出含有97%的碳和氫的生物原油。

據悉，這所大學已申請專利保護，并正在尋求商業合作伙伴，以幫助其將該技術推向市場。目前，大多數商業制造商制取藻類基燃料，首先要將藻類干燥，再進行提取，成本超過20美元/加侖。

阿法拉伐推出新廢熱回收系統

Alfa Laval（阿法拉伐）為船舶輔機專門設計的Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR）節熱器，幾十年來已經證明在主機后安裝廢熱回收系統對許多船東是有利的。下一步船舶輔機利用廢熱是很自然的，有了Aalborg XS-TC7廢熱回收（WHR） 節熱器就能成為現實了。該產品已經深受航運界的歡迎，許多大型航運公司正在研究在船上安裝Aalborg XS-TC7A廢熱回收節熱器的可能性。

由于有了Alfa Laval Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR） 節熱器，輔機鍋爐能保持船舶對蒸汽的需求，成本大幅減少。在船舶航行和在港口停泊時，這種新的廢熱回收節熱器能夠完全提供或支持船舶蒸汽要求，將船舶輔機的廢熱轉換成可用的能源并減少碳排放。

由于其具有很少的足跡和很低的重量功率比，Alfa Laval Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR） 節熱器有助于減少燃油輔助鍋爐燃料費。在經過了兩年的海試后，丹麥一家主要的航運公司已經成為第一家在主機和輔機后安裝廢熱回收（WHR） 節熱器的公司。據悉，安裝廢熱回收（WHR） 節熱器典型的投資回報時間在12～18個月之內。在某些情況下只有6～8個月。

現代重工推出新船用高速機

近日，韓國發動機制造商現代重工已新推出一種重型高速柴油機，持續功率500bhp，主要用于小型商船市場。

據悉，該機為6氣缸L500機型，采用電控燃料噴射系統，能滿足嚴格的排放標準，能在系列轉速下提供重型功率和扭矩，具有設計簡單、高度可靠的優點，氣缸體還配有帶廢氣門的渦輪增壓器及集成的油冷卻器。油氣過濾器均可洗滌和再使用，并配有電動變速泵。

1MW級微型燃氣輪機課題通過驗收

國家863計劃“1MW級微型燃氣輪機及其供能系統研制”課題日前在湖南株洲通過了現場驗收。由中國南方航空工業

（集團）有限公司牽頭的研發團隊經過多年潛心研究，攻克了MW級燃氣輪機離心壓氣機、環形回流燃燒室、可調導葉渦輪等核心部件的設計、試驗和制造技術，研制了MW級燃氣輪機樣機，完成了熱電聯供系統集成和調試，建立了MW級燃氣輪機熱電聯供系統應用示范裝置，并實現了400多小時示范運行。

日本學者研發出蝴蝶式風力發電機

日本鳥取大學工學研究科的原豐副教授領導的研究小組，近日成功開發出蝴蝶式風力發電機。該發電機的葉片旋轉起來猶如蝴蝶，微風也能使之旋轉，沒有噪聲。從模擬試驗看，當蝴蝶式風車旋轉數低于每分鐘數十次時，其轉矩是垂直型風車的1.5倍。樣機示范試驗中發現，在轉數很低的情況下，該型風車比傳統型風車的電力輸出高，且能在微風中轉動。由于葉片沒有翼尖，不產生空氣渦流，噪聲也會自然消失。

原副教授稱，降低曲線型葉片的成本是面臨的課題，但因沒有支撐力臂，零部件數量可大幅減少，降低成本是可以實現的。

本次樣機的葉片材料為塑料，下一步，研究小組將考慮用玻璃鋼（FRP）材料來做樣機。

長城電子成功研制船用大功率特種電源

日前，北京長城電子裝備有限責任公司研制成功系列船用大功率特種電源。

據介紹，電解式船舶壓載水處理裝置所需的大功率直流電源正成為電源制造商爭先研究的課題。長城電子充分發揮其在船舶電子裝備研制方面的優勢，經過一年多的攻關，研制出從50伏/400安至140伏/2 200安的系列船用特種電源。該系列電源的體積僅為國內同類產品的一半，具有體積小、功率密度大、可靠性高等特點，適合在海上高濕度、高腐蝕環境下使用，技術達到國內先進水平。目前，該系列船用大功率特種電源已為青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司生產的船舶壓載水處理系統配套。

SENER推出最新V70R2.0 FORAN軟件

2012年11月30日，奉行革新戰略的SENER公司推出了最新的V70R2.0 FORAN軟件，具有良好的新負荷能力和革新發展，繼續為造船和海工行業提供領先的集成CAD/CAM方案。

當前，隨著設計周期的縮短和全球化，使客戶企業能在任何地方提供設計服務。而確保競爭力的關鍵因素是通過完整的設計流程和設計階段的無縫銜接，實現正確的管理信息，從而逐步從基礎設計向生產發展，而沒有數據丟失或缺點。

此次最新的FORAN軟件，SENER公司加強了基礎設計和細節設計之間的聯系，以及船舶設計和PLM方案運行之間的聯系，面向市場需要的成本高效、能源效率、綠色設計。FORAN V70R2.0還包括整套船舶應用管理，實現姐妹船的全控制。

我國首臺R0110重型燃氣輪機通過72小時連續帶負荷運行考核

我國自主研發的首臺“R0110重型燃氣輪機”在863計劃支持下，經過中航集團沈陽黎明航空發動機公司和中海油深圳電力公司等單位多年聯合攻關，已于日前完成了72小時連續帶負荷并網發電運行的考核，驗證了R0110重型燃氣輪機的整機性能，檢驗了設計技術和制造技術，達到了課題任務書規定的運行考核要求。R0110燃氣輪機重大項目于2002年10月立項，采取了“產學研用”相結合的創新組織機制，組建了涵蓋全國冶金、機械、電子、航空、電力等行業三十余家單位的聯合體以及專家組，在材料研制、設計、試驗、整機制造及試驗運行的全過程中，聯合攻關，立足國內，自主研發。能通過上述考核，表明我國已經具有自主研發重型燃氣輪機的能力和試驗條件，也標志著我國重型燃氣輪機自主研制取得了重要的階段性成果。

美國研發水熱液化轉化生物原油技術

美國密歇根大學菲利普·薩維奇教授領銜的研究團隊宣布，該團隊發現，采用適當的參數，通過水熱液化（HTL）可使65%濕微藻（微綠球藻）在1分鐘內轉化成生物原油，并可獲得微綠球藻中90%的能量。

據了解，HTL是將生物質轉化為生物燃料或生物燃料前體的諸多方法之一。研究人員注意到，HTL可避免繁瑣的干燥步驟，因此對水分含量很高的生物質（如微藻）具有很高的轉化效率。研究表明，加快加熱速度，可使不必要的反應減至最少，提高生物原油的產率。較短的反應時間還意味著反應器不必太大，成本可能會較低。在改質方面，團隊的實驗室已于今年早些時候生產出含有97%的碳和氫的生物原油。

據悉，這所大學已申請專利保護，并正在尋求商業合作伙伴，以幫助其將該技術推向市場。目前，大多數商業制造商制取藻類基燃料，首先要將藻類干燥，再進行提取，成本超過20美元/加侖。

阿法拉伐推出新廢熱回收系統

Alfa Laval（阿法拉伐）為船舶輔機專門設計的Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR）節熱器，幾十年來已經證明在主機后安裝廢熱回收系統對許多船東是有利的。下一步船舶輔機利用廢熱是很自然的，有了Aalborg XS-TC7廢熱回收（WHR） 節熱器就能成為現實了。該產品已經深受航運界的歡迎，許多大型航運公司正在研究在船上安裝Aalborg XS-TC7A廢熱回收節熱器的可能性。

由于有了Alfa Laval Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR） 節熱器，輔機鍋爐能保持船舶對蒸汽的需求，成本大幅減少。在船舶航行和在港口停泊時，這種新的廢熱回收節熱器能夠完全提供或支持船舶蒸汽要求，將船舶輔機的廢熱轉換成可用的能源并減少碳排放。

由于其具有很少的足跡和很低的重量功率比，Alfa Laval Aalborg XS-TC7A廢熱回收（WHR） 節熱器有助于減少燃油輔助鍋爐燃料費。在經過了兩年的海試后，丹麥一家主要的航運公司已經成為第一家在主機和輔機后安裝廢熱回收（WHR） 節熱器的公司。據悉，安裝廢熱回收（WHR） 節熱器典型的投資回報時間在12～18個月之內。在某些情況下只有6～8個月。

現代重工推出新船用高速機

近日，韓國發動機制造商現代重工已新推出一種重型高速柴油機，持續功率500bhp，主要用于小型商船市場。

據悉，該機為6氣缸L500機型，采用電控燃料噴射系統，能滿足嚴格的排放標準，能在系列轉速下提供重型功率和扭矩，具有設計簡單、高度可靠的優點，氣缸體還配有帶廢氣門的渦輪增壓器及集成的油冷卻器。油氣過濾器均可洗滌和再使用，并配有電動變速泵。

1MW級微型燃氣輪機課題通過驗收

國家863計劃“1MW級微型燃氣輪機及其供能系統研制”課題日前在湖南株洲通過了現場驗收。由中國南方航空工業

（集團）有限公司牽頭的研發團隊經過多年潛心研究，攻克了MW級燃氣輪機離心壓氣機、環形回流燃燒室、可調導葉渦輪等核心部件的設計、試驗和制造技術，研制了MW級燃氣輪機樣機，完成了熱電聯供系統集成和調試，建立了MW級燃氣輪機熱電聯供系統應用示范裝置，并實現了400多小時示范運行。

日本學者研發出蝴蝶式風力發電機

日本鳥取大學工學研究科的原豐副教授領導的研究小組，近日成功開發出蝴蝶式風力發電機。該發電機的葉片旋轉起來猶如蝴蝶，微風也能使之旋轉，沒有噪聲。從模擬試驗看，當蝴蝶式風車旋轉數低于每分鐘數十次時，其轉矩是垂直型風車的1.5倍。樣機示范試驗中發現，在轉數很低的情況下，該型風車比傳統型風車的電力輸出高，且能在微風中轉動。由于葉片沒有翼尖，不產生空氣渦流，噪聲也會自然消失。

原副教授稱，降低曲線型葉片的成本是面臨的課題，但因沒有支撐力臂，零部件數量可大幅減少，降低成本是可以實現的。

本次樣機的葉片材料為塑料，下一步，研究小組將考慮用玻璃鋼（FRP）材料來做樣機。

船舶上海外高橋獲6+2+2艘世界第六代180 000DWT好望角型

有世界好望角型散貨船開發、設計和建造中心之美譽的上海外高橋造船有限公司，最近又研發成功一款集綠色、環保、低碳于一身的世界第六代18萬載重噸好望角型散貨船。歐洲兩家著名航運公司近日慕名前來下單，與外高橋造船公司簽訂了共計6+2+2艘建造合同，成為該型船的第一批買家。

在這型散貨船的開發設計中，外高橋造船公司打破常規，大膽創新，采用了無球艏船型設計方案。為了降低船艏剩余阻力系數，該公司進行了線型優選和多方案的附體節能研究與試驗，證明無球艏船型的快速性能最好、排水量最大，具有最佳的技術經濟性能。同時，該型船還采用了新型電噴主機。該主機以更長的沖程來降低發動機轉速，從而達到節能效果。通過線型、推進裝置、附體節能裝置等優化設計和配置，研發人員不僅使該型船的綜合油耗降低了20%、運能提高了30%，而且使其各種技術指標全面滿足國際船級社協會（IACS）共同結構規范（CSR），國際海事組織（IMO）涂層新標準（PSPC）、燃油艙雙殼保護標準、Tier Ⅱ排放標準等的最新要求，成為一款名副其實的綠色環保、經濟低碳的超大型散貨船。

STX將建世界最大郵輪

STX法國公司和美國皇家加勒比豪華郵輪公司達成協議，后者訂購一艘巨型豪華郵輪。這筆合同總額超過10億歐元，保證了圣納扎爾造船廠的生存。這艘郵輪長361米?？山蛹{

5 400名旅客和2 100名船員，將在2013年開工，預計2016年交付?；始壹永毡裙镜暮Ｑ缶G洲號郵輪是世界最大豪華郵輪，此次是按照綠洲號樣式所建的第三艘郵輪。

三菱重工交付全球首艘混合動力汽車運輸船

近日，三菱重工神戶船廠為商船三井（MOL）建造的“Emerald Ace”號混合動力汽車運輸船完工交付。該船為一艘停泊時不產生排放的創新船?！癊merald Ace”號混合動力汽車運輸船為世界上第一艘新建造的混合動力汽車運輸船，配備了160KW太陽能發電系統——種由三菱重工、松下能源公司和商船三井聯手研制的混合供電系統，該系統采用了可以儲存大約2.2兆瓦小時電能的鋰離子電池與太陽能發電系統相結合的的系統。與傳統的發電系統在船舶停泊時采用柴油發電機給船舶供電不同。

在“Emerald Ace”號汽車運輸船航行時，可利用太陽能發電系統發電，并將其儲存在鋰離子電池中。由于在船舶停泊時，柴油發電機完全關閉，電池提供船舶所需的所有電力，因此在船舶碼頭時排放為零。另外，該船的混合動力系統代表向實現2009年9月份商船三井宣布的下一代汽車運輸船概念——ISHIN-I 汽車運輸船邁出了重要的一步。

韓擬建造5 000噸級海洋科考船

2012年12月26日，韓國國土海洋部與韓國STX造船海洋公司共同舉行了建造5 000噸級新海洋科學考察船的簽約儀式。韓國國土海洋部方面表示，韓國已經擁有的1 000噸級“Onnuri”號海洋科學考察船在遠海探測活動方面受到限制。此次計劃打造的5 000噸級新考察船，可以前往全球各大洋展開深海海底礦物資源探測和開發工作，并進行有關氣候變化的研究。

韓國計劃建造的新海洋科學考察船長97米，寬18米，可承載38名研究員、22名乘務員航行55天。該考察船最大航速為15節。韓國政府將在該造船項目上投資1 000億韓元。該科考船計劃于2015年12月之前建造完畢并進行試航，2016年6月正式啟用。

新考察船將采用新型自動定位裝置，即使在惡劣天氣條件下也可利用無人潛艇進行科學考察活動。同時還將配備可以在40米深處提取試樣的大型海底取樣器等各種尖端的海洋研究設備。

Algoma推出新一代Equinox級散貨船

加拿大船東Algoma Central Corporation（Algoma）日前宣布將推出新一代Equinox級散貨船的首艘船舶“Algoma Equinox”輪，并于2012年12月24日在南通明德重工為該船舉行了命名儀式，將用于主要用于北美五大湖-圣勞倫斯河航道。Equinox級船舶系新一代適用于五大湖-圣勞倫斯河航道的散貨船。該船經過特殊設計，預計能提高45%的燃油效率，并削減97%的硫化物排放量，從而最大限度減少對環境的影響。據了解，Equinox級系列船共有8艘船，包括4艘無齒輪散貨船（以滿足岸上卸貨設備）和4艘自卸貨式散貨船。Algoma將擁有其中6艘，包括2艘無齒輪散貨船及4艘自卸貨散貨船，預計這6艘船的交易金額為3億美元。其余2艘無齒輪散貨船將由CWB持有，并交由Algoma經營管理。

三菱重工首艘新一代LNG船開工

2012年12月11日，日本三菱重工研發設計的“Sayaendo”系列新一代LNG船在長崎造船廠舉行了開工儀式。

據悉，該船是大阪煤氣有限公司和商船三井株式會社在2011年10月份聯合訂購的， 全長288米，寬48.94米，滿載吃水11.55米，138 000總噸，貨艙總容積155 000立方米，預計將在2015年3月底完工交付。

“Sayaendo”系列Moss球罐型LNG船和STX Europe開發的采用IHS和VST設計的新型Moss球罐型LNG船有異曲同工之處，采用連續凸形液艙艙蓋（Continuous Tank Cover）。據三菱重工開發設計人員測算，采用這種連續凸形液艙艙蓋可比傳統的球罐型LNG船降低約10%結構重量。

荷蘭IHC Merwede推出新型絞吸式挖泥船

近日，荷蘭IHC Merwede公司推出了IHC Beaver 65 DDSP絞吸式挖泥船。該船是一種新的IHC Beaver系列標準絞吸式挖泥船。IHC Beaver 65 DDSP絞吸式挖泥船，是在非常成功的IHC Beaver 6518絞吸式挖泥船的基礎上開發出來的，具有交付期短，按照法國船級社沿海地區分類設計和建造的。

從提高用戶價值的角度考慮，該挖泥船采用了可拆卸標準絞吸式挖泥船概念。IHC Beaver 65 DDSP絞吸式挖泥船的設計基于開發六代絞吸式挖泥船的經驗和50年建造650毫米級標準絞吸式挖泥船的經驗。

世界首艘LNG客滾船下水

2012年12月初，澳大利亞Incat Tasmania有限公司傳來消息，將下水世界上第一艘以LNG為動力的客滾船。該船也將成為該公司建造的第一艘以LNG為動力，配備了雙燃料發動機的高速渡輪。這艘長99米的LNG客滾船是南美Buquebus航運公司2010年11月份訂購的，該船是第一艘按照高速船安全規則建造的，并用LNG作為主要燃料和船用蒸餾油作為備用燃料的高速船舶。該客滾船將承擔阿根廷布宜諾斯艾利斯至烏拉圭蒙得維的亞之間普拉特河運輸任務，可以搭載乘客1 000名，汽車大約140輛。預計空船航速可達53節，搭載車、客后的航速為50節。有航運人士表示，該船提供的高速橫渡普拉特河服務將可以與烏拉圭和阿根廷之間的航空運輸競爭。

港口珠海港邁向吞吐能力超億噸時代

1月9日，隨著來自秦皇島港滿載5.7萬噸煤炭的“新世紀198號”貨輪順利停泊在神華粵電珠海港碼頭并開始作業，華南最大煤炭儲運基地神華粵電珠海港煤炭儲運中心一期工程全面進入試運行，珠海港也正式進入吞吐能力超億噸時代。

阿聯酋自動化程度最高的港口正式啟用

阿拉伯聯合酋長國2012年12月12日宣布中東地區規模最大、自動化程度最高的港口——“哈利法港”正式啟用。

新加坡港口吞吐量創新紀錄 達5.376億噸

據新加坡海事及港務管理局最新統計，新加坡去年貨運吞吐量為5.376億噸，比2011年增加了1.2%，創下新的紀錄。與此同時，在新加坡注冊的船只噸位增長13.2萬噸，截至2012年12月底，新加坡的船只總噸位達到了6 500萬噸，在全球排名前10位。

2012國內五大港口突破貨物吞吐量4億噸

2012年，全國規模以上港口吞吐量突破4億噸的有五大港口，它們分別是：寧波—舟山港、上海港、天津港、廣州港和青島港。其中， 青島港2012年港口貨物吞吐量累計完成4.1億噸，同比增長7.8%；青島港不僅成為國內第五大過4億噸的港口，同時也穩居全球第七位。

環保

三星重工和韓進聯合研發能源管理系統

韓國三星重工和韓進海運將聯合進行集成能源管理系統的研發，以便系統的對船舶能源消耗進行管理和分析，減少高達15%的燃料消耗。船舶集成能源管理系統能對影響燃料效率的因素進行監測、分析和管理，如航線、發動機與推進能力、污染排放等等，以實現燃料消耗的最小化。集成系統還將高端技術和航線優化、裝飾優化、能源效率運行指數（EEOI）監測與分析、船舶港口服務等相結合。

集成系統將于2013年5月在韓進一艘正在三星重工建造的4 600TEU集裝箱船上安裝，在2016年底前完成裝船測試。

篇9

關鍵詞：餐廚垃圾；綠化廢棄物；低品位能；高溫好氧發酵

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）08-0076-04

1.引言

隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾產生量日益增大，尤其以餐廚垃圾增長最為迅猛。餐廚垃圾俗稱泔腳，即殘羹剩飯，是指除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的廚余垃圾和廢棄食用油脂。餐廚垃圾作為城市生活垃圾中一類特殊而重要的組成部分，在城市生活垃圾中占有很大比重（表1），因此對生活垃圾減量化、無害化及資源化處置十分重要。餐廚垃圾含水率和有機物含量高，極易在較短時間內腐爛發臭和滋生蚊蠅等，如果處置不當會對環境造成極大污染。但另一方面，餐廚垃圾營養豐富的特點也使其成為一種很好的資源化原料，如果加以合理利用，將創造巨大的資源化利用價值。

同時，綠化廢棄物也是城市有機垃圾處理的頑疾，既不能焚燒處理，填埋也不經濟環保。粉碎堆置是目前常用的不得已而為之的處理方式。作為高碳有機化合物，尋找合理高效的資源化處置途徑也是至關重要的。

2.餐廚垃圾傳統處置技術

餐廚垃圾是城市生活垃圾的重要組成部分，由于技術條件的限制，在傳統處置工藝上，我國餐廚垃圾的集中處置仍然占主導地位。在早期餐廚垃圾管理辦法尚未完善之前，餐廚垃圾直接用來喂養牲畜，或者與其他城市生活垃圾共同進行焚燒、填埋。

早期，采用餐廚垃圾直接喂養牲畜也存在了一定的問題。但餐廚垃圾容易腐敗變質，滋生病菌，同時由于同源性問題，城市中出現的“潲水油”、“垃圾豬”等，會對人體健康造成威脅，已成為城市生活中的公害問題。

同時，由于餐廚垃圾中所含有的水分高達80%～90%，使單位質量的熱值在2100 kJ/kg左右，不能滿足垃圾焚燒發電的熱值要求，焚燒時需要添加輔助燃料，不僅降低了熱能利用率，還會增加燃料的消耗，增加處理成本；其次，餐廚垃圾含有大量的脂類物質，燃燒過程中在重金屬催化下會形成產生二嗯英等有害因子，處理不當會造成更為嚴重的二次污染；第三，焚燒處理投資過高，運行費用加大，對管理水平和設備維護要求較高。

此外，將餐廚垃圾混入生活垃圾進行填埋處置時容易產生滲濾液污染地下水，同時大量惡臭氣體也會嚴重污染大氣環境。

3.餐廚垃圾資源化處置技術

由于餐廚垃圾高含水率、高有機質含量導致的一系列問題，用傳統方式進行處理出現了瓶頸。同時餐廚垃圾中富含食物纖維、淀粉、動植物脂肪和蛋白質等營養物質以及中微量元素，具有很高的資源化利用價值。目前，餐廚垃圾（此處的餐廚垃圾主要指其中的廚余垃圾，不包括廢棄油脂）的主要資源化利用方式為堆肥化、飼料化以及厭氧發酵等。

3.1堆肥化

堆肥化是生物處理技術的一種，是利用微生物對餐廚垃圾中的有機質實現降解的過程。餐廚垃圾含有豐富的有機質、適量的水分、均勻的營養元素配比，十分適合微生物的生長。因此在一定的堆積狀態下，餐廚垃圾中的微生物自然生長繁殖，使有機質降解最終生成穩定的富含腐肥料。

堆肥技術方法簡單，工藝趨向完善，在處理城鎮有機垃圾上已大規模工業化應用，然而餐廚垃圾堆肥亦存在著較大的技術難題和缺陷。首先，餐廚垃圾中含水率高、易腐。需要大量填充劑調理含水率以及特殊的填充物提高孔隙率，導致餐廚垃圾堆肥附加成本高、設備效率低；此外，高含水率影響堆溫的升高，難以達到消毒滅菌以及有機物高速降解的效果；同時餐廚垃圾中鹽含量較高，并在堆肥過程中有較大幅度提高，因此用餐廚垃圾制得的有機肥料不能大量使用，以防止土壤的鹽化，妨礙農作物的生長；另外，餐廚垃圾的pH值較低，會對生物降解過程產生不利的影響，并產生臭氣，為了達到好氧分解的效果，通常采用強制通風，其臭氣的排放對環境產生一定的影響；同時餐廚垃圾中含有的大量油脂和鹽分影響微生物對有機物的分解速率以及堆肥的品質。餐廚垃圾堆肥化產品存在重金屬元素、持久性有機污染物累積的問題，將產品直接使用，會給環境帶來負面影響。

3.2飼料化

目前利用餐廚垃圾制備飼料的方法可分為直接干燥法和生物發酵法。直接干燥法是在對餐廚垃圾進行分揀、脫水脫油等預處理后，采用濕熱或干熱工藝，將餐廚垃圾加熱到一定溫度以達到滅菌及干燥的效果，并通過后續處理獲得飼料或飼料添加劑。生物發酵法是在一定的環境條件下將培養出的菌種加入餐廚垃圾中密封貯藏，利用微生物的降解作用，把餐廚垃圾中的營養物質轉變為自身成長和繁殖所需的能源和物質，最終生產出由微生物自身及其蛋白分泌物組成的蛋白飼料。從營養學的角度看，餐廚垃圾營養全面且均衡，最有可能被用作動物飼料，但國內外對餐廚垃圾作為飼料制造原料還存在很大的爭議，認為其產品無法滿足日益增長的食品衛生安全的要求，岡此阻礙了飼料化技術的研究和實用化進程，目前對該技術的研究不多。

3.3厭氧發酵

餐廚垃圾進行厭氧發酵不僅能解決餐廚垃圾帶來的環境污染問題，也能帶來能源的再利用產生一定的經濟效益。從發展歷程看，厭氧發酵經歷了3個階段，即以回收甲烷為主的第一階段、以發酵產氫、制備燃料乙醇為主的第二個階段，以及以兩階段發酵產氫產甲烷為主的第三個階段。然而現有的餐廚垃圾厭氧發酵存在反應條件苛刻、發酵周期長、產沼氣率低等問題，不利于工業化應用。

3.4高溫好氧發酵

利用高溫耗氧發酵生物技術對餐廚廢棄物進行無害化處理和資源化利用，是當今世界上公認的先進處理方法，這種方法無害化程度高，資源化效果好，對有機物含量較高的餐廚垃圾尤為適用。該工藝技術是利用高溫好氧生物菌群在充分供氧的條件下將餐廚廢棄物分解。其工藝溫度65℃左右，處理時間約8～24 h。在該工藝溫度下，大腸桿菌等致病菌、蛔蟲卵等均可被殺滅，沒有二次污染，完全達到無害化處理的要求，其產出物為有機生物菌肥，實現了資源化高效利用的目的。但由于普遍采用了電熱、燃氣、蒸汽等高品位能源的加熱方法，熱效率低，能耗大，故處理成本很高，導致經濟上的微效益甚至負效益。國內某項目一期建成日處理200 t的餐廚廢棄物處理廠，用天然氣作為熱源，每噸的處理成本在1000元以上。企業至今依靠政府的財政補貼維持運轉，顯然不是可持續發展的模式，故該技術尚未被廣泛采用。

因此，探尋餐廚垃圾高效、低能耗、無二次污染的資源化處置工藝，對降低甚至消除此類廢棄物產生的環境污染，使之變廢為寶，同時降低處置成本、提高人民生活環境具有重要意義。

4.利用低品位能的餐廚垃圾及綠化廢棄物高溫好氧發酵技術

鑒于餐廚垃圾資源化處置研究尚屬起步階段以及現有處置工藝存在的弊端，在全面研究現有資源化處置技術的基礎上，通過分析其各自優點及不足，探討并研究了一種利用低品位能的餐廚垃圾及綠化廢棄物混合高溫好氧發酵資源化處置的工藝設備及技術。

4.1工藝原理

將綠化廢棄物粉碎后作為調理劑和輔料，與餐廚垃圾混合進行高溫好氧發酵處置，同時針對傳統高溫好氧發酵工藝高溫加熱耗能的弊端，采用板狀重力熱管技術，充分利用熱管的傳導原理與相變介質的快速熱傳遞性質，以及熱管優良的等溫性和恒溫特性，實現利用低品位能，即可滿足系統的供熱要求，同時可以使熱源系統的熱效率達到80%以上。

低品位熱能來源廣泛，從太陽能、空氣能、風能、地熱能等新能源，生物質能，工業及生活余熱等均可獲得，可以使餐廚垃圾等有機廢棄物在60℃以上的高溫條件下，得到無害化、資源化的完善處理。熱管技術的利用使餐廚垃圾等有機廢棄物的高溫生物處理突破了能耗大的瓶頸口。

同時綠化廢棄物作為高碳有機化合物，和餐廚廢棄物有機結合，作為處置過程中的調理劑，不僅為餐廚垃圾處置增加了空隙率，降低了含水率，滿足了最佳的碳氮比需求，同時通過高溫好氧發酵生物技術，為兩大類有機廢棄物的資源化處置提供了出路。

4.2工藝設備

本工藝研發的設備（圖1）采用多能源自動供熱系統，應用超導傳熱的板狀重力熱管技術，快速實現高溫等溫加熱，加熱熱管工質的熱水主要來自于低品位能源利用及熱泵的高效增溫。對餐廚垃圾及綠化廢棄物的混合物進行高溫好氧發酵，反應溫度為55～85℃，有機質含量為20%～90%，反應物含水率≤80%，反應pH值范圍為6～9，反應物中c/N為25：1～35：1，C/P為75：1～150：1，鼓風量為0.5～5 m3/min，反應時間為12～96 h，微生物菌劑投加量為反應物總質量的0.2%～2%。反應后產出物含水率≤30%，可用做肥料、土壤改良劑以及種植土原輔料（圖2）。

4.3技術優勢

（1）采用多能源自動供熱系統，可因地制宜選擇最廉價的低品位能源（如光能、風能，地熱能、生物質能、工廠余熱）等；采用直接制熱模式，沒有熱能和電能互相轉換的能量損耗；多種新能源的互補、優化、集成模式，極大的提高了供熱系統的能效比。

（2）采用熱管技術，內置真空，具有理想的等溫性，降低反應體系中加熱水沸點，且加熱過程無熱轉換，無論是汽化段或是凝結段，蒸汽的狀態都是飽和的，由汽化段產生的蒸汽流向凝結段的壓降幾乎為零，減少能量損耗。

（3）將綠化廢棄物與餐廚垃圾混合處置，提高反應物孔隙率及反應體系中氧氣傳輸速率，同時在餐廚垃圾中富含N、P元素的同時，通過加入綠化廢棄物補充反應產物中K元素，并降低餐廚垃圾中含水率及鹽度，彌補傳統堆肥工藝營養不全面、含鹽量高、容易形成土地鹽堿化等不足。

（4）具有高效殺菌滅菌功效。高溫殺菌：復合微生物菌種在60℃以上的高溫好氧條件下快速生長的同時，長時間高溫將滅殺這些有機廢棄物中的大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌等病原菌及蛔蟲卵等；分泌物殺菌：復合微生物菌種在快速生長的同時，分泌的一些有機酸、抗生素等有效成分，可以抑制和殺滅有機廢棄物中的致病菌和蟲卯；生長競爭抑制殺菌滅蟲：蒼蠅和蛔蟲等卵變成成蟲的過程中，主要依靠幼蟲攝入腐爛物質中的特定成分而產生的變態激素，由于高溫發酵減少腐爛物質的生成，以及高溫菌產生的高氧化物質，抑制幼蟲產生變態激素，從而達到消滅蟲蠅的效果。

（5）加熱水可反復循環利用，反應產物可同時作為發酵菌劑，能減少微生物菌劑投加量。處理周期短，產物無異味，處理過程環境污染性小。

（6）產出物既可以作為一種土壤增效劑，降解化肥、溶解土壤中被固化的營成分，增加土壤中有效養分的含量；還可作為土壤修復劑，抑制和殺死土壤中的病原菌，有效地控制和預防農作物病蟲害的發生；同時由于產出物具有較高的腐殖質含量和肥效，還可以作為種植土原輔料代替其中泥炭及有機肥成分。

5.結語

篇10

關鍵詞：電鍍污泥；危害；重金屬；固化穩定化；生物技術

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

中圖分類號： V261.93+1 文獻標識碼：A文章編號：

電鍍污泥是指電鍍行業中廢水處理后產生的含重金屬污泥廢棄物，被列入國家危險廢物名單中的第十七類危險廢物。作為電鍍廢水的“終態物”，雖然其量比廢水要少得多，但由于廢水中的銅、鎳、鉻、鋅、鐵等重金屬都轉移到污泥中，電鍍污泥對環境的危害要比電鍍廢水嚴重。如果對這種危害性極大的電鍍污泥不作任何處置，其對生態環境的破壞是不言而喻的，另一方面，如果對電鍍污泥中品位極高的重金屬物質不加以回收利用，也意味著資源的巨大浪費。因此，對電鍍重金屬污泥進行無害化處置和資源化綜合利用具有重大意義。

1 來源

電鍍生產工藝如下圖

在整個電鍍生產過程中，在清洗過程中產生大量廢水，去油除銹產生大量酸堿廢水，電鍍后的清洗廢水中含有金屬元素如：銅、鉻、鎳、鋅、鎘和有機金屬光亮劑等。

電鍍廢水處理工藝主要采用化學法，而此辦法處理電鍍廢水后形成許多的沉淀物，統稱為電鍍污泥。由于電鍍廢水自身含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金屬離子，在處理過程中又加入NaClO、Na2S、FeSO4、NaOH、Ca(OH)2等各種化學藥劑，因此電鍍污泥的成分十分復雜。

2 危害

電鍍污泥是一種廢渣，屬于危險廢物，因此，必須按照國家有關危險廢物管理辦法，進行妥善處置，否則將造成二次污染。電鍍廢水處理過程中產生的污泥含有有害重金屬，它具有易積累、不穩定、易流失等特點，如不加以妥善處理，任意堆放，其直接后果是污泥中的銅、鎳、鋅、鉻等這些重金屬在雨水淋溶作用下．將沿著污泥一土壤一農作物一人體的路徑遷移，并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，危及生物鏈和人體健康，造成嚴重的環境破壞。

3 電鍍污泥處置技術

盡管污泥的總量比廢水小，但要處理好污泥卻比處理廢水還困難難。針對電鍍污泥的特點及其危害性．從環境污染防治和資源循環利用的角度考慮，電鍍污泥的處理有以下兩個原則：一是經過處理后，污泥不會引起二次污染，即無害化處置；二是對污泥中的重金屬資源進行綜合回收，即資源化利用。

3.1 固化穩定化技術

固化過程是利用添加劑改變廢物的工程特性（例如滲透性、可壓縮性和強度等）的過程，主要包括：水泥固化、石灰固化、熱塑性固化、熔融固化、自膠結固化。常用的固化劑有水泥、瀝青、玻璃、石灰和熱塑料物質等。其中水泥固化[1]是最常用的固化技術，水泥固化具有對電鍍污泥等重金屬廢物處理十分有效、投資和運行費用低、原料廉價易得，操作簡單，固化體穩定等優點。但它也存在占地面積大。固化體內重金屬不穩定等缺點。針對這一問題，近年來提出了用高效穩定劑進行無害化處理的概念[2]。

3.2 填埋和堆放

填海曾經是電鍍污泥處置的一條途徑[3],但為了保護海洋，美國和歐美都相繼禁止了固體廢物填海處置，因此目前電鍍污泥等固體廢物的主要處置辦法為安全填埋。電鍍污泥的主要污染成分Cr(OH)3，當暴露于空氣中，能在堿性條件下，被空氣中的O2氧化，使Cr3+可逆性轉變成Cr6+，電鍍污泥若不加處理而任意堆放填埋，受到風吹雨淋，會致使污染擴散，給環境帶來更加嚴重的后果。

3.3 回收電鍍污泥中的重金屬

在電鍍污泥中回收重金屬的方法主要有[4-6]：浸出-沉淀法、電解法、熔煉法、氫還原分離法等。

浸出-沉淀法主要有酸浸和氨浸兩種工藝。酸浸法的主要特點是對銅、鋅、鎳等有價金屬有較好的浸出效果，但對雜質的選擇性較低；氨浸法則對鉻、鐵等雜質有較高的選擇性，但對銅、鋅、鎳的浸出率較低。目前國內外主要采用氨浸。氨浸法主要利用在弱酸條件下NH3-(NH4)2SO4體系中金屬元素生產的不同的產物將其分離[7]。采用氨絡合分組浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶劑萃取-金屬鹽結晶回收工藝，可從電鍍污泥中回收絕大部分有價金屬，銅、鋅、鎳、鉻、鐵的總回收率分別大于93%，91%，88%，98%，99%[8]。

電解法主要針對含Fe(OH)3和Cr(OH)3組分的污泥，武漢冶煉廠將一定量的水和H2SO4加入到污泥中，沸騰后靜止、過濾，濾液移至冷卻槽，在濾液中加入1~2.5倍的硫酸銨，生成Cr2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根據鉻礬和鐵礬溶解度的不同而達到鉻、鐵的分離，可回收90%以上的鉻。

熔煉法主要以回收電鍍污泥中的銅、鎳為目的[9]，以煤炭、焦炭為燃料和還原物，輔料有鐵礦石、銅礦石、石灰石等。熔煉以銅為主的污泥，爐溫在1300℃以上；熔煉以鎳為主的污泥，爐溫在1455℃以上。

3.4 材料化技術

電鍍污泥的材料化技術是指利用電鍍污泥為原料或輔料生產建筑材料，制作肥料，或者其它材料的過程。

燒磚法是真正能夠大量消納污泥的電鍍污泥處置和利用方法。龍軍等人[10]將電鍍污泥與黏土按一定比例制成紅磚和青磚并對樣品進行浸出實驗，結果表明青磚浸出液中午Cr6+檢出，是安全可行的，但要采用合適的配比，否則其它金屬的濃度可能超過國家標準。

含鋅、銅的氫氧化物污泥可以加工制成鋅、銅復合肥[11].研究表明，鋅、銅復合肥能促進早稻的前期生長，而且能夠提高水稻葉片中葉綠素含量，對減輕早稻僵苗，有明顯作用。

4 分析與展望

電鍍污泥的成分和性質十分復雜，其有效處理一直是研究的重點和難點，目前通行的固化污泥的做法，存在著再次污染環境的危險。因此，開發適應可持續發展的電鍍污泥處理方法是迫切的，而電鍍污泥資源化利用是進展最為迅速的。其中生物技術在環境污染治理方面已顯現強大的優勢，生物方法將為電鍍污泥處理提供新的發展方向。

參考文獻：

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[2]趙由才等.危險廢物處理技術[M].北京：化學工業出版社，2003

[3]王偉等.我國的固體廢物處理處置現狀與發展[J].環境工程，2003,21（4）:44~47

[4]梁俊蘭.從電鍍污泥中回收鎳[J].有色冶煉，1999,28（6）：46-48.

[5]陳凡植，張岸飛等.含銅鎳電鍍污泥的綜合利用[J].環境與開發，2001,16（1）：20-25.

[6]陳凡植，陳慶邦.從銅鎳電鍍污泥中回收金屬銅和硫酸鎳[J].化學工程，2001,29（4）：28-33.

[7]祝萬鵬，楊志華，關晶等.多組分電鍍污泥酸浸出液中鐵的分離[J].化工環保，1997,17（1）：6~11

[8]祝萬鵬，楊志華，李力佟.溶劑萃取法提取電鍍污泥浸出液中的銅[J].環境污染于防治，1996,18（4）：12~15

[9]李紅藝，劉偉京，陳勇.電鍍污泥中銅和鎳的回收和資源化技術[J].中國資源綜合利用，2005，3（12）：7~10

[10]賈金平等.富鐵電鍍污泥合成磁性探傷粉的研究[J].上海環境科學，1996,15（4）：31~33

[11]張錫明.淺談電鍍污泥的金屬回收和無害化處理[J].資源節約和綜合利用，1990，（3）：41~44

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