乙醇燃料与合成气制乙醇催化剂研究进展
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１ 简 介
随着全球气候的变化 ， 化石燃料资源 的 日趋枯
竭 以及 原油 价 格 的 持 续 上 涨 ， 能 源 问题 已经 处 于 中
心地位 。 世界石油消费估计从 ２ ０ ０ ３ 年每天 ８ 千万桶 增 加到 ２ ０ １ ５年每 天 ９ ． ８千 万桶 ， 到２ ０ ３ ０年 将会 达 到 每天 ｌ １ ． ８千万 桶 。然 而 ， 由于 石 油主 要 集 中在 全 球 的少 数 几个 地 区 ， 而 且 储 量 日益 减 少 ， 到２ ０ ５ ０年 全 球原油产量将从现在的每年２ ５ ０ 亿桶降至每年５ Ｏ 亿 桶 。所 以近几年 利 用可 替 代 能 源如 生 物质 合 成燃 料 技 术 的研究 已经 变 得越 来 越 重要 了 。 乙醇 ， 近几年在汽车中的使用备受关注 ， 它既可 以作为一种添加剂 也可 以作为一种汽油的替代 品。 在美国和其他一些 国家乙醇 已作为汽油添加剂用于 生产中。 研究表明 ， 乙醇作为汽车燃料提供的化学能 和汽油的一样多 ， 但却排放更少 的温室气体和其他 环 境 污 染 物 。 我 国 现 行 的 乙 醇 汽 油 国 家 标 准 为
乙醇燃料对环境的影响、 目前 乙醇的生产途径 以及四种常用的合成气削 乙醇催化剂， 并对比了四类催化
剂 的优 缺 点。
Hale Waihona Puke 关 键词 ： 环 境 乙醇燃 料 ； 合 成 气制 乙醇 ； 催 化 剂 中图分 类 号 ： ＴＥ ６ ２ ４ ． ９ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ５ ） Ｏ １ 一ｏ ０ ２ ９ 一Ｏ ２
和３ Ｏ ％～４ １ 。 其 他 一 些 气 体 的排 放 有 的 也 会 给 空 气 造 成 污
染， 例如 Ｓ Ｏｚ 会引发硫酸烟雾， 乙烯 、 醛类 的臭 氧 活
２ 燃 料 乙醇 与环 境 我 国大部分 城 市 污染 程 度严 重 。 随着 城市 调整
能源结构 、 使用优 质煤炭和工业 污染源综合治理的 深 入开 展 ， 机 动 车尾 气 污染 问题 已 日显 突 出 ， 人 口和 交通高度集 中的大城市尤其严重 。 尤其是近几年 ， 大 中城市 的雾 覆 问题 已严 重 影 响人 们 的正 常 生活 。汽 车 污染 物 的 排放 ， 是 影 响 城 市 大 气 环 境 最 重要 的 因 素 之一 ， 这 也 是 多 年来 各 工 业 化 国 家 一 直 非 常 重视 并重 点解 决 的污 染 问题 之 一 。 燃 料 燃烧 过 程 中颗 粒 物 、 一 氧 化 碳 和烃 类 物质 的产 生 主 要是 由于 燃 料 不 完 全 燃 烧 而 引 起 的 ， 乙醇 作为一种含氧有机燃料 ， 它的掺入会促进混合燃料 的燃 烧 ， 减 少 由于燃 烧不 充 分 而引 起 的 污染 物排 放 。 汽油 中加入一定量的燃料 乙醇后 ， 含氧量增加 ， 辛烷
品 。 乙醇是 一种 潜在 的替 代 燃料 ， 可 用 于汽车 或作 为燃 料 电池潜 在 氢源 ， 同样 可 以作 为合成 一 系列化 工 产 品和 聚合 物 的给 料 。通过 合 成 气 （ ｃ ｏ＋Ｈ ） 催 化 转化 制 乙醇在 经 济上 具有 较 强的 竞争 力 。 本 文介 绍 了
收 稿 日期 ｌ ２ ０ ｌ ４ 一ｌ １ 一ｌ ９
性较高 ， 易造成地面臭氧和光化学烟雾等 。 有研究表 明， 在柴油 中添加 乙醇减 少 了硫 的含 量 ， 有效 地减 少 了Ｓ Ｏ ： 的排 放 量 。 汽 油 中乙 醇 添 加 量 ≤ ｌ ５ 时， 对 汽 车行 驶 性 能 无 明显影 响 而尾 气 中温 室气 体含 量 降低 ３ Ｏ ～ ５ Ｏ 。 添加ｌ ０ ， 其辛烷值可提高２ ～３ 倍， 还可清沽 汽 车 引擎 ， 减 少机 油 替换 使其 动 力性 能增加 。 以混 配 乙 醇 汽油 （ Ｅ ｌ ０乙醇 汽油 ） 为例 ， 每用 １ ０ ０ ０万 吨就 可 节省 １ ０ ０万 吨汽油 ， 而要 提炼 这些 汽油 至少需 要 ３ ０ ０ 万 吨原 油 ， 足 见 乙醇 的 能源 战略地 位 。 但Ｅ ｌ ０的燃烧 会 增加 乙醛 的 排 放 量 ， 据 报道 在 巴西 的 ４个 主 要 城 市空气中乙醛的体积分数要明显高于世界上任何一 个城市， 这 种 潜 在 的危 害应 引起 关 注 。但从 总 体 上 看， 推广 使用 乙醇 汽 油还 是有 利 于环境 的改 善 。 ３ 乙醇 的 生产 途径 目前 ， 乙醇生 产 主要 由以下 两个途 径 ： ① 由玉 米 或甘蔗发酵。②石油裂化得到 乙烯， 然后水合制彳 ｛ ｝ 。 乙烯水合法腐蚀性强 ， 对设备材质要求高 ， 这一路线 不适 合大 规模 生产 乙醇 。尽管 今 天大部 分 乙醇 是 由 发酵 这 一成 熟 的工业 化 路 线 制得 ， 但 制 备燃 料 级 乙 醇价格昂贵 ， 而且耗 能高。
２ ０ １ ５ 年第 １ 期
内 蒙古 石 油化 工
２ ９
乙醇 燃料 与合成 气制 乙醇催化剂研究进展
郭 岩， 连普琛 ， 拾静 漪
０ １ ０ ０ １ ０ ） （ 内蒙古 自治区石油化工 监督 检验研究院 ， 内蒙古 呼和浩特
摘 要 ： 为 了改善 大 气质 量 和提 高能 源安 全 ， 人 们 已经 开始致 力 于寻 找石 化燃料 和化 工产 品的替代
ＧＢ １ ８ ３ ５ １ —２ ０ １ ３ （ 车 用 乙醇 汽 油 （ Ｅ１ ０ ） 》 。
值提高， 可降低汽车尾气 中有害气体的排放。 通过对 国产 小轿 车 行 车 和排 放 检 测 表 明 ， 乙醇 一汽油 混 合 燃 料 的汽 车 尾气 中一 氧 化 碳 、 碳 氢化 合 物 的排 放 最 分 别下 降 了 ３ Ｏ ． ８ 和 １ ３ ． ４ 。使用 乙醇 汽油所产 生 的温室气 体 要 比使 用纯 汽油 减 少３ ． ９ ％， 同时不会 对 地 下水 资源 造成 污 染 。另 有研 究表 明 １ ０ 和１ ５ 的 乙醇一柴油混合燃料分别使颗粒物减少２ ０ ９ ， ｉ ～２ ７ ％
随着全球气候的变化 ， 化石燃料资源 的 日趋枯
竭 以及 原油 价 格 的 持 续 上 涨 ， 能 源 问题 已经 处 于 中
心地位 。 世界石油消费估计从 ２ ０ ０ ３ 年每天 ８ 千万桶 增 加到 ２ ０ １ ５年每 天 ９ ． ８千 万桶 ， 到２ ０ ３ ０年 将会 达 到 每天 ｌ １ ． ８千万 桶 。然 而 ， 由于 石 油主 要 集 中在 全 球 的少 数 几个 地 区 ， 而 且 储 量 日益 减 少 ， 到２ ０ ５ ０年 全 球原油产量将从现在的每年２ ５ ０ 亿桶降至每年５ Ｏ 亿 桶 。所 以近几年 利 用可 替 代 能 源如 生 物质 合 成燃 料 技 术 的研究 已经 变 得越 来 越 重要 了 。 乙醇 ， 近几年在汽车中的使用备受关注 ， 它既可 以作为一种添加剂 也可 以作为一种汽油的替代 品。 在美国和其他一些 国家乙醇 已作为汽油添加剂用于 生产中。 研究表明 ， 乙醇作为汽车燃料提供的化学能 和汽油的一样多 ， 但却排放更少 的温室气体和其他 环 境 污 染 物 。 我 国 现 行 的 乙 醇 汽 油 国 家 标 准 为
乙醇燃料对环境的影响、 目前 乙醇的生产途径 以及四种常用的合成气削 乙醇催化剂， 并对比了四类催化
剂 的优 缺 点。
Hale Waihona Puke 关 键词 ： 环 境 乙醇燃 料 ； 合 成 气制 乙醇 ； 催 化 剂 中图分 类 号 ： ＴＥ ６ ２ ４ ． ９ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ５ ） Ｏ １ 一ｏ ０ ２ ９ 一Ｏ ２
和３ Ｏ ％～４ １ 。 其 他 一 些 气 体 的排 放 有 的 也 会 给 空 气 造 成 污
染， 例如 Ｓ Ｏｚ 会引发硫酸烟雾， 乙烯 、 醛类 的臭 氧 活
２ 燃 料 乙醇 与环 境 我 国大部分 城 市 污染 程 度严 重 。 随着 城市 调整
能源结构 、 使用优 质煤炭和工业 污染源综合治理的 深 入开 展 ， 机 动 车尾 气 污染 问题 已 日显 突 出 ， 人 口和 交通高度集 中的大城市尤其严重 。 尤其是近几年 ， 大 中城市 的雾 覆 问题 已严 重 影 响人 们 的正 常 生活 。汽 车 污染 物 的 排放 ， 是 影 响 城 市 大 气 环 境 最 重要 的 因 素 之一 ， 这 也 是 多 年来 各 工 业 化 国 家 一 直 非 常 重视 并重 点解 决 的污 染 问题 之 一 。 燃 料 燃烧 过 程 中颗 粒 物 、 一 氧 化 碳 和烃 类 物质 的产 生 主 要是 由于 燃 料 不 完 全 燃 烧 而 引 起 的 ， 乙醇 作为一种含氧有机燃料 ， 它的掺入会促进混合燃料 的燃 烧 ， 减 少 由于燃 烧不 充 分 而引 起 的 污染 物排 放 。 汽油 中加入一定量的燃料 乙醇后 ， 含氧量增加 ， 辛烷
品 。 乙醇是 一种 潜在 的替 代 燃料 ， 可 用 于汽车 或作 为燃 料 电池潜 在 氢源 ， 同样 可 以作 为合成 一 系列化 工 产 品和 聚合 物 的给 料 。通过 合 成 气 （ ｃ ｏ＋Ｈ ） 催 化 转化 制 乙醇在 经 济上 具有 较 强的 竞争 力 。 本 文介 绍 了
收 稿 日期 ｌ ２ ０ ｌ ４ 一ｌ １ 一ｌ ９
性较高 ， 易造成地面臭氧和光化学烟雾等 。 有研究表 明， 在柴油 中添加 乙醇减 少 了硫 的含 量 ， 有效 地减 少 了Ｓ Ｏ ： 的排 放 量 。 汽 油 中乙 醇 添 加 量 ≤ ｌ ５ 时， 对 汽 车行 驶 性 能 无 明显影 响 而尾 气 中温 室气 体含 量 降低 ３ Ｏ ～ ５ Ｏ 。 添加ｌ ０ ， 其辛烷值可提高２ ～３ 倍， 还可清沽 汽 车 引擎 ， 减 少机 油 替换 使其 动 力性 能增加 。 以混 配 乙 醇 汽油 （ Ｅ ｌ ０乙醇 汽油 ） 为例 ， 每用 １ ０ ０ ０万 吨就 可 节省 １ ０ ０万 吨汽油 ， 而要 提炼 这些 汽油 至少需 要 ３ ０ ０ 万 吨原 油 ， 足 见 乙醇 的 能源 战略地 位 。 但Ｅ ｌ ０的燃烧 会 增加 乙醛 的 排 放 量 ， 据 报道 在 巴西 的 ４个 主 要 城 市空气中乙醛的体积分数要明显高于世界上任何一 个城市， 这 种 潜 在 的危 害应 引起 关 注 。但从 总 体 上 看， 推广 使用 乙醇 汽 油还 是有 利 于环境 的改 善 。 ３ 乙醇 的 生产 途径 目前 ， 乙醇生 产 主要 由以下 两个途 径 ： ① 由玉 米 或甘蔗发酵。②石油裂化得到 乙烯， 然后水合制彳 ｛ ｝ 。 乙烯水合法腐蚀性强 ， 对设备材质要求高 ， 这一路线 不适 合大 规模 生产 乙醇 。尽管 今 天大部 分 乙醇 是 由 发酵 这 一成 熟 的工业 化 路 线 制得 ， 但 制 备燃 料 级 乙 醇价格昂贵 ， 而且耗 能高。
２ ０ １ ５ 年第 １ 期
内 蒙古 石 油化 工
２ ９
乙醇 燃料 与合成 气制 乙醇催化剂研究进展
郭 岩， 连普琛 ， 拾静 漪
０ １ ０ ０ １ ０ ） （ 内蒙古 自治区石油化工 监督 检验研究院 ， 内蒙古 呼和浩特
摘 要 ： 为 了改善 大 气质 量 和提 高能 源安 全 ， 人 们 已经 开始致 力 于寻 找石 化燃料 和化 工产 品的替代
ＧＢ １ ８ ３ ５ １ —２ ０ １ ３ （ 车 用 乙醇 汽 油 （ Ｅ１ ０ ） 》 。
值提高， 可降低汽车尾气 中有害气体的排放。 通过对 国产 小轿 车 行 车 和排 放 检 测 表 明 ， 乙醇 一汽油 混 合 燃 料 的汽 车 尾气 中一 氧 化 碳 、 碳 氢化 合 物 的排 放 最 分 别下 降 了 ３ Ｏ ． ８ 和 １ ３ ． ４ 。使用 乙醇 汽油所产 生 的温室气 体 要 比使 用纯 汽油 减 少３ ． ９ ％， 同时不会 对 地 下水 资源 造成 污 染 。另 有研 究表 明 １ ０ 和１ ５ 的 乙醇一柴油混合燃料分别使颗粒物减少２ ０ ９ ， ｉ ～２ ７ ％