新技術(shù)助推生物質(zhì)燃料生產(chǎn)

北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:一直以來(lái)，美國(guó)的乙醇燃料生產(chǎn)發(fā)展良好。數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)乙醇燃料的產(chǎn)量已經(jīng)從1998年的14億加侖上升到了2010年的130億加侖以上。然而，乙醇作為一種燃料，無(wú)論從消費(fèi)者還是生產(chǎn)者的角度來(lái)看都有幾個(gè)缺點(diǎn)。對(duì)消費(fèi)者來(lái)說，乙醇的能源密度低于傳統(tǒng)燃料，如果用于交通工具，同樣每加侖乙醇行駛的距離要低于使用傳統(tǒng)燃料。而從生產(chǎn)者的角度來(lái)看，乙醇具有一定的腐蝕性，運(yùn)輸起來(lái)很不方便。于是，近年來(lái)，研究人員一致希望能夠找到更理想的替代生物燃料。

全球技術(shù)論壇網(wǎng)站近日公布了一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)已有煉油廠引進(jìn)了一種新的提煉技術(shù)，從而可以利用生物質(zhì)作為原料，來(lái)生產(chǎn)新型的汽油和柴油作燃料。這種方法很有可能在未來(lái)幾年內(nèi)，成為乙醇等現(xiàn)有生物燃料的理想替代產(chǎn)品。

兩個(gè)項(xiàng)目展開試點(diǎn)

目前在這一新型的生物燃料研究領(lǐng)域，有兩個(gè)項(xiàng)目顯露出不錯(cuò)的前景。分別是來(lái)自霍尼韋爾公司旗下的全資子公司UOP和Ensyn公司合作的、位于美國(guó)夏威夷的整合生物煉化(IBR)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以及由美國(guó)天然氣技術(shù)研究所(GTI)牽頭、CRI催化劑公司提供催化劑的IH2生物燃料煉化項(xiàng)目。

據(jù)了解，盡管上述兩個(gè)項(xiàng)目還在試點(diǎn)階段，但是這兩種技術(shù)離商業(yè)化應(yīng)用并不遙遠(yuǎn)。UOP公司副總裁兼公司可再生能源和化學(xué)品業(yè)務(wù)總經(jīng)理吉姆·萊克斯基表示，該公司計(jì)劃在今年第三季度開始，向客戶出售該生產(chǎn)系統(tǒng)；而IH2項(xiàng)目也提出，將在2014年開始商業(yè)運(yùn)作。

上述兩個(gè)項(xiàng)目都將采用生物質(zhì)作為生產(chǎn)燃料的原料，包括木質(zhì)生物質(zhì)和藻類生物質(zhì)等，可以生產(chǎn)出新型的生物汽油和柴油兩種產(chǎn)品。

兩個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)不同處主要在于，處理過程中對(duì)于氫的需求有所不同。其中，UOP公司研發(fā)的系統(tǒng)在生產(chǎn)生物燃料過程中，需要輸入一定量的氫，以幫助將生產(chǎn)過程中的溫室氣體含量減少大約10個(gè)百分點(diǎn)。另外，UOP公司的處理過程中還會(huì)產(chǎn)生一定的燃?xì)庾鳛楦碑a(chǎn)品，可以用于發(fā)電廠或是為其他煉化處理供熱。相比之下，IH2項(xiàng)目則主要是使用甲烷蒸汽來(lái)改造處理過程中產(chǎn)生的輕瓦斯氣。

另外，上述兩種技術(shù)系統(tǒng)給其他公用事業(yè)帶來(lái)的負(fù)擔(dān)都很輕。UOP公司的系統(tǒng)需要使用一種酸水處理系統(tǒng);而據(jù)GTI的能源轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)常務(wù)董事范恩·布什介紹，IH2項(xiàng)目的處理過程中僅會(huì)產(chǎn)生蒸汽和少量的水，并且產(chǎn)生的廢水可以由煉化廠的廢水處理系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行處理。布什還特別指出，采用了IH2項(xiàng)目所用的處理技術(shù)，生產(chǎn)過程中還會(huì)產(chǎn)生含有氮或硫的物質(zhì)，“這可以用來(lái)做肥料，并且還有一定的碳，可以用作固體燃料或是土壤改良劑。”

UOP公司的項(xiàng)目試驗(yàn)顯示，采用了該技術(shù)，每噸原料大約可以產(chǎn)出300加侖的生物燃料。萊克斯基對(duì)這一結(jié)果十分滿意，他表示：“從我們的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)來(lái)看，產(chǎn)量要遠(yuǎn)高于我們的預(yù)期，甚至已經(jīng)接近理論的極限水平。”而IH2項(xiàng)目研究則發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)生物質(zhì)通過IH2技術(shù)處理，往往能夠生產(chǎn)出更多的生物汽油;而藻類原料則能生產(chǎn)出更多的生物柴油。“產(chǎn)量則大概在每噸原料產(chǎn)70加侖到157加侖的燃料之間。” 布什介紹稱。

發(fā)展前景較為樂觀

雖然目前，上述兩項(xiàng)技術(shù)還沒有真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，但是兩個(gè)項(xiàng)目的研究人員都對(duì)其發(fā)展前景表示樂觀。一方面，研究人員表示，兩項(xiàng)技術(shù)都可以有效降低生物燃料的生產(chǎn)成本。另一方面，上述兩種技術(shù)實(shí)地操作起來(lái)也都比較靈活。

據(jù)了解，采用了IH2項(xiàng)目技術(shù)的生物燃料煉化廠可以選擇安裝兩個(gè)帶有常規(guī)蒸汽重整系統(tǒng)及變壓吸附系統(tǒng)的組件作為主要生產(chǎn)單元。其中，后者在現(xiàn)有的傳統(tǒng)煉化廠就可以獲得，只要配備足夠的備用氫儲(chǔ)存裝置即可，這樣可以減少一定的投入成本。UOP公司則是尋求發(fā)展模塊化式的技術(shù)，以盡量減少基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本。

據(jù)布什介紹，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，采用了IH2技術(shù)，木質(zhì)生物質(zhì)燃料的成本大約為每加侖1.6美元，如果燃料煉化廠不需要安裝重整裝置，那么成本還可以降到每加侖1.36美元左右。與此相比，美國(guó)能源部的目標(biāo)是達(dá)到每加侖3美元。

有了這樣具有競(jìng)爭(zhēng)力的成本數(shù)字，上述兩個(gè)項(xiàng)目公司對(duì)于生物燃料生產(chǎn)的前景都持樂觀態(tài)度。“真正令我受到鼓舞的是，我們正在研究的技術(shù)可以在沒有補(bǔ)貼的情況下，同樣具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)在原料選擇上十分靈活，它可以成為一個(gè)在全球進(jìn)行推廣的解決方案。我對(duì)它的發(fā)展前景持樂觀態(tài)度。”布什說。

不過，上述兩個(gè)項(xiàng)目也并非完全沒有挑戰(zhàn)。“生物質(zhì)原料的能源密度很低，因此提煉燃料需要的原料數(shù)量大得驚人。如何運(yùn)輸這些原料是我們面臨的最大挑戰(zhàn)。這和運(yùn)輸石油產(chǎn)品不同，不能建造一條管道或是油輪，無(wú)法這樣有效地運(yùn)輸。我們也正在和許多合作伙伴共同努力，尋找克服這些挑戰(zhàn)的辦法。”萊克斯基坦言。