清洁燃料能源的生产课件

2.8 2.8 清洁燃料能源的生产清洁燃料能源的生产1化石燃料利用对环境的影响1、空气质量下降污染物：CO、SOX、NOX、粉尘、挥发性有机化合物等。2、温室效应：CO2是主要的温室气体。3、酸雨：SOX、NOX是形成酸雨的重要物质。化石燃料能源是不可再生的有限资源2新能源的开发利用新能源的开发利用3核能生物能风能太阳能新能源41千克铀的原子核所释放出来的热量，大约千克铀的原子核所释放出来的热量，大约相当于相当于3570吨（吨（3570000千克）煤燃烧时所千克）煤燃烧时所放出的热量。放出的热量。建造一座发电量为建造一座发电量为100万千瓦的电站，如果万千瓦的电站，如果是核电站，每年需要补充的核燃料为是核电站，每年需要补充的核燃料为30吨，吨，六辆解放牌载重汽车就可运进。如果是烧煤六辆解放牌载重汽车就可运进。如果是烧煤的火力电站，每年要消耗的火力电站，每年要消耗300多万吨煤。运多万吨煤。运输这些煤炭，平均每天要开三列火车，每列输这些煤炭，平均每天要开三列火车，每列火车挂火车挂40节车皮；或是每天要开一艘万吨级节车皮；或是每天要开一艘万吨级的轮船。的轮船。核能5核能核能发电示意图核能发电示意图6核能秦山核电站秦山核电站7太阳灶太阳灶太阳能8太阳能太阳能发电装置太阳能发电装置9太阳能太阳能计算器太阳能计算器10太阳能太阳能汽车太阳能汽车11太阳能太阳能发电站太阳能发电站12风能13风能澳大利亚风力发电澳大利亚风力发电14风能15生物能16阿里地区地热田阿里地区地热田其他新能源17其他新能源冰岛地热冰岛地热18其他新能源地热电站地热电站19其他新能源潮汐能成因示意图潮汐能成因示意图20其他新能源21清洁燃料清洁燃料清洁燃料是指燃料的有害物质如硫、氮、重金属、烯烃、芳烃等含量低，燃烧后的尾气对环境污染小。22清洁燃料生产技术及发展方向清洁燃料生产技术及发展方向23炼油工业正面临环保及汽车双重压力炼油工业正面临环保及汽车双重压力环环 境境车用燃料车用燃料汽汽 车车24我国大气环境污染状况我国大气环境污染状况大气污染大气污染酸雨酸雨:SOx SOx 温室效应温室效应:COCO2 2,CH,CH4 4,NOx,NOx,臭氧层破坏臭氧层破坏:氟氯烃氟氯烃光化学烟雾光化学烟雾:NOx,NOx,汽车尾气汽车尾气 SOx SOx、NOx NOx 、HCHC、颗粒物颗粒物PMPM25汽油组成对排放的影响汽油组成对排放的影响u 降低硫含量，可显著减少降低硫含量，可显著减少SOxSOx排放，有限度排放，有限度 减少减少NOxNOx、COCO、HCHC和有毒物排放；和有毒物排放；u 降低芳烃含量，可明显减少尾气中有毒物降低芳烃含量，可明显减少尾气中有毒物 质排放；质排放；u 降低烯烃，可明显降低同臭氧结合的倾向；降低烯烃，可明显降低同臭氧结合的倾向；u 加入含氧化合物，可提高抗爆性，使燃烧加入含氧化合物，可提高抗爆性，使燃烧 完全，降低完全，降低COCO、HCHC排放，但对排放，但对NOxNOx、有毒物有毒物 排放影响不显著排放影响不显著。26柴油组成与排放的关系柴油组成与排放的关系u 随着硫含量的增加，尾气中的随着硫含量的增加，尾气中的SOSOX X增加增加u 随着多环芳烃的增加，随着多环芳烃的增加，NONOX X和和PMPM增加，而增加，而COCO 和和HCHC下降下降u 随着十六烷值的增加，随着十六烷值的增加，COCO和和HCHC排放显著下降，排放显著下降，NONOX X排放略有下降，但排放略有下降，但PMPM增加增加27控制途径：控制途径：u汽车生产技术改进汽车生产技术改进u生产使用清洁燃料生产使用清洁燃料u提高汽车压缩比提高汽车压缩比u电子喷射电子喷射u闭环控制闭环控制u催化转换器催化转换器u汽油缸内直接喷射汽油缸内直接喷射uPM捕集过滤器捕集过滤器u废气再循环废气再循环控制机动车尾气排放控制机动车尾气排放28u 降低降低挥发性有机物（挥发性有机物（VOC）排放排放u 减少减少毒性空气污染物（毒性空气污染物（Toxics）排放排放u 苯、苯、1.3丁二烯、甲醛、乙醛、多环有机物丁二烯、甲醛、乙醛、多环有机物 u 减少减少氮氧化物（氮氧化物（NOX）的排放的排放u 减少减少颗粒物（颗粒物（PM2.5、PM10）排放排放 u 提高尾气催化转化器提高尾气催化转化器转化效率转化效率和和使用寿命使用寿命 清洁燃料的主要目标清洁燃料的主要目标29清洁汽油的一般特性清洁汽油的一般特性 尽可能低的尽可能低的苯含量苯含量 较低的较低的蒸汽压蒸汽压 尽可能低的尽可能低的硫含量硫含量 较少的较少的芳烃芳烃 较少的较少的烯烃烯烃 较低的较低的终馏点终馏点 添加添加含氧化合物含氧化合物 足够量的足够量的汽油清净剂汽油清净剂30清洁车用柴油的一般特性清洁车用柴油的一般特性 降低降低多环芳烃多环芳烃含量含量 提高提高十六烷值十六烷值 尽可能低的尽可能低的硫含量硫含量 限制限制密度范围密度范围 较低的较低的终馏点终馏点 添加添加柴油清净剂柴油清净剂 31国外车用汽油的发展趋势国外车用汽油的发展趋势 尽可能低的尽可能低的苯含量苯含量 较低的较低的蒸汽压蒸汽压 尽可能低的尽可能低的硫含量硫含量 较少的芳烃 较少的烯烃 较低的终馏点 添加添加含氧化合物含氧化合物 足够量的足够量的汽油清净剂汽油清净剂32环保及汽车制造商对汽油组成的要求环保及汽车制造商对汽油组成的要求33 降低降低多环芳烃多环芳烃含量含量 提高提高十六烷值十六烷值 尽可能低的尽可能低的硫含量硫含量 限制限制密度范围密度范围 较低的较低的终馏点终馏点 添加添加柴油清净剂柴油清净剂 国外车用柴油的发展趋势国外车用柴油的发展趋势34环保及汽车制造商对柴油组成的要求环保及汽车制造商对柴油组成的要求35美国含氧汽油及新配方汽油美国含氧汽油及新配方汽油1990.11 美国国会批准美国国会批准“空气清净法空气清净法”修正案修正案1992.11含氧汽油开始含氧汽油开始（含氧量（含氧量9595m%m%，已工业化已工业化提高柴油十六烷值、降低柴油密度技术提高柴油十六烷值、降低柴油密度技术62u 催柴单段加氢处理脱硫脱芳技术催柴单段加氢处理脱硫脱芳技术（SSHTSSHT）u 柴油两段脱硫脱芳烃技术（柴油两段脱硫脱芳烃技术（DDADDA）u 满足世界燃油规范满足世界燃油规范II II、IIIIIIu SSHT SSHT于于20012001年年7 7月在燕山石化投产，产月在燕山石化投产，产 品满足世界燃油规范品满足世界燃油规范IIIIu DDA DDA的柴油收率可达的柴油收率可达98%98%以上以上柴油脱芳烃技术柴油脱芳烃技术63中压加氢裂化技术中压加氢裂化技术 主要是主要是RMCRMC技术技术生物脱硫技术生物脱硫技术 生产硫含量低于生产硫含量低于1010ppmppm的柴油的柴油 加氢技术加氢技术/生物脱硫技术相结合生物脱硫技术相结合 中科院化学冶金研究所等已开展探索研究中科院化学冶金研究所等已开展探索研究柴油添加剂柴油添加剂 柴油清净剂、消烟节能剂、稳定剂、降凝剂柴油清净剂、消烟节能剂、稳定剂、降凝剂清洁柴油其他生产技术清洁柴油其他生产技术64u 符合中国原油特点和炼油生产之国情符合中国原油特点和炼油生产之国情u 汽油、柴油尽可能低硫汽油、柴油尽可能低硫u 汽油烯烃与芳烃合适的比例汽油烯烃与芳烃合适的比例u 提高汽油辛烷值提高汽油辛烷值u 提高柴油十六烷值提高柴油十六烷值u 提高柴油氧化安定性提高柴油氧化安定性u 代用燃料的开发利用代用燃料的开发利用我国清洁燃料的发展方向我国清洁燃料的发展方向652.8.3 汽车替代燃料汽车替代燃料 目前在进行研制的替代燃料有：液化石油气、液化天然气 甲醇和乙醇 生物柴油 液氢 燃料电池66（1 1）天然气作汽车燃料）天然气作汽车燃料 天然气作为内燃机燃料的优点：天然气比石油的蕴藏量大，可开采年限比石油长，分布的不均匀性比石油小；天然气可不经加工直接用于内燃机燃烧，从而降低成本；内燃机燃用天然气时的燃烧完全度、热效率都比燃用石油制品时好；而排污明显减少，天然气汽车尾气无铅、无SOX污染，产生的CO仅为汽油车的4%，碳氧化合物及碳氢化合物为汽油车的1/10。缺点：能量密度低，携带不方便，易于泄漏等。67全世界投入使用的天然气汽车已有100万辆。按使用方式，汽车所使用的天然气可分为：v压缩天然气（CNG）v液化天然气（LNG）v吸附天然气（ANG）v天然气合成燃料油目前研究和应用最多的是压缩天然气。68压缩天然气压缩天然气（CNG）和液化天然气和液化天然气（LNG）压缩天然气是将天然气压缩而成的，储存条件为常温、高压（充气压力不大于20MPa）。液化天然气是将天然气净化、液化而成，储存条件为常压、低温(温度不高于-160)。CNG和LNG对天然气资源的要求为主要成分甲烷含量90%以上，乙烷戊烷含量小于10%，不含硫化氢、二氧化碳和水等。69吸附天然气（吸附天然气（ANGANG）ANG贮气法的主要优点为：无需建高压充气站，配备多台压缩机，降低了投资和操作费用；贮气瓶自重轻，其材质和制造技术要求不高；中低压贮存天然气提高了使用的安全性；吸附剂可多次再生利用。缺点是吸附剂的价格高，吸附、解吸过程的热效应影响了吸附剂的性能。70（2 2）液化石油气作替代燃料）液化石油气作替代燃料 汽车使用的液化石油气（LPG）主要是由丙烷和丁烷的混合物组成。使用LPG时，废气排放量小，适用于在市区内使用的车辆。LPG的低温性能良好，辛烷值高，与汽油相比，热值低，行驶里程短。71 车用液化石油气规格主要指标（车用液化石油气规格主要指标（SY7548-1998SY7548-1998）72 汽车用压缩天然气主要技术要求汽车用压缩天然气主要技术要求(GB 18047-2000)GB 18047-2000)项项 目目 指指 标标 高位发热量，高位发热量，MJ/mMJ/m3 3 不小于不小于 31.4 31.4 硫化氢含量，硫化氢含量，mg/mmg/m3 3 不大于不大于 15 15 总硫含量，总硫含量，mg/mmg/m3 3 不大于不大于 200 200 二氧化碳含量，二氧化碳含量，%(%(v/v)v/v)不大于不大于 3.0 3.0 水露点水露点 低于最高操作压力下最低于最高操作压力下最低环境温度低环境温度5 5 73（3 3）含氧化合物燃料）含氧化合物燃料(醇类燃料、二甲醚醇类燃料、二甲醚)C5以下的醇类都可作内燃机燃料，可几种混用，可单一醇独用，还可掺用到汽油、柴油中。醇类燃料的原料来源广泛，如煤、木材、植物、粮食等。醇类燃料是石油、天然气以外最可代用的燃料。德国早在70年代就制成甲醇发动机，现在，德国是世界上发展醇汽车最有成效的国家。二甲醚液化后也可以直接作为汽车燃料，它的燃烧效果比甲醇更好。是柴油发动机的理想燃料。74（4 4）氢气作替代燃料）氢气作替代燃料氢气燃烧时几乎不排放CO2 废气，氢气的点燃范围宽，燃烧干净，仅产生水和少量NOX（若采用先进催化燃烧技术，则无NOX排放）。因此氢是一种理想的清洁燃料，用作汽车燃料可实现真正的“零排放”。但用天然气、煤或电解水制氢时，也要考虑到CO2的问题。若用矿物燃料发电制氢，则对整个环境的好处就极不可靠了。75(5)(5)植物油燃料植物油燃料花生油、菜籽油、棉籽油、大豆油、桉树油、棕榈油等40多种植物油，可作柴油机的燃料或掺烧燃料。76u 美国美国9090年代初至今累计投入年代初至今累计投入300300多亿美金多亿美金u 油品成本提高、炼厂利润下降油品成本提高、炼厂利润下降u 欧洲炼厂达到欧洲炼厂达到20002000ECEC规格，也将投资规格，也将投资200-200-300 300亿美金亿美金u 解决上述问题，我国也需大量投入解决上述问题，我国也需大量投入生产清洁燃料需要巨大投入生产清洁燃料需要巨大投入77燃料电池7879