生物質(zhì)制取高品位液體燃料的技術經(jīng)濟分析研究.pdf

1、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位液體燃料，可緩解當今常規(guī)能源短缺和環(huán)境污染所帶來的壓力，是人們關注生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的研究熱點。本文針對生物質(zhì)制取液體燃料的其中兩條轉(zhuǎn)化途徑--生物質(zhì)氣化一步法制二甲醚和生物質(zhì)氣化制費托合成油，利用AspenPlus軟件模擬其工藝流程，并對兩種轉(zhuǎn)化過程進行了技術研究和經(jīng)濟成本分析。
　　論文以生物質(zhì)為原料，利用AspenPlus軟件建立了串行流化床生物質(zhì)氣化一步法制二甲醚的模型，研究了不同條件包括氣化溫度、水蒸氣與生

2、物質(zhì)的比率(S/B)、二甲醚合成溫度、壓力及吸收塔、精餾塔操作條件對二甲醚產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明：采用串行流化床生物質(zhì)水蒸氣氣化技術，對于以制二甲醚為目的的生物質(zhì)氣化一步法制二甲醚系統(tǒng)，氣化溫度建議在750℃左右，S/B取0.3為佳，合成溫度在260℃左右，合成壓力選取4MPa；用水做吸收劑，吸收壓力為3～4MPa，吸收劑與二甲醚比率建議取值0.5。在此最佳工況下，二甲醚產(chǎn)率隨四種生物質(zhì)(稻殼、稻秸、麥秸和玉米稈)含碳量和熱值的增加而增大

3、，其中玉米稈產(chǎn)率最大，每公斤玉米稈可以獲得約為6.11mol二甲醚。
　　論文針對串行流化床生物質(zhì)氣化費托合成，運用AspenPlus軟件搭建系統(tǒng)模型并進行計算，研究了系統(tǒng)的主要參數(shù)包括氣化溫度、氣化壓力、水蒸氣與生物質(zhì)比率、合成溫度及合成壓力對費托合成油產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，采用鈷基催化劑，串行流化床生物質(zhì)氣化合成氣制取費托合成油適宜的工況是：氣化溫度850℃，氣化壓力0.1MPa，S/B約為0.4制取合成氣：費托合成溫度為22

4、0℃，壓力2MPa左右。在此工況下，不同生物質(zhì)得到的費托合成油產(chǎn)率有所差別，產(chǎn)率隨生物質(zhì)含碳量和熱值的增加而增大，其中玉米稈產(chǎn)率最大，每公斤玉米稈可以獲得約為0.582mol的費托合成油。
　　基于上述建立的生物質(zhì)二甲醚和生物質(zhì)費托合成油的AspenPlus工藝流程，計算得到了轉(zhuǎn)化過程的生產(chǎn)成本：若按照140元/噸生物質(zhì)的補貼額度，生物質(zhì)補貼前不同生物質(zhì)二甲醚生產(chǎn)成本在2444～2954元/噸之間，補貼后生產(chǎn)成本在1934～245

5、6元/噸之間；生物質(zhì)補貼前不同生物質(zhì)費托合成油生產(chǎn)成本在6140～7805元/噸之間，補貼后生產(chǎn)成本在4376～6111元/噸之間，若考慮費托合成副產(chǎn)石蠟的額外經(jīng)濟價值，其名義成本會有明顯降低。
　　按照目前稻秸、稻殼和麥秸的市場價格300元/噸，玉米稈450元/噸估算生產(chǎn)成本，對二甲醚而言，若不考慮生物質(zhì)補貼，在煤價不低于950元/噸時，生物質(zhì)基二甲醚都是有價格優(yōu)勢的；若考慮生物質(zhì)補貼政策，即使煤價跌至700元/噸，生物質(zhì)基二甲

6、醚仍具價格優(yōu)勢。對合成油而言，若不考慮生物質(zhì)補貼，只有當煤價高于1200元/噸時，生物質(zhì)基費托合成油才有價格優(yōu)勢；若考慮生物質(zhì)補貼政策，煤價不低于850元/噸，生物質(zhì)基費托合成油方具價格優(yōu)勢。
　　若不考慮副產(chǎn)石蠟的經(jīng)濟價值，生物質(zhì)費托合成油的單位熱值成本高于二甲醚；當考慮副產(chǎn)石蠟的經(jīng)濟價值時，生物質(zhì)費托合成油的單位熱值名義成本低于二甲醚。因此，考慮副產(chǎn)石蠟的經(jīng)濟價值時，生物質(zhì)制取費托合成油工藝相比二甲醚工藝具有更好的綜合經(jīng)濟性。