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  • [资讯] (上)2010年埃克森美孚、壳牌和BP经营业绩分析
    摘要:近日,埃克森美孚、壳牌、BP等“三超”石油公司相继公布2010年第四季度及全年未经审计的最新业绩数据。总体看,2010年“三超”石油公司业绩回升态势良好,营业收入同比增幅皆超过20%,已接近或超过2007年收入水平。埃克森美孚和壳牌的净利润同比分别大增58.0%和60.8%,但仍显著低于金融危机前的利润水平。而BP公司则因漏油事故出现1992年以来的首次亏损,全年净亏37.19亿美元。分板块看,各板块利润继续明显改善,其中上游板块利润上升势头大好,已占到各公司利润总额的80%左右,带动整体业绩水平回升;炼油与营销板块业绩增势明显;化工板块利润成倍增长,埃克森美孚化工业绩创历史新高。 1 2010年营业收入增长均超20%,除BP外净利润同比大涨 2010年第四季度,国际原油价格延续逐季走高势头,炼油毛利及化工毛利同比大涨。受此影响,2010年第四季度“三超”石油公司营业收入继续保持同比增长势头(见图1)。壳牌净利润同比增长近2.5倍,一方面得益于油价、毛利等利好因素推动,另一方面经营费用的减少以及资产剥离收益也有较大贡献。埃克森美孚净利润同比大增52.9%.为2008年第三季度以来的最好水平。BP净利润同比上升29.6%,增幅相对较小,主要由于漏油事故引发的费用侵蚀了公司利润。 2010年整体看,油气价格及炼油毛利同比大幅上升。受此影响,“三超”公司的营业收入同比增幅皆超过20%,已接近或超过2007年收入水平(见图2)。埃克森美孚和壳牌的净利润同比分别大增58.0%和60.8%,但仍未恢复到金融危机前的利润水平。而BP因漏油事故共列支了408.58亿美元的税前费用,导致全年亏损37.19亿美元,为1992年以来的首次亏损。若扣除该项费用,BP实现净利润243.22亿美元,同比增长46.7%。有关数据见表1。 综合看,2010年国内外一体化石油公司营业收入均有较大增长,埃克森美孚和壳牌再次突破3500亿美元,国内两大石油企业的营业收入首次超过2500亿美元(按1美元=6.77元人民币估算),继续领先于雪佛龙、道达尔、康菲等“三大”石油公司(见图3)。
  • [资讯] (下)2010年埃克森美孚、壳牌和BP经营业绩分析
    摘要:2 2010年上游利润回升势头大好 2010年第四季度,壳牌因出售美国非核心油气资产获益约16.6亿美元,再加上原油价格及油气产量同比上升,促使壳牌上游板块利润同比激增101.0%(见图4)。若扣除剥离收益,壳牌上游利润同比增长35.3%。埃克森美孚上游板块利润同比增长29.4%,主要归功于油价走高和油气产量增加。受资产剥离及墨西哥湾停产的影响,BP油气产量同比分别减少12.1%和4.8%,完全抵消了油价上升带来的利润增量,导致BP上游业绩同比下滑6.3%。有关数据见表2。 2010年全年,“三超”上游板块利润回升势头大好,约占公司利润总额80%左右,带动整体业绩回升。其中,埃克森美孚上游利润同比增长40.9%,油气价格及油气产量的上升起主要推动作用。壳牌上游利润同比暴增90.7%,一方面得益于油气价格上涨及天然气产量增长,另一方面剥离资产亦有较大贡献。BP上游板块利润同比增长24.2%,增幅相对较小,主要因为油气产量同比减少部分消除了油气价格的推动作用。受资产剥离计划、设备维修作业增加,以及墨四哥湾产量下降等因素的影响,预计2011年BP的油气产量将会进一步减少。 3 2010年炼油与营销板块增势明显 2010年第四季度,由于炼油毛利显著回升,“三超”公司炼油与营销板块业绩较2009年同期明显好转(见图5),埃克森美孚和BP的炼油与营销板块均实现扭亏为盈,利润同比分别增加约13.4亿美元和31.5亿美元。以现行成本计算,尽管壳牌炼油与营销板块的亏损额大幅收窄,但仍未实现盈利。有关数据见表3。 2010年全年,“三超”炼油与营销板块业绩增势明显,主要由于炼油毛利增长及油品销量稳中有升。不过,埃克森美孚和壳牌该板块的利润依然处于近年较低水平。BP炼油与营销板块的利润同比大增60.3%,已超过金融危机前水平。但BP正计划未来削减近半数的美国炼油能力,未来BP该板块业绩将受到较大影响。 4 2010年化工业绩增势喜人,埃克森美孚创历史新高 2010年第四季度,受化工毛利波动影响,埃克森美孚化工板块利润出现环比下滑,但依然显著高于2009年同期(见图6),同比增长49010。壳牌化工板块利润同比大增76.7%,主要归功于化工毛利回升和产品销量增加。有关数据见表4。 2010年全年,化工毛利及产品销量双双上升推动两家公司的化工板块利润同比均实现成倍增长,已接近或超过金融危机前的利润水平。其中,埃克森美孚化工板块实现利润49.13亿美元,创历史新高。 5 上游板块资本支出保持增长,其他板块均有减少 2010年,埃克森美孚和BP资本支出同比分别增加19.0%和13.3%,但壳牌资本支出同比略减2.4%。与2009年相比,三家公司上游板块的资本支出有不同程度增长,而炼油与营销板块、化工板块则有减少,这使得上游板块资本支出在总量中的比重进一步上升,已接近或超过八成。有关数据见表5。 6 股市总体表现弱于大盘 2010年初以来,埃克森美孚和壳牌的股价走势与标准普尔500工业指数大体相同,虽然近期两家公司的股价增速超过标准普尔500T业指数,但总体表现弱于大盘(见图7)。BP股价已从2010年6月的低点恢复了约60%,但依然明显低于2010年初的水平,下跌约23.6%。 截至2011年2月7日,标准普尔500工业指数较2010年初上涨15.4%;埃克森美孚和壳牌股价分别上涨18.7%和17.2%。
  • [资讯] (上)合成液体燃料的活性炭负载钴基催化剂的反应性能
    摘要:以煤和天然气为原料制合成气,再通过费托(F-T)合成反应制液体燃料的技术广受关注。如何利用这_技术生产优质燃料,缓解因石油危机等带来的能源紧张问题、调整和改善能源结构是目前国内外研究的热门课题之一。一般用于F-T合成的催化剂主要以铁和钴为活性组分,产物主要是碳数分布较宽的直链烷烃和烯烃,同时生成醇、酸、醛等副产物。钴基催化剂以活性好、重质烃选择性高、反应稳定性好、CO变换反应不敏感等特点成为低温F-T合成反应首选的催化剂。用于F-T合成的传统催化剂载体主要是SiO2、Al2O3、TiO2分子筛和活性炭等。以活性炭为载体的催化剂曾因其相对较低的活性及较高的甲烷选择性而不被关注。经过不断的开发和研究,中国科学院大连化学物理研究所克服了以往以活性炭为载体的F-T合成催化剂的缺点,并利用活性炭高比表面积及特殊的孔道结构等特点开发出了新一代的铁基和钴基F-T合成催化剂,主要产物为汽柴油组分及醇类,基本不含重质蜡相产物。 本工作研究了活性炭负载钴基催化剂(Co/AC)的F-T合成反应性能,考察了反应压力、气态空速、原料气中H2与CO,的摩尔比(H2/CO比)和反应温度等操作条件对CO转化率及产物分布的影响,并采用BET、H2-TPR和SEM等手段对催化剂进行了表征,对Co/AC催化剂的微观结构及反应性能进行了研究,为动力学实验设计及工艺条件的选择提供数据。 1 实验部分 1.1 催化剂的表征 催化剂由中国科学院大连化学物理研究所提供。采用Micrometeritics公司ASAP 2020型吸附仪测定Co/AC催化剂的孔结构,N2吸附,用BET法计算催化剂的比表面积,分析催化剂的孔分布。采用Micrometeritics公司AutoChemⅡ2920型化学吸附仪进行H2-TPR表征,还原气为体积组成10%H2-90070 Ar的混合气,流量30mL/min,升温速率10℃/min,最终温度700℃。采用日本电子公司JSM-6360LV型真空扫描电子显微镜对催化剂进行表观形貌分析。 1.2 催化剂反应性能的评价 催化剂反应性能的评价在固定床等温积分反应器中进行。反应器由φ10mm×2mm的不锈钢管制成,反应器管长500mm,管外衬有φ40mm×11mm的均热铜套,以提高反应器床层的恒温性能。反应器内置φ3mm×0.5mm×440mm的不锈钢热电偶套管。反应.温度由反应管外的智能控温箱式加热炉控制。实验流程如图1所示。 催化剂(粒径0.150-0.187mm)装填量为2.3857g,在高纯N2气氛中进行焙烧,纯H2气氛还原。原料气经减压阀和质量流量计调节压力和流量,进入净化器脱除杂质后通人反应器。反应后的气体经热阱和冷阱分离高沸点和低沸点组分后,未冷凝组分进入皂沫流量计计量或进入气相色谱仪分析其组成。热阱中收集的主要为高沸点的蜡相产物;冷阱中为低沸息产物,经静置分层后分离为油相和水相产物。 尾气组成采用Agilent公司7890A型气相色谱仪在线分析,其中CO,CO2,N2,H2组分采用5A分子筛填充柱和Propack Q填充柱分离,TCD检测;气态烃组分(C1-6)采用HP-AI/S毛细管柱分离,FID检测。油相和蜡相产物采用Agilent公司7890A型气相色谱仪分析,HP-5毛细管柱,FID检测。水相产物中主要是C1-7的伯醇,采用Agilent公司7890A型气相色谱仪分析,DB-WAX毛细管柱,FID检测。 2 结果与讨论 2.1 催化剂的表征结果 2.1.1 BET表征结果 Co/AC催化剂的N2吸附-脱附等温线见图2。 根据IUPAC对吸附等温线常见回滞环的分类,图2中的吸附等温线属于H4型回环。该类回环通常出现在具有微孔和中孔的吸附剂及含有狭窄裂隙7L的固体中,活性炭即为其典型代表。从BET表征结果可看出,Co/AC催化剂为微孔和中孔的混合结构。 Co/AC催化剂的孔分布见图3。由图3可见,在1.75nm和3.71nm处出现了两个峰,且1.75nm处的峰面积明显大于3.71nm处的峰面积,说明该催化剂的孔道中2nm以下的微孔占大部分;同时,也存在较多的2-5nm的中孔,大于5nm的中孔较少。通过进一步计算得到,该催化剂具有较大的比表面积(865.3m2/g),其中大部分孔道为微孔结构。 2.1.2 SEM表征结果 Co/AC催化剂的SEM表征结果见图4。由图4可见,Co/AC催化剂的表面具有丰富的孔道结构且复杂多变,存在圆型、裂隙型等多种类型,正是这些数量丰富且形态多样的孔道结构使得活性炭具有较大的内表面积,为催化反应提供了足够的活性位。 2.1.3 H2-TPR表征结果 Co/AC催化剂的H2-TPR表征结果见图5。 从图5可见,H2-TPR曲线上存在3个明显的耗氢峰,前两个峰来自于Co3O4的两步还原。第一个峰大约从190.0℃开始,到262.0℃结束,峰顶温度为227.0℃,为Co3O4被H2还原为CoO的过程;第二个峰大约从310.O℃开始,到402.0℃结束,峰顶温度为349.8℃,为CoO还原为金属Co的过程;第三个耗氢峰的峰顶温度为531.O℃,为活性炭载体被氢化生成甲烷所致。此外,将Co/AC催化剂与蛋壳型Co/SiO2催化剂比较可知,本实验所用催化剂的耗氢峰出现的温度明显降低,从而可推测本实验所用的Co/AC催化剂上Co3O4与载体之间的相互作用较弱,有利于催化剂的还原。鉴于由Co3O4还原为金属Co的第二个耗氢蜂的峰顶温度为349.8℃且在402.0℃结束,所以在350-400℃内还原催化剂,以得到较好的还原效果。
  • [资讯] (上)《生物燃料可持续生产国际准则》解读及其对我国生物燃料发展的启示
    摘要:生物能源是重要的可再生能源,开发利用生物能源是增加能源供应、保护环境、实现可持续发展的重要措施。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》、《生物产业发展规划纲要》都将生物能源的研究开发列为重点,《可再生能源中长期发展规划》也将生物能源确立为可再生能源的重要组成部分。“十一五”期间,多个政府部门通过设立专项、开展示范等方式,支持生物能源的开发与产业化发展。生物质资源丰富的地方政府,也将生物能源作为地方经济发展的重点。我国生物能源发展正进入快速发展时期。 2008年8月.国际可持续生物燃料圆桌会议指导委员会宣布了《生物燃料可持续生产国际准则(草案)》(以下简称《准则》),就如何定义和衡量具有可持续性的生物燃料形成了具有国际影响的框架,对全球生物燃料的产业化发展将起到重要的导向作用。 1《准则》着眼于生物燃料发展的综合效应 生物燃料发展对环境、经济和社会的潜在影响,近年得到了国际社会的广泛关注。2007年5月,联合国发布报告,在充分肯定生物能源优势的同时,也不无忧虑地提出了其存在的隐患,包括破坏生物多样性,导致粮食和淡水危机,农民失地等方面。对此,一些国家已经通过制订可持续生物质能标准等方式,对生物能源的生产进行了规范。2007年,荷兰成立专门委员会研究起草了关于建立可持续生物能源市场的建议案,并提交至荷兰相关政府部门。该建议案提出了涉及限制温室气体排放、保护生物多样性等内容的9项主要标准,建议只有满足这些标准的生物能源生产与利用活动,才能获得政府的支持和补贴。 可持续生物燃料圆桌会议延续和深化了对生物能源潜在影响的认识,并汇集各方力量,通过提出规范化的全球性框架,确保生物燃料的可持续发展。圆桌会议指导委员会成员包括来自联合国环境规划署、世界经济论坛、瑞士洛桑联邦理工学院、世界自然基金会等各方的代表。 指导委员会表示,目前关于生物燃料对气候变化、粮食及能源安全的影响存在很大争议。因此,急需制订-项全球统-的标准,用于定义和衡量某种生物燃料是否在经济、社会和环境等方面具有可持续性。此次推出的国际准则草案旨在为投资者、政府、企业和民众评估不同种类生物燃料的可持续性提供参照。 《准则》内容涉及生物燃料可持续发展的一些主要问题,如生物燃料对于减缓气候变化和促进农村发展的影响,开发生物燃料与保护土地和劳工权利的关系,生物燃料对于生物多样性、土壤污染、水资源以及粮食安全的影响等。《准则》主要包括12项内容: (1)生物燃料生产如涉及空气质量、水资源保护、农业耕作、劳工生产条件等因素时,应遵循国际协议和相关国家法律; (2)生物燃料发展计划的设计与执行过程,应吸纳所有利益相关方参与,并接受其监督; (3)相对化石燃料,生物燃料将显著减少温室气体排放。《准则》将寻求建立标准方法,以衡量生物燃料生产对温室气体减少所作的贡献; (4)生物燃料生产不得违反人权和劳工权益,并保障工人正当的工作和福利; (5)生物燃料生产将对地方、农村、原产地居民和社区的社会经济发展起到促进作用; (6)生物燃料生产不得削弱食物安全; (7)生物燃料生产将避免对生物多样性、生态系统及具有高度保护价值区域产生负面作用; (8)生物燃料生产将促进土壤肥力改善,将耕地退化降低到最低水平; (9)地表水和地下水的使用将遵循最优化原则,将水资源污染和消耗降低到最低水平; (10)在生产的各环节均将空气污染低到最低水平; (11)生物燃料生产将在最高的经济效益条件下进行,在生物燃料价值链的各环节,均需注重改善生产效率、社会和环境表现; (12)生物燃料生产不得违反土地权益。 《准则》从环境保护、节能、社会发展等多个角度,对生物燃料原料获取、生产、利用等各个环节进行了较为全面、系统的关注。尽管现有的条款大多只是进行了原则性的规范,但其中潜在的技术性和制度性要求,将对生物燃料整体发展起到变革性的推动作用。 2 生物燃料开发利用的规范性进入新的阶段 2.1 由分散的国家规范上升到统一的国际规范 作为对生物燃料生产的基础性规范,许多国家已经制订了相关产品的国家标准。由于原料、生产工艺方面的差异,许多国家制订了各自的生物燃料技术标准。美国、德国、意大利、法国等国家从上世纪90年代开始,对生物燃料建立了完整的包括储存、取样、检测、调合、原始分配和管理在内的质量体系。欧盟作为世界上生产和使用生物柴油最大的地区,尽管在2002年颁布了EN14214生物柴油标准,但德国、奥地利等国仍具有各自的生物柴油标准。对于不同原料生产的同类生物燃料,也往往具有不同的技术标准。例如,德国的DIN生物柴油系列标准,针对不同的制造原料有不同的DIN标准,以油菜籽或其它纯蔬菜籽为原料的生物柴油遵循DINE51606标准,以蔬菜油脂和动物脂肪为混合原料的生物柴油遵循DINV51606标准。 尽管对于主要的生物燃料,国际组织出台了相应的质量标准,一些生物燃料生产大国的技术标准也具有跨国的影响力,但在《准则》出台之前,国际上还没有对生物燃料利用进行系统、统一的规范。如生物柴油领域,尽管存在国际标准IS014214A,但美国、德国制订的标准也具有重要的国际影响,指导着不同的实际生产工艺。奥地利、澳大利亚、捷克、法国、意大利、瑞典等国家仍然依据本国特色,制订和使用生物柴油相关标准。燃料乙醇方面,巴西、美国、瑞典、波兰、澳大利亚、印度、泰国、日本等多个国家已颁布国家标准。2005年以来,我国先后发布了《变性燃料乙醇》、《车用乙醇汽油》、《柴油机燃料调和用生物柴油》国家标准,并成立了全国变性燃料乙醇和燃料乙醇标准化技术委员,为我国生物燃料的标准体系建设奠定了基础。 《准则》虽然没有直接规定具体的技术指标,但从生物燃料生产的源头开始,就对生物燃料的开发和利用进行了规范,为生物燃料利用的国际协调奠定了制度基础。其中,一些潜在的技术要求,也很有可能推动相关的检测、评估技术形成国际标准。 2.2 由单一的技术规范拓展到综合的全过程评估 已有的各类技术标准、规范基本只关注产品的各项质量指标。如各国的燃料乙醇标准,主要包括乙醇含量、甲醇含量、蒸发残余物、水含量、改性剂含量、无机氯化物、铜、酸值、pH值、外观等指标。我国2001年颁布的变性燃料乙醇(GB18350-2001)和车用乙醇汽油(GB18351-2001)两项强制性国家标准,在技术内容上也基本采用了美国试验与材料协会标准(ASTM)的指标。 生物燃料开发利用过程涉及多个关键环节,需要充分考虑各个过程要素(见图1)。近年来,生物燃料产品对环境、社会的影响越来越受到国际关注,一些国家已把生产过程的规范性上升到法律层面。例如,美国ASTMD6751标准已由美国环保局在“清洁空气法”的211(b)部分加以了法律确认。这也意味着,在生物燃料产业技术路线设计与实现过程中,需要把技术、经济、环境和能源问题综合考虑,建立评价方法,从现有产业技术路线中遴选出值得推广和大规模发展的产业技术。 《准则》还提出了技术指标之外的评估方法。针对国际上普遍关注的温室气体排放问题,《准则》提出建立标准方法,用于衡量不同生物燃料生产对减少温室气体排放的作用。例如,对于已设立的生物燃料项目,需要用环境和社会影响评估(Envi-Ronment and Social Impact. Assessment, ESIA)的方法对环境影响和社会影响进行定期评估。再如联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovern-Mental Panel on Climate Change,IPCC)提供的方法,《准则》推荐用于对温室气体排放进行全生命周期的评估,以每千兆焦耳产生的二氧亿碳kg数表示(kgCO2equ/GJ),二氧化碳、氧化二氮、甲烷等气体排放量,以及最近100年全球气温上升潜力与IPCC的生命次数将被作为测算依据。
  • [资讯] (下)《生物燃料可持续生产国际准则》解读及其对我国生物燃料发展的启示
    摘要:2.3 由关注产品的可获得性发展到关注环境的可持续发展 生物燃料生产的可持续性涉及温室气体排放、环境、经济和社会影响等众多方面,如果决策中稍有失误,很容易产生难以弥补的负面影响。不分析资源状况、不分析技术经济可行性、不考虑市场风险的盲目发展非常危险。燃料乙醇、生物柴油的生产过程实际上是化工生产过程,如果处理不好,环保投入不够,很可能在生产过程造成环境污染。能源作物种植也有可能过多占据粮食作物用地,影响国家粮食安全和社会稳定。 生物燃料生产对环境影响巨大。生产商为获取原料,必须大规模种植用于生产生物燃料的农作物。当难以从农用地获得原料时,利润的驱使可能使许多珍贵的草原、林地受到侵犯。这些土地上的树木每年吸收大量的二氧化碳等温室气体,牺牲它们换取生物燃料,表面上看减少了温室气体排放,实际上却得不偿失。另外,种植用于生物燃料生产的农作物本身就需要耗费能源,因为播种、施肥、收割以及运输都可能需要使用燃烧化石燃料的机械。例如,马来西亚和巴西砍伐大量具有生态价值的森林,用以种植棕桐油树和甘蔗。有环保组织估计,从1985年到2000年,马来西亚所砍伐的森林,有85%是为了种植油棕;而在印尼,油棕的种植面积在过去8年里增加了118%。《准则》的一项重要突破,就是把生物燃料发展的关注重点环节,从原料种植、产量增长拓展到了环境影响,并可以通过指标和测算加以量化。 3 实现我国生物燃料可持续发展需要关注的六个环节 《准则》将是否能够实现可持续发展,作为生物燃料产业发展状态的重要判定因素,这对尚处起步阶段的我国生物燃料产业发展具有很大的启发和引导意义,需要得到政府、产业界等社会各领域的广泛重视。当前,实现我国生物燃料可持续发展需要关注以下环节。 3.1 生物原料选择 生物燃料的原料问题与国家粮食安全问题息息相关。特别是我国这样的人口大国,保障粮食安全是生物燃料产业发展的首要前提。因此,我国在生物燃料发展之初,就定下了“不与人争粮、不与粮争地”的基本原则。目前,我国的燃料乙醇主要以玉米淀粉或蔗糖为原料生产,但在国际粮食压力不断加大的情况下,2007年以后用于生产玉米乙醇的玉米量不会再有显著增加。因此,各界普遍把眼光投向了木薯、菊芋、油桐、麻疯树等非粮作物和玉米芯等富含纤维素的生物质废弃物。据预测,2030年基于木质纤维素生产的燃料乙醇将达到世界燃料乙醇总产量的40%左右,2050年则达到60%以上。值得关注的是,我国地域辽阔,区域特色鲜明,不同地区需要因地制宜选择原料作物,既要充分发挥本地农业优势,也要充分考虑产地分散、不容易收集运输贮存等多方面的困难。 3.2 应用技术研发示范 虽然我国已实现以玉米、甘蔗为原料的燃料乙醇的产业化生产,但生产装置在液化、糖化、发酵等工序和分离、系统灭菌等技术环节与发达国家装量相比还有不小的差距。以木薯等非粮作物为原料生产燃料乙醇尚处于技术试验阶段,要实现大规模生产,还需要在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。例如,生产1kg燃料乙醇,我国的煤耗为1.45kg,而美国只有0.73kg,我国耗水12kg,美国只有1.8kg,节能装备和技术工艺差距明显。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟,但发展潜力有限。以油料植物为原料生产生物柴油的技术尚处于研究试验阶段,还需要经过工业性试验后才能开始大规模生产。对后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油技术还处于研究阶段,离工业化生产还有较大差距。 3.3 生产质量管理 我国近年先后发布的生物燃料国家标准,对优化生产工艺和提高产品质量起到积极的引导作用,但这只是我国生物燃料标准体系建设走出的第一步。生物燃料的理论工艺路线一般并不复杂,然而实际生产中涉及原料处理、产品获得率、能源消耗、微量杂质对发动机影响等技术关键因素,需要非常系统的标准体系进行规范,生物燃料在销售过程中也还缺乏严格的检测。例如,我国生物柴油生产中普遍采用的二步酯交换法,在生产的连续性和安全性等方面还存在问题,而且产量不易扩大,难以最大限度地降低生产成本。这需要科技、标准化、技术监督等部门加强协调,综合推进技术研发集成、标准制订、市场监督等一系列工作,发挥标准的技术基础、技术准则、技术指南和技术保障作用,促进生物燃料产业的健康发展。 3.4 销售渠道设置 国家对燃料乙醇的生产和销售采取了管制措施,只有指定的几个定点企业可以从事此类燃料乙醇生产,享受财政补贴,并由中石油和中石化两个公司负责乙醇汽油的混配和销售。近年来,虽有许多企业和个人生产或销售燃料乙醇,但受到现行政策的限制,不能普遍享受到财政补贴,难以进入汽油的销售渠道。一些企业和个人以甜高梁茎秆为原料生产的乙醇也无法进入交通燃料市场。生物柴油的销售也面临着同样的困境。由于行业垄断等因素,一些替代能源产品即使质量合格,也无法通过正规渠道进入主流销售网络体系,只能进入社会加油站和终端消费用户,很难形成规模效应。在能源需求持续高涨的情况下,打通新能源的供需渠道就成为产业发展的关键。在保障产品质量前提下,有重点、分阶段地放宽和拓展生物燃料的销售渠道,把财政补贴扩大到对非粮燃料乙醇的生产和销售环节,将有助于这一新兴领域的又好又快发展。 3.5 投融资 投融资是生物产业面临的普遍问题,但生物燃料领域的投融资还有一些自身的特点。一是需要多层次、大范围的资金投入。不仅生产企业,种植、运输等很多领域同样需要大量的资金投入,后者直接联系到广大农村和大量的农业人口,而农村恰恰是我国投融资的最薄弱环节。二是受宏观政策影响因素多、作用大。生物燃料受能源、农业、土地等多重政策影响,并且,在尚未获得稳定畅通的销售渠道背景下,一般的投入主体都会望而却步。三是资金回收周期长、技术风险高。从原料作物种植算起,资金回收的周期要达到几年甚至十几年,纤维素乙醇等二代生物燃料的技术路线也还不成熟。在此背景下,为生物燃料提供持续有力的资金支持,才可能进行长期规划和规范生产,并进一步保障整个生产链条的协调、可持续发展。随着《可再生能源中长期发展规划》、《共同推动我国生物产业融资工作意见》等政策的出台,我国生物燃料领域的投资也逐渐升温,如中海油集团投资近24亿元,在四川攀枝花地区开展麻风树生物柴油产业发展项目。 3.6 环境保护 生物燃料本身具有环境友好和可再生性,但生产过程需要消耗一定的能源和水资源,产出的废弃物也可能对环境造成污染。即使从使用的角度,不加区分地增加生物燃料使用量也并不意味一定能够臧少温室气体排放。对于《准则》提出的环境影响的评价指标和测算依据,一些发达国家已经进行了前期探索和实践,例如,《欧盟生物燃料战略》就要求增加研究投入,以量化车辆使用生物燃料对于温室气体的抑制效果,并在《燃料质量条例》中对乙醇、乙醚与生物柴油的总量限制做出评估,比较生物燃料的外在成本收益,以避免能源作物的大量种植造成环境破坏和变相土地贫瘠。我国在这些方面的研究刚刚起步,许多领域还是空白,需要综合、全面、系统、全周期地开展环境影响论证、评估、监测和预警,确保生物燃料与环境的协调、可持续发展。
  • [资讯] 不同此例小桐籽油生物柴油对欧IV柴油机性能的影响
    摘要:1 前言 基于能源和环境的严峻形势,近十几年来许多国家竞相展开了替代燃料的研究和应用工作。生物柴油作为一种优良的柴油替代燃料受到人们的广泛关注。生物柴油的理化特性与普通柴油较为接近,能以任何比例和柴油掺混或者直接在柴油机上使用,而不必对柴油机做出较大调整。另外,生物柴油还具有不含硫和芳烃;可生物降解,闪点高、无毒、挥发性有机成分低,润滑性能和溶解性能好等优点。 利用麻疯树果生产出来的小桐籽油甲酯是一种很有发展前景的生物柴油。因此有必要研究不同比例小桐籽油生物柴油对柴油机性能以及排放的影响。本文在欧IV柴油机康明斯ISBe4发动机柴油机上,研究了棉籽油生物柴油的动力性、燃油经济性、排放特性和燃烧特性。 2 试验装置与试验用燃料 2.1 发动机性能试验台架 发动机试验台架示意图如图1所示。试验用发动机参数如表1所示。康明斯ISBe4发动机采用选择性催化还原(SCR)后处理后可以满足欧IV排放法规。本研究测试SCR前的NOx排放。台架主要测试装置包括测功机、油耗测量装置、进气流量测量装置。功率和转矩测量采用湘仪GW300电涡流型测功机,油耗测置采用湘仪FC2210自动油耗仪,空气流量测量采用ToCeiL20N热式质量流量计。另外,试验时还要对环境参数和发动机的运转情况进行监控。其中,温度量测量采用KEU型电偶式传感器和PT100型电阻式传感器,压力测量采用ZHP118型压力变送器和YT2-150型远传压力表。 2.2 测试设备 试验采用AVLCEBII排气分析仪对排气中的CO、CO2、O2、HC和NOx浓度进行测量。其中,CO和CO2采用非分光红外线吸收型分析仪(NDIR),HC排放采用墓火焰离子化型分析仪(FID),NOx采用化学发光型分析仪(CLD)。 采用AVL公司的SPC472排气微粒稀释与采集系统,对柴油机尾气中的微粒进行稀释和采集。采用AVL公司的燃烧分析仪对发动机缸内燃烧压力进行采集和分析。 2.3 试验用燃油 本研究所用生物柴油由海油(北京)能源投资有限公司提供,用于对比的基准柴油为购于北京柴油市场的0#柴油。生物柴油体积百分数为5%、10%、20%和100%的混合燃油分别记为B5、Bl0、B20、BD100。生物柴油和基准柴油的理化特性如表2所示。 3 实验结果与讨论 3.1 动力性 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例小桐籽油生物柴油外特性扭矩曲线如图2所示。可以看出,发动机燃用B5、B10的外特性扭矩与柴油相比下降约1%,B20下降约3%,BD100下降约11%。生物柴油掺混比例越大,扭矩降低越明显。外特性扭矩下降的主要原因是生物柴油含氧,热值低。可以通过增大循环供油量,使扭矩恢复至原机的水平。 3.2 燃油经济性 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例小桐籽生物柴油,燃油消耗率曲线如图3所示。从图3可以看出,发动机燃用不同比例小桐籽生物柴油的燃油消耗率相比柴油均有一定程度增加。燃用B5和B10的燃油消耗率增加了约1%,燃用B20增加了约3%,燃用BD100增加了约15%.且随着掺混比例的增加,有效燃油消耗率增加越明显。 由燃料的热值可以计算出发动机的有效热效率,计算公式如下: 其中ηet为有效热效率;be为燃油消耗率,单位为g/kW·h;Hu为燃料低热值,单位为kJ/kg。 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例小桐籽油生物柴油,有效热效率曲线如图4所示。从图4中可以看出,发动机燃用柴;由的有效热效率为43.2%-33%。而发动机燃用不同比例小桐籽油生物柴油有效热效率变化不超过0.5%。发动机燃用不同比例小桐籽油生物柴油,虽然有效燃油消耗率有所增加,但是有效热效率没有明显变化。 3.3 NOx排放特性 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例生物柴油的NOx排放特性如图5所示。从图5可以看出,发动机燃用不同比例生物柴油的NOx排放相比柴油均有一定程度增加,且随着掺混比例的增加,NOx排放增加的越明显.B5的NOx排放相比柴油增加了5.7%,B10增加了7.2%,B20增加了9.2%,BD100增加了15.7%。这可能是由于生物柴油含氧,燃烧更加充分,增加了缸内的燃烧温度;同时,生物柴油的十六烷值较低。滞燃期较长,滞燃期内形成的预混和燃料增加,使燃烧燃烧更加剧烈。 3.4 THC排放特性 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例生物柴油的总碳氢(THC)排放特性如图6所示。柴油和生物柴油的小负荷THC排放都远远大于大负荷,这是由柴油机的燃烧模式决定的,小负荷时混合气较稀,局部失火情况较多。从图6上可以看出,发动机燃用B5、B10、B20的ESC循环的THC排放相比柴油变化不大,燃用BD100的ESC循环的THC排放相比柴油大幅度降低了44%。 3.5 CO排放特性 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例生物柴油的CO排放如图7所示。从图7上可以看出,发动机燃用。B5、B10、B20和BD100的ESC循环的CO排放相比柴油分别降低了21%、23%、25%、9%。 3.6 PM排放特性 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例生物柴油的颗粒排放物(PM)排放如图8所示。从图8(a)中可以看出,发动机燃用B5、B10、B20和BD100的外特性PM排放相比柴油分别降低了13%-22%、18%-32%、20%-29%和25%-49%。发动机燃用B5、B10、B20和BD100的外特性DS排放相比柴油分别降低了29%-35%、42%-44%、37%-44%和62%-78%,从图8(b)中可以看出,发动机燃用B5、B10、B20和BD100的ESC循环的PM排放相比柴油分别降低了6%、10%、14%和17%。发动机燃用B5、B10、B20和BD100的ESC循环的干碳烟(DS)排放相比柴油分别降低了37%、32%、39%和60%。可见,随着生物柴油掺混比例的增大,PM和DS排放降低效果越明显,且DS的降低幅度比PM大。这主要是因为生物柴油含氧,提高了缸内的氧化氛围,减少了过浓区域的产生,从而减少了DS的产生。但是由于生物柴油粘度大,在缸内雾化质量降低,本次试验的生物柴油十六烷值也比柴油低,着火特性不好,导致PM中SOF的排放增加,从而使PM的降低效果没有SOF明显。 3.7 燃烧特性对比 康明斯ISBe4发动机燃用柴油和不同比例生物柴油的燃烧特性对比曲线9所示。由图9可以看出,随着生物柴油掺混比例的增加,最高爆发压力呈现降低的趋势,且最高爆发压力出现时刻基本一致,燃用BD100的最大爆发压力相比柴油下降了6.2%。燃用B5、B10和B20的最大瞬时放热率和柴油基本一致,且最大瞬时放热率出现的位置也基本一致。大负荷时,燃用生物柴油的最大瞬时放热率相比柴油下降6%。缸内最高爆发压力下降,导致热负荷和机械负荷下降,对发动机较为有利。 4 结论 1)发动机台架常规试验表明,随生物柴油掺混比例增大,扭矩有所降低.B5、B10的最大扭矩下降约1%;油耗有所上升,B5、B10的油耗上升约1%。 2)发动机排放试验表明,THC、CO有所降低,B5、B10的ESC循环THC排放变化不大,均远低于排放限值;NOx有一定程度增加,但B5和Bl0的增加幅度≤10%;PM降低,B5、B10分别降低了6%、10%。 3)燃烧特性分析表明,随生物柴油掺混比例增大,最高燃烧压力、放热率峰值有所降低,但B5和B10变化不大,可以认为其热负荷和机械负荷变化不大。
  • [资讯] (上)生物炼制的挑战与过程系统工程的机遇
    摘要:过程系统工程(process systems engineering,PSE)是一门关于过程系统工程决策方法综合性的交叉学科,它以过程系统为研究对象,研究其物质一能量-信息流的特点,对过程系统实施系统分析、系统综合、系统最优化设计及控制,目的是达成技术及经济上的最优化。过程系统工程自20世纪60年代建立以来,被广泛用于化工、冶金等过程工业中。目前过程系统工程的研究尺度正向微观和宏观两个方向进一步延伸圆,研究内容也从传统的工业制造过程扩大到经济、管理等其它过程。 生物炼制是与石油炼制类似的新型工业模式,以生物质(如淀粉、半纤维素、纤维素等)为原料,通过热化学、化学或生物方法等降解成为一些中间平台化合物,如生物基合成气、糖类(如葡萄糖、木糖等),然后经过生物或化学方法加工成为平台化合物,如乙醇、甘油、乳酸等。进入21世纪以来,传统的石油化工行业面临着严峻的形势,如世界范围内石油资源的曰益枯竭,原油价格的频繁波动,石油在使用过程中对环境造成的巨大损害。这使得人们开始寻找其它的石油替代能源,如生物质能源。通过生物炼制这种新型工业生产模式,用可再生能源逐步替代石油等不可再生能源已经成为世界能源发展的总趋势。美国计划到2030年,用生物质产品和生物质燃料替代25%的有机化学品、20%的运输用燃料以及5%的电、热等能源;欧盟计划到2020年和2050年分别用生物质产品替代20%的运输燃料和58%的总能源。日本和印度等国家也都制定了本国的生物炼制产业发展战略或目标,许多大公司也参与到生物炼制的研究中来,并积极同相关科研机构合作。随着生物炼制产业的兴起,过程系统工程也广泛应用于生物炼制的技术研发和产业发展中,而生物炼制产业也对过程系统工程的发展提出了一系列新的要求和挑战。 1 过程系统工程在生物炼制中的应用 目前,过程系统工程技术已经在生物炼制产业发展的过程中发挥了重要的作用,在工艺设计和模拟、产品优化排产、节能节水和供应链管理等诸多领域得到广泛应用,涉及工艺过程、企业和区域等不同层面,为生物炼制技术和产业的持续快速发展提供了技术支持和保障。 1.1 生产工艺模拟与设计 过程系统工程在生物炼制产业相关研究和应用中,生产工艺路线设计和优化是主要内容之一。生物炼制的主要产品包括生物燃料、生物材料和生物化学品等,其生产过程一般可分为原料预处理、核心转化、产品后处理加工等阶段,包括物料处理、生物化学反应、产品分离回收、纯化处理、废物处理和副产品生产等环节。不同产品在这几个主要生产阶段和环节具有一定的共同点,在研究中一般也按照以上阶段进行模拟与设计。 对于现在已实现工业化生产的生物产品如燃料乙醇和生物柴油等,由于已有相当的研究和生产经验基础,过程系统工程的应用主要是对现有生产工艺流程的模拟和优化改进,进而以此设计新工艺。一般是在掌握现有工艺和技术数据的基础上,利用Aspen Plus等流程模拟软件进行模拟,调节生产过程中的重要参数,核算并预测由此生产的产品物耗、能耗、水耗及成本等,分析其主要影响因素,由此找出制约成本进一步降低的可能瓶颈,为下一步改进工艺流程设计和改善生产操作提供建议。 对于尚未大规模生产的特定化学品或新产品开发,例如通过玉米发酵产生乳酸生产塑料等,过程系统工程主要用于设计生产工艺流程。针对特定原料及产品,通过对各种可能的技术和工艺路线进行模拟分析,研究各种具有潜力的技术和工艺路线,找出最合理的生产流程,为进行工此试验和大规模生产提供基础。 1.2 企业生产调度及优化 过程系统工程方法目前广泛用于生物炼制企业生产调度和优化排产,以减小原料消耗,缩短产品生产周期。现有的生物炼制企业规模一般较小,而生物炼制原料具有来源广泛、成分复杂、种植分散、能源密度低、分季节收获等特性,因此其生产受外部因素影响较大。通过对生物炼制企业各生产部门的物质流、能量流、信息流和资金流的模拟和集成,可以监控企业的生产情况,根据内部生产安排、设备运行情况和外部市场、政策情况等调节企业生产,并实行生物炼制主产品与其它深加工产品联产,从而实现企业整体效益的优化。在实际生产中,当某一种原料供应情况发生波动时,企业根据其它原料供应情况,通过优化排产选择当前最优生产方案,并通过调度实现主要设备的稳定运行,以减少生产过程中的仓储和运输消耗,增加经济效益。 另一方面,企业在过程系统工程方法指导下可对能流和水流进行集成和综合利用,从而降低产品的能耗及水耗。生物炼制产品的经济和环境竞争力在很大程度上取决于生产中能耗和水耗控制情况。节能降耗对于提高生物质能源与化工产品的环境友好特性,降低生产成本十分必要,而生物炼制企业能耗和水耗特点与一般石油炼制企业有较大区别。生物炼制企业能耗集中于预处理和后处理阶段,除对于薄弱环节采用先进的节能技术外,企业一般通过夹点技术等过程系统工程方法优化全厂用能系统,实现能量的梯级利用。生物炼制企业单位产品水耗通常较大,而其中相当一部分水可进行循环利用。因此企业一般在对各部门的用水特点进行分析的基础上,设计出合理的供应、利用和回收网络,以提高水的重复使用率,实现节水的目的。 1.3 区域生物炼制系统设计及优化 在区域层面,利用系统工程原理设计和优化工业园区,成为过程系统工程近年来的应用热点,其中也包括以生物炼制产业为主体的工业园区。工业园区系统设计和优化时需要考虑经济、环境、社会等多方面提出的目标及限制条件。生物炼制生产系统一般涉及地区面积较大,各种利益相关,主体较一般工业生产更多,其设计和优化问题复杂程度更高。过程系统工程在这方面的主要工作包括:地区生物炼制及相关农林业产品的选择,工业和农林业之间经济合作模式或生产模式设计,各产业间的耦合及工业生产体系设计等。在区域生物炼制系统设计工作方面,一般通过对区域内农林业生产情况的分析,进行系统优化,确定主要的生物质能源或初级化工产品,通过过程耦合与产业链接技术,将上游的农林业生产及加工业与下游的生物炼制产品深加工行业衔接起来;或是以现有生物炼制企业为核心,通过副产物和废物的综合利用以及发展深加工产品,促使相关下游企业集聚协作,构建较为完整的产业网络。 2 生物炼制发展对于过程系统工程的要求 随着生物炼制产业的不断发展,更多技术、工程和学科理念上的问题被提出,其中涉及生物反应过程模拟、系统设计和生产优化、系统管理优化等几方面的问题,要求过程系统工程进行研究并予以解决。这些问题有的属于从生物炼制模式产生的新问题,有的已经从别的角度提出过,在生物炼制的背景下又增加了新的内涵。 2.1 生物催化反应过程模拟 过程系统工程需要解决生物催化反应过程模拟问题。生物催化反应是生物炼制的基础,长期以来基于生物催化的反应过程模拟一直是人们关注的课题。虽然这方面研究已很多,但生物炼制要求建立较以往食品工业等规模更大的生产装置,这就对作为工业生产基础的反应过程模拟提出了更高要求。为适应生物炼制产业发展的要求,过程模拟优化研究需要继续发展生物反应的单元操作过程,形成标准化的模块,进而进行全流程的模拟;分析反应动力学方程,对于不同的反应器、原料和生产方式,模拟不同条件下的反应情况;或者根据实际生产数据,采用一定的数学建模方法构建反应过程的黑箱模型。 目前此类研究的重点和难点集中在生物反应器模型构建上,正在研究中的生物反应器包括单相的、多相的;连续的、半连续的、间歇的等。生物反应器是整个生物炼制生产系统的核心,其数学模型构建是系统工程的一个难题。由于目前对生物催化机理、催化功能及其构效关系、反应条件、稳定性反应速率及选择性等方面研究不够,提出生物反应过程完整模型并进行全流程模拟的研究不多,一般仅研究原料消耗、生物催化剂变化以及主产物生成等动力学模型,至今还未形成完善的过程模型。当生物反应过程放大到反应器规模,则需要考虑传质等因素的影响。不同反应器生产过程的模拟具有不同的特焦,需要结合反应模型以及相应的单元操作模型,并进行适当的简化计算建立模型。目前还需要对微观尺度下生物催化反应过程与传递过程相互影响规律及数学模型进行大量系统的研究工作。 除基于动力学机理的反应器模型构建外,如何对整个生产过程进行较准确的模拟和控制也是过程系统工程需要研究的重要问题。生物反应的过程优化控制需要大量实验和生产数据,要求研究者进行大量实验,对实验和生产数据进行分析,建立完善的数学模型,并根据实际情况调整和优化。随着生物炼制的发展,其催化剂由单一酶发展到混合酶,生产过程也从间歇生产发展到连续生产,这都增加了生产过程模拟和控制的复杂性,而这种复杂生产过程的模拟和控制本身是控制产品成本的重要因素。 近年来,系统生物学的发展十分迅速。系统生物学主要研究生物的基因、蛋白和代谢过程的本质,包括细胞中各种分子及其相互作用、生物代谢途径、网络的功能和调控机制等。系统生物学使人们可以对生物的代谢能力有系统、全面的认识,并能够从微观上为生物炼制系统的控制及设计提供了进一步的理论和技术基础。这将对过程系统工程从宏观上模拟生物催化反应过程的工作产生极大的推动作用,从根本上提高生物炼制的能力和效率。
  • [资讯] (下)生物炼制的挑战与过程系统工程的机遇
    摘要:2.2 生物炼制系统设计和生产优化 生物炼制系统作为一个复杂的体系,其构成、影响因素和评价指标较多,对于地区和区域层面上的较大规模的生物炼制系统设计和生产优化,必须综合考虑多方面因素,其研究和分析方法是过程系统工程需要深入研究的问题之一。 对于生物炼制系统,其评价指标或优化目标除了传统的经济效益外,还要增加健康、安全和环境影响、可控制性和可维护性、社会因素如气候影响、生命周期影响、风险最小化等。因此生物炼制系统的优化一般是多目标优化问题。 生物炼制系统的优化受到诸多因素的限制,如生物质原料、生产工艺和外部市场和环境等。从企业效益的角度来分析,整个生物质能源与化工系统综合经济效益取决于原料生产成本、建设投资、运行费用、产品价格、补贴政策、化石能源市场等多种因素。从地区发展的角度来分析,需要考虑发展生物炼制产业时的财政政策、环境影响、社会影响、经济收益等因素。通过分析不同原料组合、产品组合、工艺组合在各种外部影响因素发生变化的情况下生物炼制系统综合效益的变化以及生产过程稳定性的变化,才能选择较好的建设方案。 在影响生物炼制系统的因素中,原料构成是有根本性影响的因素之一,在分析过程中必须予以考虑。生物炼制正向同时利用多种原料、充分利用原料中的每一组分、分别生产不同产品的方向发展。生物质原料本身具有多样性、周期性、分布式等与化石原料不同的特点,不同类型的生物质原料对于后续生产工艺、周期等都有较大影响,所获得的副产品也不相同。在现阶段,副产品所获收益对整个系统的经济效益有较大影响,一些生物炼制产品通过共同的中间产物可实现过程耦合效益,如通过甘油可实现1,3-丙二醇与生物柴油生产过程的耦合。 由于生物炼制系统设计和优化是一个多目标、多影响因素下的问题,存在着多种产品路线和产业间共生耦合的关系,这就增加了项目和工艺选择、产生规模、建设时间、原料结构等决策问题的复杂性。必须对生物炼制系统的产品结构、技术路线进行全面细致的方案设计和优化,在研究过程中需要进行定量分析,并综合以往类似生产过程的经验。 2.3 生物炼制系统管理优化 随着产业规模的扩大,生物炼制企业将会面临着来自国内和国际的竞争,必须努力提高其生产效益,对企业管理的要求日益提高,这就需要利用过程系统工程的方法加以优化。大型生物炼制企业的管理涉及多个部门乃至多个地区的信息,包括原料生产及采购、仓储、产品生产、运输、销售等部门,和原料产地、企业生产、销售市场所对应的不同地区。因为生物炼制的主要原料和产品市场随着能源、经济形势的变化而迅速变化,经济全球化及信息技术的发展使得客户对产品的选择范围大大增加,企业需要及时了解原料供应商和客户的情况,并调整自己的经营策略,这需要较高的管理水平,所以必须用过程系统工程技术对整个系统的管理进行分析和优化。 过程系统工程对系统管理的优化需要依托有效的信息平台和制度。从部门角度来看,整个产品生产涉及许多部门,需要在决策部门和其它各部门之间建立有效及时的信息交流系统,保证统一的经营管理和生产指挥,实现不同层面信息的集成和问题的反馈。从地区甬度来看,由于生物炼制产品生产及销售的各个环节地理位置存在差异,需要利用适当的方式实现信息资源的统一管理,如网上电子商务、物流管理、客户关系管理等,及时解决供应商和客户的需求,为生产管理和经营决策提供可靠依据。 3 生物炼制对过霉表篓工程提出的发展方向 过程系统工程是一个不断发展的学科,生物炼制理念的提出及其产业的发展使得过程系统工程在解决问题时,需要拓展自己的研究领域和研究方向,需要更多地研究农林业生产、研究企业管理有关的内容。 3.1 研究对象的转变 在生物炼制生产相关的问题中,过程系统工程的研究对象需要从工业生产拓展到涵盖农林业生产的更大的系统。传统的工业生产过程分析一般不涉及农林业原料生产过程,实际上认为工业原料来自于其它工矿企业,面生物炼制则把农林业生产作为整个生物炼制生产系统的一部分,构建了工农林业联合的新生产模式。生物炼制系统的设计和优化需要将工业生产与农林业生产进行集成与耦合,需要通过运输、仓储等物流部门衔接两种不同类型的生产,还需要对农林业生产进行优化。另一方面,在生物炼制系统中,工业企业和农林业生产者一般存在某种形式的经济合作关系,农林业生产者的情况也对系统生产状况有影响,而整休经济效益将由工业企业和农林业生产者分享,在对生物炼制系统的改进和优化时必须考虑使农林业生产者受益的问题。 3.2 跨学科发展 随着生物炼制产业化的深入,过程系统工程需要同经济学、管理学等学科结合,一起对涉及产品结构、企业结构和管理问题进行研究。随着生物炼制企业规模的扩大,其结构由单一生产企业扩大到包括上下游的多个经营实体,其管理范围也由企业本身逐步扩展到整条产业链。因此,过程系统工程的研究对象也需要扩大,不仅包括主要产品生产过程,还包括上下游的原料生产和采购、仓储、生产、运输、销售等过程,以及相关的管理过程,优化方向也从技术经济优化向多目标优化发展。过程系统工程的研究人员不仅要熟悉工业生产,还要熟悉企业经营管理,甚至要了解金融财会,以便能够按照一定的目标体系对生物炼制系统进行综合优化,实现全面高效生产,促进社会发展和环境保护,增强企业竞争力。过程系统工程要解决企业结构和管理层面上的优化问题,需要利用多个学科的研究成果,并汇集到系统工程框架中。与经济学、管理学等学科的结合,将对过程系统工程学科今后的发展有重要的帮助。 4 结 语 生物炼制产业正处在一个较快的发展阶段,得到了许多国家政府的大力支持。我国政府和企业也高度重视生物炼制产业的发展,通过生物炼制的方式生产燃料乙醇、生物柴油等石油替代产品已成为我国未来能源战略的重要组成部分,国内相继启动了一批与生物炼制有关的研究项目,并建立了一批试点企业。目前我国生物炼制产业已将过程系统工程的方法用于生产实践中。 生物炼制的发展正从生产技术和工艺、企业、地区等多个层面提出一系列挑战,通过利用过程系统工程的方法,如过程模拟和优化等,可以有效解决其中的系统优化设计、过程集成问题。随着可持续发展的要求和循环经济的发展,过程系统工程将在生物炼制领域发挥越来越大的作用。
  • [资讯] (3)中国炼油工业现状、展望与思考
    摘要:同时,未来除中国石化集团和中国石油集团进一步做大做强炼油业务外,中国海油、中国化工、中化集团等大型国企也将通过新建、扩建和收购等方式进一步扩大炼油业务,陕西延长石油集团及山东地炼等也将通过扩能、提高深加工和综合利用能力,发展终端销售业务等寻求新的发展。因此,未来我国炼油市场格局多元化必将进一步发展。 2装置规模和炼化一体化程度将进-步提高,炼油布局将与区域经济和市场更加协调 根据国家发改委新发布的产业结构调整指导目录,未来5年我国新建炼油项目的规模门槛将从800万吨/年提升至1000万吨/年,并对其他炼油深加工装置提出了更高的要求。随着今后几年多个大型新建或改扩建炼厂的建成投产,我国炼厂装置的平均规模将进一步提高。到2015年末,中国石化集团、中国石油集团的炼厂装置平均规模预计将分别提高至850万吨绰和760万吨/年。未来几年,由于我国新建的千万吨级炼油基地多数配套建设百万吨级乙烯装置,我国炼化一体化程度将进一步提高。根据国家能源局的油气规划,未来中国将可能形成9-10个大炼油基地:规模超过3000万吨,年的大型炼油基地有宁波、上海、南京和大连;规模超过2000万吨,年的大型炼油基地有茂名、广州、惠州、泉州和天津等。我国将形成30个左右具有较强市场竞争力的千万吨级原油加工基地,建成长三角(含杭州湾)、珠三角、环渤海湾和西北四大炼化工业区。随着四川彭州、云南昆明等炼厂的建成,存在较大市场缺口的西南地区的油品供应将会明显缓解。同时,在有许多新建扩健炼油项目的华南、华东、华北地区,能力的较快增加将使区域供需大致平衡。炼油布局将在调整优化中逐步与区域经济和市场相协调。 3加工不同原油的适应能力将进一步提升,装置结构和产品结构将持续调整优化 由于世界原油的重质化、劣质化趋势,高油价下优劣质原油价差拉大以及我国原油对外依存度的持续上升,更多地采用劣质、含硫、重质原油加工生产清洁油品将是今后。我国炼油业的主要方向。因此,我国通过海上和陆上几大战略通道进口原油的沿线炼厂都将视情况和可能进行必要的改造,以进一步提高炼厂加工不同原油,尤其是劣质、高硫、高酸、重质原油的适应能力。 装置结构将进一步调整。东部沿海地区炼厂将大力发展轻质油收率高、能最大限度生产运输用燃料和化工用油的工艺和装置。内陆地区炼厂将以提高油品质量为主要目标,适当增加高辛烷值汽油组分及煤油、柴油加氢精制装置的能力。我国炼厂深加工和精加工的能力将进一步提高,改变落后于世界先进水平的状况,同时继续淘汰落后产能,推进产业升级。 产品结构将进一步调整。进一步提高高标号车用汽油、车用柴油和中高档内燃机润滑油在产品中所占比例,降低燃料油比例,满足汽车工业发展的要求;经济可行地提高化工用油的产量,以满足石化工业发展的需要;进一步增加高档特色沥青和石蜡等其他石油产品的产量与品种,提高附加值。 4汽柴油标准将继续升级,节能减排任重道远 在车用汽油和车用柴油分别于2010年和2012年达到国Ⅲ标准的基础上,未来几年我国汽柴油质量标准将继续升级,在2014年及以后分别达到国Ⅳ标准,而北京、上海等大城市将率先达到和试行目V标准,争取在今后十年内,逐步赶上发达国家的先进水平。这将对我国炼油工业依靠科技进步和创新,优化生产工艺组合,合理配置利用资源,以较低投入和成本生产更优质的清洁燃料提出更高要求。 “十二五”及之后相当一段时间内,根据我国政府对外的承诺以及应对气候变化、实现可持续发展的需要,我国将继续深入开展节能减排工作。建设资源节约型和环境友好型炼油工业已成为未来的重要任务之一。我国炼油综合能耗近年来虽有降低,但节能潜力还很大,与世界先进水平仍有一定差距。按照国家提出的约束性指标,“十二五”期间单位GDP能源消耗要降低16%,单位GDP二氧化碳排放量要降低17%,主要污染物排放总量显著减少,化学需氧量、二氧化硫排量放均减少8%,氨氮、氨氧化物排放均减少10%,到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年减少40%-45%。今年以来,PM2.5的排放问题引起热议,其与城市汽车尾气排放有很重要的关系。同时,炼油工业作为排放大户面临着巨火的压力,任重而道远。 5替代能源将得到更大发展,但中近期内石油基燃料仍将处于主导地位 根据国家发改委发布的《可再生能源发展“十二五”规划》,未来我国将继续大力发展替代能源。到2020年,我国生物燃料乙醇年利用量将达1000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨,总计每年替代成品油约1000万吨。未来以纤维素等为原料的第二代非粮乙醇汽油将在技术经济、规模化生产等方面的相关问题解决后得到较快发展。燃料甲醇和煤制油也将在进一步试点使用和工业示范装置的基础上,克服在技术、成本及政策等方面的问题后得到进一步发展。随着天然气工业的发展,天然气汽车将在有条件的地方得到适度发展。在相关产业政策的扶植下,电动汽车今后有望获得较快发展。我国《节能与新能源汽车产业规划》提出,2020年电动汽车保有量将达到500万辆,如髓实现,每年可替代成品油400万吨。但鉴于技术和经济等方面的原因,加上开发和工业化需要有一个过程,中近期内替代能源所占比例仍将较低,石油基燃料仍处于主导支配地位。 三、对中国炼油工业未来发展若干问题的认识与思考 1多管齐下,综合治理,缓解资源瓶颈制约,是我国未来炼油工业可持续发展的前提 在今后一段时间内,我国经济以转型升级为熏点,增速会有所放缓,但预计年均GDP增长率仍将保持7.5%-85%的较快水平。我国石油需求将随之保持4%-5%的增速。2015年,我国石油需求总量预计将增至5.4亿吨,但国内自产原油预计仅为2亿-2.1亿吨,届时我国石油的对外依存度将从2011年的56.3%增至60%以上。如果不加以有效控制,2020年可能增至70%左右,原油进口量将增至3亿-4亿吨。显而易见,一味拼资源、扩能力,走粗放式外延扩能发展的炼油之路己成为一条绝路,需要多管齐下,综合治理,积极应对和缓解未来更趋严重的资源瓶颈制约。 一是要真抓实干,在全国范围内推动节能工作有效开展,真正把单位GDP的能耗、物耗降下来。 二是要转变能源供需模式,由以粗放的供给满足过快增长的需求向以科学的供给满足合理的需求转变,切实解决资源和环境代价过重、结构不良、效率偏低的问题。 三是通过技术进步、优化配置、合理利用资源、搞好工艺组合等,进一步提高炼厂的轻油收率和资源利用效率,使之发挥最大的经济效益。 四是树立“大资源”的观点。在炼厂加工进口原油以满足国内大部分需要的同时,利用亚洲周边国家和地区过剩的炼油能力,以及与我国逐步达成自由贸易区协议的便利,适度进口国内紧缺的油品,以减轻国内炼厂的“保供”压力,更好地利用国外“资源”。 五是根据国情和技术经济情况,积极稳妥地发展替代能源,作为国内石油资源的重要补充。
  • [资讯] (4)中国炼油工业现状、展望与思考
    摘要:2控制整体规模和投资节奏,合理布局,把好新建炼油项目关,坚持规模化、炼化一体化、基地化的发展方向,努力提高国际竞争力,是未来中国炼油工业健康科学发展的关键 2011年,我国炼油能力已达5.4亿吨/年,预计2012年将进—步增至5.8亿吨,年。根据“十二五”石化业发展规划,我国炼油能力到2015年要控制在6亿-6.5亿吨,年。但根据统计和进度测算,我国将于2013年后投产的已获批新建扩建炼油项目合计能力高达1.3亿吨/年。如果不进行有效调控,控制整体规模和投资节奏,我国总炼油能力将迅速突破7亿吨/年大关,将不可避免地出现阶段性的能力过剩现象。目前,各地投资建设炼厂的热情很高,拟议和筹划中的项目还有不少,如果不把好新建炼油项目关,将给未来炼油工业的健康发展带来很不利的影响。在布局方面,历史原因造成的成品油北油南运、西油东送的格局至今仍未得到根本改变。2010年,东北地区成品油过剩量在2700万吨左右,西北地区过剩量在1000多万吨;山东地区由于炼油能力盲目发展,成品油过剩量明显增加,2010年过剩量达1031万吨,较2005年增加340万吨。同时,随着中部崛起,西部大开发战略的实施,中西部地区的经济增长近几年已明显快于东部,炼油布局需要予以调整,适当增加和加快华中、西南地区炼厂的建设步伐,以满足这些地区今后油品需求的增长。 进入新世纪以来的实践证明,我国炼油工业遵循世界炼油业的发展规律走规模化、炼化一体化、基地化、集约化的发展道路是完全正确的,促进了国内炼油工业的迅速崛起和国际竞争力的提高。在今后的发展中仍需坚持这一方向,尤其是直面国外市场竞争的东部沿海地区炼厂。 3维护和发展有中国特色的以大型国企为主导、多种经济成分参加的多元化市场主体格局,是未来中国炼油工业在激烈的国际市场竞争中立于不败之地的保证 中国炼油工业在世纪之交的大重组和“入世”后的开放发展中,逐步形成了以几家大型国有石油企业为主导,其他国企、地方炼油企业和民企参加,一些外资企业参股参与的多元化市场主体格局。这一格局既与世界上绝大多数发展中国家以国有石油公司为主的模式相符,又吸收了发达国家以大型跨国石油公司为主,国际国内一些炼油企业参与的多元化的市场主体格局的经验,具有中国特色,符合我国的国情。在关系国家安全与经济命脉的重要产业保持国有经济的控制力和大型国企的主导地位,既是中国特色的社会主义原则的要求,也是国家战略的需要。要把垄断与炼化行业提高集中度、增强国际竞争力加以区分,把垄断与中央国企加以区分。众多民企是社会主义市场经济的重要组成部分,介入炼油领域的民企要根据自身的实力和条件,推动技术进步,走联合发展、专业化特色化发展之路。要欢迎资源国的石油企业通过合资方式参与我国炼油工业,这将对我国炼油业的资源保证发挥积极作用。 4搞好油价形成机制改革,是保证我国炼油企业顺利发展的重要环节 目前已进入高油价时期,100多美元/桶的油价将常态化。笔者认为,今后油价形成机制改革一是要根据国民的生活水平和收入水平,逐步与国际价格接轨,不宜马上全部到位;二是要根据过去执行中暴露出的问题,有针对性地进行改进,适当加大与国际价格接轨力度,并与国内的供需情况挂钩,在提高国人对高油价的适应能力的同时,也利于促进节能;三是要关注和顾及高油价下出租汽车业、农用油消费者等弱势群体的困难,给予适当的补贴和照顾。要改变高油价下要求炼油企业一味退让亏损的做法。在油价较高时,可采取消费者负担一部分,国家税收杠杆调节一部分,炼油企业在可承受的范围内适当承担一部分的做法。在国民经济发展到一定水平,国民收入明显提高后,可考虑完全接轨。不同油品也可视情况分别接轨,航煤可早些,汽油可晚些,柴油最后。但也要看到,在油品价格与国际完全接轨后,随着我国对外开放程度的加大,我国与周边国家地区自由贸易区的全面建成,来自国际市场的竞争压力将有可能加大。 5环保问题在未来炼油工业发展中愈加重要 近几年来,随着世界气候大会的举行,国际社会和国内各界对环保的重视和关注程度日益提高。我国政府关于环保和节能减排的要求越来越高,越来越明确。近来PM2.5的问题也已提到议事日程。炼化企业近几年屡屡被亮环保“黄牌”,被开环保罚单,少数企业(例如大连佳化)因环保、泄漏等事故引发强烈不满而被强制搬迁,,同时,城市化进程的加快,也对今后炼化工业选址、布局提出了新的要求。未来炼油企业也面临着加大投入,促进技术进步,生产更多高品质清洁燃料的重任。因此,炼油企业的环保成本将大增。在过去的儿十年,我国在沿海、沿江、沿河地区建设了一大批炼化企业,现在环境容量已近饱和,稍有不慎就可能酿成大祸,对此要未雨绸缪,及早采取必要的预防措施。 6炼油企业要关注并适时有选择地介入替代能源的发展,为未来的发展投资 我国替代能源的发展目前仍处于起步阶段,些实验室和小试成果要进行规模化、工业化、商业化生产,仍有不少问题有待解决,夫规模推广使用尚需逐步实现。 乙醇汽油原先采用粮食乙醇,按照我国的国情进一步发展受到大量补贴和与民争粮的限制,需要开发第二代的非粮乙醇。这在实验室可行,但要实现大规模工业化生产,其具体的技术经济问题有待逐步解决。甲醇汽油虽有成为好的石油替代的基本条件,但要推广使用仍存在设备、运行、环保和经济方面的一些风险,需要克服和解决甲醇汽油存在的一系列固有缺点。我国生物柴油产业起步较晚,日前主要以废弃油脂为原料,木本油料基地还在建设初期。总体看,制约我国生物柴油发展的关键是原料供应问题和生物柴油的经济性问题。煤制油虽然建成了工业示范装置,还需视其运行情况,在解决技术、成本、设备等方面的问题后,才可能在有条件的地区扩能。但无论如何,在国家的支持下,我国的替代能源将逐步得到推广应用,成为石油基燃料的重要补充,有条件的炼油企业要适时有选择地介入替代能源的发展,这也是为自身未来的发展投资。 我国炼油工业已进入由大变强的历史发展新时期,既面临着世界经济政治格局深刻变化、国际石油石化格局大调整、外部发展环境发生大变化的新形势,又面临着国内经济持续较快发展要求成品油安全稳定供应、油品质量升级步伐进一步加快、环保要求越来越严等新情况,更面临着石油对外依存度进一步上升、资源瓶颈制约日甚、市场竞争更趋激烈、国际油价居高不下等带来的新挑战。,这需要我们转变观念,认真研究我国炼油工业未来发展之路,认真思考发展中可能遇到的重大问题。

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