从煤和生物质到液体燃料

詹姆斯·r·卡泽

液体需求运输燃料在过去的二十年里，以每年超过2%的速度增长，并且在正在向汽车拥有率转变的新兴经济体中加速增长。几乎所有的液体运输燃料都来自石油，与此同时，石油正面临越来越大的需求压力和价格不稳定。对石油的高度依赖带来了对多样性和安全的担忧，以及与运输部门相关的减少二氧化碳排放的问题。本章探讨了使用煤炭和生物质取代石油衍生液体燃料的潜力，从而解决与几乎完全依赖石油基液体运输燃料有关的问题。评估主要集中在美国，但很容易扩展到其他发达国家和发展中国家。雷竞技手机版app

3.1介绍

全球交通运输依赖液体燃料，而这些燃料几乎全部来自原油。对于包括美国、中国、印度和欧洲在雷竞技手机版app内的许多国家来说，人们越来越担心能否获得充足的原油供应、能源和国家安全、供应成本以及液体运输燃料的能源多样性。此外，人们越来越关注减少交通运输的二氧化碳排放。美国温室气体(GHG)排放的三分之一是由交通运输部门贡献的，交通运输部门很可能必须在减少温室气体排放方面尽自己的一份力

本章的调查结果并不一定反映美国环境保护局的观点或政策。提及商品名称或商业产品不构成机构认可或推荐使用。

化学与生物工程，爱荷华州立大学，艾姆斯，IA 50011，美国e-mail:(电子邮件保护)

F.T. Princiotta(编)，全球气候变化——技术挑raybet雷竞技最新战，全球变化研究进展38,DOI 10.1007/978-90-481-3153-2_3，©施普林格科学+商业媒体B.V. 2011

的未来。将煤转化为液体燃料需要大量的能源投入，这反过来又会产生额外的二氧化碳。因此，如果不积极应用碳捕集与封存(CCS)，煤制液(CTL)将对温室气体排放平衡产生负面影响。然而，CTL提供了减少石油进口和使我们的运输燃料供应来源多样化的机会。随着石油和天然气价格相对于煤炭价格的上涨，人们对由煤炭和生物质生产的合成液体的商业潜力将越来越感兴趣。

1979年，美国预计石油价格将上涨到每桶100美元，开始了一场大规模的石油开采合成燃料该项目旨在每天从煤炭中生产高达200万桶石油当量的天然气，并从页岩和煤炭中生产合成液体。为此成立了一个准独立的政府公司“合成燃料公司”(SFC)。证监会承诺采用一系列间接激励措施，资助约六个合成燃料项目。20世纪80年代初，当石油价格跌至每桶20美元左右时，政府支持的合成燃料项目的必要性(尤其是经济性)消失了;证监会于1985年终止。香港证监会的经验表明，围绕一个单一问题或假设(如未来世界石油价格)或基于一个单一目标制定计划是危险的。如今，对温室气体排放、能源安全、供应多样性的担忧已经成为原油价格的问题。

本章主要集中在煤和/或生物质的热化学转化为液体燃料。图3.1说明了煤转化为液体运输燃料的路线。如果生物质取代煤炭，图3.1中的顶部和底部路线仍然适用。对于生物质，液体燃料可以通过生物化学转化生产，例如将纤维素转化为乙醇。本章不太详细地讨论生化途径。将煤转化为液体运输燃料很可能涉及两条主要“路线”之一。“间接途径”包括将煤分解成低分子量气体，然后催化转化为液体燃料。另一种是所谓的“直接路线”，即不通过低分子量气体作为主要中间体，将煤炭转化为液体产品。“间接路线”将煤气化作为第一步。本章评估了5万桶/天费托柴油和汽油生产技术的成本和性能，以及5万桶/天通过甲醇合成生产的汽油，然后将甲醇转化为汽油(MTG)。 The生物质转化还评估了在受生物质可用性限制的小型工厂中，将生物质和煤结合转化为液体运输燃料。所有这些转换都是以气化为基础的，技术成本和性能评价使用第二章关于发电的相同的成本和操作基础和假设。因此，在此不再重复为煤和生物质发电开发的技术背景。同样，与CCS相关的问题与发电相关的问题相同，本章将不讨论。由于本章中的估计数使用相同的一致成本基础，因此比较应该相当准确。

图3.1煤直接液化(中间)和间接液化(上、下)转化为液体燃料示意图

继续阅读:煤直接液化

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