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合成燃料 是指将煤、天然气、生物质等含能原料通过化学方法转化而成的液态或气态燃料。合成燃料的原料包括化石能源(如煤、天然气、油砂和油页岩等)和可再生资源(如生物质、污水、CO₂捕获气体)。
生产合成液体燃料的方法主要有:
费托合成(Fischer-Tropsch, FT):利用合成气(CO+H₂)催化转化为烃类液体燃料。如采用煤制油(CTL)、生物质制油(BTL)和天然气制油(GTL)等合成燃料技术产生的合成柴油或汽油。
甲醇合成反应:合成气(CO + H₂)经净化、调整比例+铜基催化剂合成甲醇。反应式: CO + 2H₂ ⇌ CH₃OH; CO₂ + 3H₂ ⇌ CH₃OH + H₂O。
电解合成法:结合绿氢与捕获的CO₂生成液态燃料。如采用电制合成燃料(PTL)合成燃料技术产生的液态燃料。
合成燃料包括合成液体燃料和合成气态燃料,适用电站的合成液体燃料有:合成柴油、甲醇燃料和氢化植物油(HVO)等。
1. 合成柴油(Synthetic Diesel) 是指由煤/生物质/天然气通过热化学制成合成气(Synthesis gas, Syngas),再经费托法合成的液体燃料。最终产品的化学性质可能与汽油或柴油等常规燃料不同,但也可以用于柴油发动机。其中,生物质制液体柴油(BTL Diesel)也称生物燃油,国际标准:EN 16709,EN 15940。
2. 氢化植物油(HVO) 也称氢化可再生柴油(HDRD),是指由废弃植物油、动物脂肪及其他工业残渣,通过脂肪酸制烃的加氢处理工艺制成的可再生燃料。该生产过程通常比生物柴油的成本更高,但是HVO/HDRD是一种可直接使用的燃料,无需处理即可以在直接配送、加油设施及现有柴油机中使用。HVO通常被称为可再生柴油,以区别于生物柴油(FAME)。国际标准:ASTM D 975。
3. 甲醇燃料(Methanol fuel) 是一种清澈、无色、水溶性液体,在65°C下沸腾。它也被称为Methyl alcohol,通常缩写为MeOH。甲醇易燃,可与空气形成爆炸性混合物。它燃烧时火焰不发光,毒性很强。是理想的船舶及发电燃料。
甲醇最常由天然气生产,但也可以由生物原料和煤炭气化制成。通常用作溶剂、防冻剂、燃料或乙醇变性剂,亦可用于经过酯交换反应生产生物柴油。合成甲醇的核心是两个可逆放热反应:CO + 2H₂ ⇌ CH₃OH (放热反应); CO₂ + 3H₂ ⇌ CH₃OH + H₂O (放热反应)。
由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强,甲醇作为从煤转化成的清洁燃料被日益受到重视,能便宜而大量地生产。目前逐步应用于船舶、汽车及发电领域。
如果是由氢气和二氧化碳合成的绿色甲醇,实际上我们可以实现二氧化碳中性燃烧。此外,甲醇在排放行为方面具有一些优势:纯甲醇燃烧的氮氧化物排放量较少,没有硫氧化物或烟尘排放。因此,甲醇在海洋能源转型中发挥关键作用的潜力巨大。
其他优点在于甲醇的性质:它在环境条件下是液体。与气体燃料相比,甲醇的处理要容易得多。因此,燃料存储的容量大且方便。
必须清除甲醇中的污染物,如金属屑、焊接碎屑、绝缘材料、沙子、木材、布料和油。值得注意的是,由于生产和处理方式的差异以及燃料加注/转运过程(例如:从码头储罐到厂区,从卡车到厂区)的不同,供应商提供的甲醇质量和杂质含量可能会有所不同。
目前船用甲醇燃料的质量标准以ISO 6583:2024为最新的国际准则,而T/CIQA 70–2023则为中国市场提供了具体、可操作的技术规范。两者共同为甲醇作为船用燃料的安全、规范应用提供了保障。
对甲醇品质的要求,详情请点击这里下载: 甲醇燃料规格表.
备注:
1) 国际标准:船用燃料油遵循 ISO 8217:2024;航空燃料遵循 ASTM D7566-24,船用甲醇遵循 ISO 6583:2024。
2) 始终参考当前适用的最新版本。
