时间：2023-11-24 10:37:59
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关键词：甲醇 下游产品 应用
一、引言
甲醇是化学的重要产品, 是仅次于乙烯、芳烃、合成氨的第四大基础原料[1], 其众多的中下游产品对工农业、交通运输以及国防军工都有重要的作用,甲醇几乎可以制得全部化学品。 同时它还是一种优质燃料, 热利用率高, 燃烧污染小, 可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲醋、甲基丙烯酸甲酷、氛甲烷、乙酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品, 而且还可以加人汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料, 以及用来合成甲醇蛋白 [2]。随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低，用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。
从国际国内甲醇的产销形势来看, 新建甲醇厂想要取得好的经济效益, 除大力促销外, 有条件的生产厂还应大力开发甲醇下游产品, 扩大企业自用量。开发甲醇新用途, 新的深加工产品尤为重要。从长远观点看，甲醇产品具有广阔的发展前景和巨大的市场。
二、甲醇下游产品
1.甲醛
我国甲醇主要用于生产甲醛。近年来随着我国基本建设的不断加强，甲醛消费量增长迅速。目前甲醛80%的用量用于人造板制胶，但在2002年7月1日起实施的室内装修装饰材料有关国家标准中，规定每100克人造板及制品中，甲醛释放量不得超过9毫克。而不合格人造板材，甲醛释放量普遍在40毫克左右，高的甚至达100毫克以上，这些国家标准的强制实施，将迫使胶合剂行业研究新的配方工艺，进而也会影响到甲醇行业。预计近年内甲醛用于制胶方面的需求将有所下降，但甲醛用于其它高技术、高效益、前景较好的下游产品，如吡啶、多聚甲醛、乌洛托品、聚甲醛、MDI、季戊四醇、三羟甲基丙烷等的用量将会逐年增长。为满足化工市场的需求, 应大力开发以甲醇为原料的生产甲醛的新工艺, 以满足优质工程塑料酚醛树脂和乌洛托品等合成的需要。预计在以后更长一段时间里，甲醛需求仍将增长，但增长缓慢。目前国内甲醛生产厂家超过200家，生产能力约680万吨左右，全球甲醛的生产能力已经达到4084.1万吨, 而2012年的消费量只有约3754.2 万吨, 产能已经过剩, 因此未来几年, 世界甲醛生产只要保持约91%的开工率即可保持供需平衡, 新建生产装置应慎重[3]。
2.甲酸甲酯
甲酸甲酯（MF）被誉为万能的中间体，由它衍生出的化学品达几十种，甲酸甲酯可用于生产甲酸、甲酰胺、二甲基甲酰胺和其它精细化学品，还可直接用作杀虫剂、杀菌剂、熏蒸剂、烟草处理剂和汽油添加剂等[4]。今后甲酸甲酯的需求量将以每年10％的速度递增。目前甲酸甲酯的生产方法主要有甲醇与甲酸酯化法、甲醇脱氢法和甲醇羰基化法。
3.甲基叔丁基醚（MTBE）
我国MTBE的规模生产起始于20世纪80年代。随着我国政府对环境保护的日益重视，汽油无铅化的呼声不断高涨，MTBE作为无铅汽油添加剂日益受到重视，MTBE生产能力迅速增长。预计今后几年我国MTBE需求量仍将有较大幅度的增加。目前我国MTBE生产能力约80万吨/年左右，将消耗甲醇约25万吨左右。目前MTBE由甲醇和异丁烯在强酸性大孔径离子交换树脂或硫酸催化剂作用下发生醚化反应生成，反应轻度放热, 可进行气相或液相反应, 工业上一般采用液相反应[5]。
4.醋酸
醋酸广泛运用于纺织、涂料、染料、电子及食品行业。国内目前对醋酸的需求正以每年6%左右的速度增长。我国醋酸生产工艺路线有酒精法、乙烯法和甲醇法。随着国内甲醇法装置不断新建和扩产，预计2012年甲醇法的生产能力将达到400万t/a，如按90%的开工率计，产量将达到360万t。而乙烯法和酒精法醋酸装置因为规模小、成本高，将会完全关闭[6]。
5.聚乙烯醇
我国聚乙烯醇（PVA）历经三十几年的发展，生产装置能力和年产量均居世界首位。目前，我国基本上已形成了较完善的PVA及其纤维工业体系， 2011年我国PVA总产量已达到80.5万吨，甲醇需求量为9.6万吨左右。
6.甲胺
甲胺是一种重要的脂肪胺, 通过加压精馏分离不同结构的系列产品一甲胺、二甲胺、三甲胺, 是基本的有机化工原料之一。一甲胺和二甲胺大量用在农药、医药、炸药和燃料推进剂、有机合成中间体三甲胺主要用在橡皮助剂、炸药、化纤溶剂、离子交换树脂。目前国外年生产能力为180万吨，国内年生产能力为52万吨，全球年消费量为215万吨，年消费递增率为12%。随着我国二甲基甲酰胺（DMF）的迅速发展,也带动了甲胺特别是二甲胺需求量的不断增加。一甲胺、二甲胺和三甲胺等都是化学工业、农药、医药及涂料的中间体, 有相当广阔的市场前景[7]。
7.甲醇燃料
早在20世纪70年代，国外就开始利用甲醇代替汽油。由于“石油危机”的出现，许多国家为了能源安全和平衡外汇，积极寻找石油代用能源。1976年有许多国家代表参加的第一次国际醇能源会议，推动了醇燃料（包括甲醇和乙醇）的发展。在此过程中，人们发现醇燃料不仅可替代汽油，而且其汽车尾气排放量比汽油和柴油更低，对环境也更有利，还可大大节省运行费用。目前我国石油短缺，所需原油56%需要进口，2011年我国的汽车保有量已达1.04亿辆，预计2020年将达到2亿辆。汽油供不应求的矛盾将日趋突出，一般1.5t甲醇可替代1t汽油，如替代2000万t汽油则需要甲醇燃料3000多万吨。目前世界上以甲醇汽车燃烧甲醇的最高比例为85%，甲醇燃料的推广和新配方甲醇汽油的使用将使世界对甲醇的需求大增。我国首个车用燃料甲醇标准已于2009年11月1日起实施。M85甲醇汽油国家标准也已正式颁布。标准的出台，意味着甲醇燃料产业化推广将建立起规范的标准体系，甲醇燃料使用步伐将全面加速[8]。
三、展望
甲醇在有机合成中的应用十分广泛，除上面提到的产品外，还大量用于生产硫酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、二甲苯酚、溴甲烷等一系列产品的生产，此外甲醇在其它领域也有广阔的应用前景：甲醇燃料电池将商业化；甲醇在变压吸附制氢中作为裂解原料；甲醇制微生物蛋白（SCP）国外已工业化；甲醇制低碳烯烃（MTO）技术已有较大突破，已开始进入工业化实施阶段。
参考文献
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[2]谷小虎，曹敏，王兰甫，等.中国煤制甲醇产业现状[J].洁净煤技术.2008,(6):5-7.
专利号：CN104590822A
一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及
生产方法
本发明的一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法。所述制备方法包括：按重量份计，称取光致变色稀土氧化物、溶剂和超分散剂15～30：71～85：0.3～6置于搅拌机中进行混合搅拌；将搅拌后的混合物置于砂磨机进行砂磨；对砂磨得到的砂磨物进行除铁过滤，得到稀土功能陶瓷墨水。本发明通过引入稀土元素，配合优化的陶瓷粉体改性处理，使得制备的稀土功能陶瓷墨水具有分散性好、稳定性高及制备方法简单的特点，且是一种适用于喷墨打印的高性能微纳稀土功能陶瓷墨水。本发明提供的一种稀土功能陶瓷墨水，丰富了现有陶瓷喷墨打印用墨水的功能。
专利号：CN104530831A
丙烯酸酯类嵌段共聚物及其
合成方法与应用
本发明属于陶瓷墨水分散剂技术领域，公开了丙烯酸酯类嵌段共聚物及其合成方法与其作为陶瓷喷墨墨水分散剂的应用。所述丙烯酸酯类嵌段聚合物由甲基丙烯酸甲酯和N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺聚合制备而成。其合成方法包括如下步骤：无氧条件下，单体N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（或甲基丙烯酸甲酯）在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体甲基丙烯酸甲酯（或N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺）作用，在引发剂的诱导下反应生成所述丙烯酸酯类嵌段聚合物。所述丙烯酸酯类嵌段聚合物对无机颗粒表面覆盖及包封效果好，分散体系稳定，主要应用于陶瓷喷墨用陶瓷颜料颗粒的分散。
专利号：CN104592463A
一种微生物燃料电池用多孔磁性导电生物陶瓷电极的制备方法
本发明涉及一种微生物燃料电池用多孔磁性导电生物陶瓷电极的制备方法，包括多孔陶瓷板的制备、阳极电极的制备、阴极电极的制备，并利用多孔陶瓷的优势和导电和生物相容性的特点，不仅增大了电极的表面积，而且具有生物磁性，有利于生物挂膜和脱膜，提高了生物膜在电极中的作用，并且具有防水性能好，导电性能好，透气性能好，合成成本低，制作时间短的特点，因此具有广阔的市场前景。
专利号：CN104600331A
一种高孔隙率高渗透性Nb2O5陶瓷膜及其
制备方法
【关键词】汽油 非常规添加剂 苯胺物质 乙酸仲丁酯 甲缩醛 碳酸二甲酯
随着社会的发展，汽车成为人们日常生活中越来越不可缺少的交通工具，并且随着汽车保有量的逐年增加，对车用汽油的需求也将迅速增长，这给石油行业带来巨大商机的同时也将伴随着沉重的压力。由于国内石油能源及炼油工艺技术的限制，使得市场上的正规炼油厂生产的油品供不应求，使得大量调合油品充斥市场，造成油品市场波动剧烈。一般调和汽油主要以混合芳烃、石脑油（轻油）等为原料调合而成，但在原料价格高涨的背景及利益最大化的驱使下，一些调油商换成了苯胺、乙酸仲丁酯、甲缩醛、碳酸二甲酯等低价且具有潜在危害的化工原料，造成众多调合汽油质量问题。这些添加入油品中的化工原料通常被称为非常规汽油添加剂。所谓非常规汽油添加剂是指国家标准中未有条文明确规定限量加入或是禁止加入汽油中的化学成分，添加了这类添加剂的汽油其质量指标符合国家车用汽油标准，但对车辆的机动性、安全性和环保性存在潜在危害。因而对汽油中非常规添加剂及其对油品质量和车辆使用性能的影响进行研究，具有十分重要的意义。
燃料油添加剂的种类繁多，按所用于的燃料来分，可分为汽油添加剂、航空煤油添加剂、柴油添加剂和重质燃料油添加剂。从添加剂的生产工艺来区分，燃油添加剂可分为化学添加剂、生物添加剂及物理添加剂。燃料添加剂按作用分，主要有抗爆剂、抗氧剂、金属钝化剂、防冰剂、抗静电剂、抗磨防锈剂、流动改进剂、十六烷值改进剂、清净分散剂、多效添加剂、助燃剂等。汽油是最好的燃料，一般由沸点在54℃～221℃之间的液体烃类化合物组成，含有直链或支链烷烃、环烷烃、取代或未取代的芳香烃、烯烃及由它们任意比例混合而成。当前由于内燃机技术及社会环保要求的日益严格，燃料油单靠加工工艺的改变是不能满足使用要求的，而必须加入各种添加剂改善油品的性质。鉴于当前严峻的油品质量情况，对非常规汽油添加剂的认识了解也是必要的。本文论述了四种非常规汽油添加剂的理化性质及对油品质量和车辆使用性能的影响、其检测方法。
1 苯胺类物质
1.1 苯胺类物质的理化性质及对油品质量和车辆使用性能的影响
苯胺类物质是一种化工原料，带有臭味，密度较大，人体皮肤容易吸收，严重的会导致中毒，会对人的身体带来不可预知的伤害。在调合汽油中苯胺类物质常用作汽油抗暴剂，其加入汽油后会影响汽油的辛烷值、胶质及诱导期指标。苯胺类物质对汽油的辛烷值有一定的贡献作用，一般添加量在3%～5%时可提高辛烷值10～12个单位。苯胺类物质与汽油相溶性好，但加入汽油后油品颜色会变深，易产生胶质。当汽油中的胶质含量过高时，会在燃烧过程中产生胶质、积炭，导致进气系统产生沉积物和使进气阀发生粘结，进而损坏发动机，引起一系列故障。苯胺类物质加入汽油中还会缩短汽油诱导期，降低汽油的氧化安定性，使汽油贮存时生成胶质的倾向增大。苯胺类抗爆剂对汽车配件中的塑料及橡胶材料易产生溶胀，引起漏油，燃烧后汽车尾气氮氧化合物（NOx）含量增大，污染环境。目前国家油品标准中没有明确禁止使用该苯胺类抗暴剂，也没有相关的指标对其添加量进行限制。一些调油商钻了国家标准的空子，通过调合技术，添加苯胺物质，同时借助甲苯、甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基环戊二烯三羰基锰（MMT）等高辛烷值物质来共同提高调和汽油的辛烷值，使调合后汽油的各项指标均为合格，符合车用汽油产品标准。苯胺类物质较价格廉优，一般市场价为2000～3000元/吨，加入汽油中可大大降低汽油成本，这也是其被大量添加到汽油中的主要因素。
1.2 N-甲基苯胺的理化性质及抗爆机理
汽油中最常见的苯胺类物质是N-甲基苯胺（N-Methylaniline），结构式见图1。N-甲基苯胺常温下为无色至红棕色油状易燃液体，不易结晶，化学性质稳定，熔点-57℃，沸点196.25℃，闪点78℃，36℃下的蒸气压为0.13kPa，不易挥发，与汽油、乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂互溶，微溶于水。N-甲基苯胺的相对密度为0.9891，含碳量为78%，与汽油调和后能提高油品密度。N-甲基苯胺的抗爆效果较好，其抗爆机理已有文献报道。一般汽油机中的爆震是一种链反应，即燃料在燃烧过程中会产生大量不稳定的过氧化物，使燃料能量一瞬间大量释放，产生爆震。N-甲基苯胺具有电子转移作用，能与过氧化物通过电子转移发生作用，消除汽油机燃烧室过剩的过氧化物，降低过氧化物浓度，减少自动着火点，减缓燃料能量释放，从而减轻爆震，提高燃料的抗爆性。
1.3 N-甲基苯胺的合成及检测
N-甲基苯胺主要的合成方法有：
（1）将苯胺蒸气与甲醚混合，通过活性氧化铝催化剂，于230-295℃反应制得。
（2）以苯胺和甲醇为原料在酮或铅锌铬或三氯化磷催化剂作用下生成粗品N-甲基苯胺，再经蒸馏脱除甲醇、水、苯胺和N，N-二甲基苯胺而得N-甲基苯胺成品。N-甲基苯胺的传统检测方法有萘二乙胺分光光度法，近年来也开发了新的检测方法，如高效液相色谱法、极谱测定法、助抑动力学光谱法、ERASPEC中红外汽油分析仪定性测定法等。此外还有文献报道了用气相色谱-表面电离检测器分析汽油中含氮化合物的分布，共鉴定出22种含氮化合物，所含氮化合物经进一步鉴定主要为苯胺类物质。
2 乙酸仲丁酯
2.1 乙酸仲丁酯的理化性质
乙酸仲丁酯（2-butanol acetate）又名醋酸仲丁酯，结构式见图2，是乙酸丁酯的四种同分异构体之一，在室温下为无色透明液体，易燃，具有果实味的，与乙酸丁酯相比味稍重，且为中等挥发速度的强溶剂，其蒸汽压为2.00 kPa（25℃），相对密度（水=1）0.86，闪点19℃，熔点-98.9℃，沸点112.3℃，不溶于水，几乎能与所有的树脂和有机物相溶，毒性小，化学性质稳定。乙酸仲丁酯是一种重要的有机化工原料，应用十分广泛，可用于香料、医药、印刷、金属清洗、溶剂、胶粘剂、涂料等很多方面。
2.2 乙酸仲丁酯对油品质量和车辆使用性能的影响
乙酸仲丁酯作为汽油调合组分成员其主要贡献也是提高辛烷值。乙酸仲丁酯的净研究法辛烷值（RON）为125，高于MTBE的RON值（116），调合辛烷值也在113～118之间，是一种既能提高汽油辛烷值又不含铅的汽油抗爆添加剂。乙酸仲丁酯作为汽油抗爆剂，除了具有辛烷值高的特点，还具有蒸汽压低、胶质含量低、硫含量低、添加量少、成本低等多方面优势。但乙酸仲丁酯作为一种未正式投入使用的汽油调和成分，它还具有一些难以克服的缺点。乙酸仲丁酯的溶解能力强，和醚一样是纯溶剂，加入超过10%的量会让橡胶圈溶胀；常规的汽油检测仪器只能对醚、醇的氧含量进行检测和换算，乙酸仲丁酯是酯类，其含氧量为27.5%，仪器检测不出其氧含量，则对汽油氧含量指标有影响；乙酸仲丁酯的密度较大，860.0～878.0kg/m3，加入汽油后对油品的密度影响也较明显。
2.3 乙酸仲丁酯的合成及检测
乙酸仲丁酯传统的合成途径主要由乙酸和仲丁醇在硫酸存在下酯化制得，但该合成工艺成本较高，逐渐被其他性能相近的产品取代。利用正丁烯与乙酸反应直接合成乙酸仲丁酯，可以显著降低生产成本。乙酸仲丁酯属于市场空白产品，国家没有明确的分析标准。作为市场应用比较成熟的工业产品，乙酸正丁酯溶剂的分析方法已经是国家标准，标准号为GB/T 12717。目前已有企业参照乙酸正丁酯的气相分析方法来分析乙酸仲丁酯产品，即采用毛细管色谱仪来测定乙酸仲丁酯溶剂中各个组分的含量，两者不同之处是在利用峰面积归一化法定量时，乙酸仲丁酯溶剂必须考虑不同组分的校正因子是不同的，而乙酸正丁酯溶剂中不同组分的校正因子可以基本相当于1。对于汽油中的乙酸仲丁酯指标的定性分析也可以通过美国培安公司的ERASPEC中红外汽油分析仪来检测，其检测结果为检出和未检出。
3 甲缩醛
目前市场上由于甲缩醛价格低廉，来源稳定易得而被普遍用来调和汽油，从而达到降低油品成本目的。
3.1 甲缩醛的理化性质
甲缩醛（Methylal）在常压下是一种无色透明液体，结构式见图3，有类似氯仿的气味。相对密度（20℃/4℃）0.860，熔点-104.8℃，沸点42.3℃，闪点-18℃，自燃点237℃，室温下蒸气压约为4KPa。与醇、醚、丙酮等混溶，能溶解树脂和油类。分子中含氧量为42. 1%（质量分数），无C-C键，有较高的H-C比。甲缩醛具有毒性小、溶解性好、挥发快、沸点低等特点，能广泛应用于缩醛树脂、空气清新剂、化妆品、药品、工业汽车用品、家庭用品、杀虫剂、皮革上光剂、清洁剂、橡胶工业、油漆、油墨等产品中。甲缩醛的含氧值和十六烷值比较高，具有燃烧无烟的特性，能够使柴油在发动机中的燃烧状况得到改善，提高热效率，降低颗粒的排放，其作为一种非常有前景的柴油添加剂目前正在被广泛开发研究中。
3.2 甲缩醛对油品质量和车辆使用性能的影响
甲缩醛是一种较强的有机溶剂，易挥发，是一种溶剂性化工原料。甲缩醛加入汽油对辛烷值没有贡献作用，但因溶剂性强，有清洗作用。一般甲缩醛的沸点在43.2℃，与汽油相溶性好，但对汽车的橡胶密封圈发涨，会汽解胶圈等，导致油路漏油等现象。甲缩醛能加快油品氧化，缩短油品的保存期，且甲缩醛热值比普通汽油低20倍。
3.3 甲缩醛的合成和检测
甲缩醛的合成工艺众多，有甲醛和甲醇反应精馏制备甲缩醛、甲醇与多聚甲醛合成甲缩醛、二甲醚氧化法合成甲缩醛、二溴甲烷合成甲缩醛、甲醇一步氧化法合成甲缩醛。在甲缩醛的合成工艺中一般采用气相色谱仪来检测其纯度及杂质含量，以优化合成工艺。在油品检测仪器中，除中红外机可以定性检测出油品中是否含有甲缩醛外，目前还没有专门的检测仪器和方法来监控甲缩醛指标。
4 碳酸二甲酯
近年来随着原油价格的上涨，汽油价格也不断上涨，碳酸二甲酯作为一种经济的有机化工原料，也逐渐被筛选出来用作调合汽油的添加剂。
4.1 碳酸二甲酯的理化性质
碳酸二甲酯（DMC）常温下是一种无色透明微有甜味的液体，结构式见图4，熔点4℃ ，沸点90.11℃ ，难溶于水，但可以与醇醚酮等几乎所有的有机溶剂混溶。碳酸二甲酯分子结构中含有―CH3、―CO―、CH3O―CO―等多种官能团，具有较好的化学反应活性。1992年，碳酸二甲酯在欧洲通过了非毒化学品（Non-toxic substance）的注册登记，此后受到人们广泛关注，被称为绿色化学品。碳酸二甲酯传统应用领域主要是涂料、医药、农药、有机化工原料、染料、添加剂、电子化学品等领域；未来潜在市场主要是替代光气合成聚碳酸酯、替代 MTBE用于汽油添加剂等。碳酸二甲酯市场前景十分看好，应用潜力巨大，曾被誉为21世纪有机合成的一个“新基石”。
4.2 碳酸二甲酯对油品质量和车辆使用性能的影响
碳酸二甲酯有提高辛烷值的潜力，DMC的RON和MON（马达法辛烷值）分别为110及97，比MTBE稍低，目前尚无作为清洁汽油辛烷值添加剂工业应用的报道，对其使用效果的评价研究仅限于实验室范围。研究表明，掺混质量百分数为4. 7%DMC可以提高汽油辛烷值3～6个单位，再增加掺入比例辛烷值没有变化。DMC的氧含量（质量分数）为53.3%，可以增加汽油中的氧含量，加入汽油中较低量就可达到必要的氧含量，但汽油检测方法SH/T0663测不出碳酸二甲酯的氧含量；加入DMC后，对汽油的馏程及蒸汽压影响不大。DMC在水中的溶解度大，与大量水共存时将会有部分DMC从汽油中进入水相，同时油中水含量也略有增加。
DMC调和汽油在使用上具有发动机动力性能下降、经济性能变差等缺点，DMC的含氧量高、热值低，因而DMC在汽油中的加入量不能过高。DMC与汽油掺混燃料使发动机功率在不同负荷下均呈下降趋势，且随着DMC比例加大，发动机燃料消耗率和能量消耗率在不同转速和不同负荷下均呈上升趋势。
4.3 碳酸二甲酯的合成及检测
碳酸二甲酯的主要合成方法有：光气-甲醇法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法、一氧化碳偶联法。碳酸二甲酯的传统生产方法主要采用光气-甲醇法。由于光气有剧毒，且在反应过程中产生的HCl会严重腐蚀设备，因此该法正逐步被淘汰。酯交换法投资大，流程复杂，效益不显著。甲醇氧化羰基化法存在转化率低，选择性差，催化剂易失活等缺点。一氧化碳偶联法利用助催化剂亚硝酸甲酯，使反应条件温和、原料利用率高、能耗低，工艺路线为洁净生产工艺。对碳酸二甲酯产品一般采用气相色谱法测定碳酸二甲酯的纯度及其杂质，但在油品检测仪器中，除中红外机可以定性检测出油品中是否含有碳酸二甲酯外，目前还没有专用的检测仪器和方法来监控汽油中的碳酸二甲酯指标。
5 结束语
综上所述，苯胺物质、乙酸仲丁酯、甲缩醛、碳酸二甲酯等虽然在抗爆、节能、排放等方面具有一定的效果，但从长远看，国内汽油要与国际接轨，我国应适时禁用这些非常规汽油添加剂，正确面对这些非常规汽油添加剂的生产和应用带来的消极影响。目前由于我国燃油性能指标方面的空白，国家标准对这些组分指标尚未禁止使用，使得这些非常规添加剂的使用比较混乱，同时在检测非常规汽油添加剂方面，国家还没有出台普遍适用且切实有效的检测方法，现行的氧含量检测标准不能有效地检测除MTBE、乙醇之外的其它含氧化合物。目前国家对汽油的质量检测主要是GB17930车用汽油标准的各项指标，随着调和技术不断提升和调和原料不断更新，参照GB17930车用汽油标准的检测，已很难检测某些不合格的调和汽油。因此建议国家出台新的汽油标准和开发更为先进的检测方法，对N-甲基苯胺等非常规添加剂的使用加以严格控制和检测。为此，中国石化从2012年6月起，质量内控追加了8项检测项目，随后又增至11项，其中就包括有N-甲基苯胺、乙酸仲丁酯、甲缩醛、碳酸二甲酯等指标。
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随着世界汽车车型柴油化趋势的加快，预计到2008年，欧洲每2辆新车中就有1辆是柴油车，中国柴油汽车（轻型载货汽车、轻型客车）生产比例已由1990年的15%上升到目前的56%。这意味着未来20年内对柴油的需求量将不断增长。而世界范围内柴油的供应量严重不足，这给生物柴油留下广阔的发展空间。
机遇
中国是石油资源短缺的国家，2004年原油进口量首次突破亿吨，2000-2006年原油进口年均增长率为14%。近年来，随着中国原油加工能力和原油加工量的不断增加，中国柴油产量也快速增长。1997-2000年，中国柴油产量的年均增速高达13.5%，大于柴油需求9.6%的年均增长率。2001-2004年，中国工业生产整体增长快速，供电局面紧张，发电用油增加；农业机械发展形势趋好，农业用油增长；相关行业整体对柴油的需求增速达到年均11.6%，大于10.4%的年均生产增速，导致柴油进口量逐年回升。2005年，国内宏观经济形势良好，GDP增长达到9.9%，宏观调控更加注意政策的方向性和结构的调整；随着用油行业消费的理性化和供需矛盾的缓解，柴油需求增长趋缓；国内市场柴油价格与国际市场价格倒挂，导致对进口柴油的需求大幅减少，2005年的柴油进口量比2004年同比下降了80.5%。
生物柴油的原料主要分为两类，一种是含油脂农作物，包括亚麻、大豆、橡胶籽、蓖麻、棉籽、油菜、麻风树、小油桐等；另一种就是餐厨废油，包括地沟油、植物油泥等。
生物柴油原料的选用根据各国的实际情况而有所区别。据了解，欧洲在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物，用于生产生物柴油的原料主要为菜籽油；美国选用了大豆和玉米；日本采用的是工业废油和废煎炸油；东南亚一些地区则是棕榈油。而目前中国食用油短缺，实际情况不允许使用大豆、菜籽油作为工业原料，只能鼓励通过种植小油桐等能源作物和回收废油来解决原料来源。利用酸化油、地沟油等廉价原料生产生物柴油是成本最少、变废为宝的好办法，而且炼出的柴油质量仍可达到国际上最为苛刻的生物柴油标准。专家建议，应在利用现有原料进行生产的同时，积极和植物、农业和林业科研部门联合研究油料作物的育苗、优选、种植和合理套种。同时，基因工程会是未来生物能源利用的一个重要研究方向。
壁垒及前景
中国从2001年起开始出现生产生物柴油的企业，最近两年发展较为迅速，到2006年底，全国实际生产能力近25万吨。近两年相继在河南、河北、江苏、内蒙等地新建、扩建了许多生物柴油项目，规模大多都在10万吨以上。
中国开展生物柴油的研究开发工作较早，1981年已有用菜籽油、棉籽油等植物油生产生物柴油的试验研究。但是，由于目前中国所生产的生物柴油没有统一的质量标准，一般仅可用于农用或发电机械，离直接用于汽车和船舶并保证不会对其带来机械损害还有一定的差距，特别是用于柴油轿车，中国生物柴油生产技术仅处于初级阶段。
目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。但化学法合成生物柴油有工艺复杂、能耗高、色泽深、成本高、生产过程有废碱液排放等缺点。
还有一种生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。生物酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放等优点。但目前主要问题有：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%-60%；而且短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短；副产物甘油和水难于回收。
谭天伟博士，教授，博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授，国家杰出青年基金获得者，北京市青年学科带头人。1986年7月本科毕业于清华大学化工系，主要从事生物化工、生物催化和生物能源等方面工作。现任北京化工大学生命科学与技术学院院长，兼任中国化工学会理事，生物化工专业委员会副主任委员。
项目介绍
石油作为一种天然矿物资源的出现，极大的推动了现代文明，为丰富人类的生活做出了极大的贡献。然而，近年来，随着石油储量的日益减少和资源逐渐枯竭，全世界正面临着能源短缺的危机；另一方面，随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，人们逐渐认识到石油作为燃料对空气造成污染的严重性。基于能源和环保两方面的共同问题及我国的石油储量仅占世界储量的2%，大大低于国土面积7%和人口比例20%的事实，开发新的替代能源已成为我国当务之急。生物柴油的成功开发是开辟新的再生能源，且有利于环保和实现资源综合利用的重要举措。
我国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。生物柴油产业得到了国务院领导、国家科技部和发改委的大力支持，并已列入有关部门国家计划中。2005年2月28日国务院颁布《中华人民共和国可再生能源法》（2006年1月1日实施），这充分说明国家鼓励利用可再生能源改善中国目前的能源结构，在中国推行可再生能源势在必行，这也给生物柴油产业发展和优化提供了良好的市场基础。
生物柴油和传统的石油柴油相比，具有以下优点：一、以可再生的动物及植物脂肪酸单酯为原料，可减少对石油的需求量和进口量；二、环境友好，生物柴油燃烧后尾气中有毒有机物排放量仅为普通柴油的十分之一，颗粒物为普通柴油的20％，CO2和CO排放量仅为石油柴油的10％，无SO2和铅及有毒物的排放，混合生物柴油可将排放含硫物浓度从500PPM 降低到5PPM，可达到欧洲Ⅲ标准；三、不用更换发动机，而且对发动机有保护作用。
目前世界范围内，生物柴油主要是用化学法生产，即用动、植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在碱性催化剂下转酯化反应，但该方法合成生物柴油存在生产成本高、能耗大、环境污染严重等诸多问题。为解决化学法存在的问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即动植物油脂和低碳醇通过脂肪酶催化进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小，无污染物排放，对原料油脂无选择性等优点。但是，目前酶法又存在脂肪酶成本较高，酶使用寿命短和副产物甘油和水难于回收，不但形成产物抑制，而且甘油对固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短等缺点。因此，目前国内外还没有酶法生物柴油的工业化例子。
本研究成果所开发的生物酶法合成生物柴油技术，选用经多年选育得到的酯化专用假丝酵母脂肪酶［发酵水平8000(U/mL)，活化产品20000(IU/g)］，采用自主研发的新型固定床式酶反应器，以及全新的脂肪酶固定化方法和反应分离耦合工艺，成功地解决了酶法合成生物柴油中脂肪酶成本偏高、酶使用寿命短和副产物甘油、水难以回收等技术问题。
该项目在研究过程中先后受到国家“十五”科技攻关、国家“863”能源项目、国家自然科学基金、教育部高等学校科技创新重大项目和中国石化集团等项目的重点支持。获发明专利2项和中国石油和化学工业协会技术发明奖一等奖。
本项目酶法合成生物柴油经济指标情况：一、采用固定床式“酶反应器”合成生物柴油，对于植物油及废油等原料生产生物柴油转化率均可达到95%以上，最高转化率可以达到96% ；二、建立了生物柴油“精馏”装置，分离精制收率高于86%，分离后产品中甲酯含量大于97%；三、在建的年产500吨生物柴油中试生产装置上，反应器内固定化酶使用寿命超过20天，并且正在建设一套万吨级酶法合成生物柴油工业化装置；四、燃烧性能明显优于0号柴油，在0号柴油中添加20%生物柴油的燃烧实验表明，燃烧尾气中有毒物质的排放明显降低35％以上。
技术专家点评
王孟杰北京泰天地能源技术开发公司董事长。2006年至今担任沈阳农业大学兼职教授，河南农业大学兼职博士生导师，中国可再生能源学会副理事长，生物能转换技术专业委员会（CAREI）主任，中国科学院能源研究委员会委员。主要从事生物能源相关研究及开发工作。
目前，我国对生物柴油的研究还处于起步阶段，尚未达到工业化利用的水平。国内多家科研院所、大专院校在生物燃料油技术领域做了大量的前期基础性研究。但到目前为止，大部份研究工作主要集中在对甲酯化材料及催化剂选择上，即研究开发新的脂肪降解和酯化合成工艺，找到一条既经济又可行的燃料油合成的工艺路线是生物柴油能否产业化的关键问题。现行生物柴油的生产方法主要有化学法、超临界方法和生物酶催化法。国内外已工业化的生物柴油生产技术大都采用化学法，该方法工艺简单，但化学法合成生物柴油存在成本高、能耗大、环境污染严重等诸多问题。故寻找一种理想的合成工艺是当前一大急需解决的难题。
目前，由北京化工大学生命科学与技术学院谭天伟院长课题组开发的“固定化酶法生产生物柴油技术”成果，具有条件温和、醇用量小，无污染物排放，对原料油脂无选择性等优点。该成果中选育了一株适合于生物柴油转化的脂肪酶高产菌株，使得酶法合成生物柴油中昂贵的催化剂更为廉价。开发的以膜纤维固定化脂肪酶方法制备生物柴油为国内外首创；开发的旋液甘油在线分离装置，实现了生物柴油的连续酶法转化，其中新型连续式膜反应器可连续反应500小时以上。在采用北京市地沟油、煎榨油及菜籽油进行酯化和进行了生物柴油的中试工作中，生物柴油（脂肪酸乙酯）转化率达93%以上，产品收率达86%，产品主要质量指标符合国外同类产品指标。
北京化工大学这项研究成果标志着我国在用生物酶法合成生物柴油领域已经处于国际先进水平，技术上解决了酶法合成中的催化剂酶成本高、副产物难以回收等问题，并正在建设一套万吨级酶法合成生物柴油的工业化装置。成功解决了国内传统工艺（化学法）中，产量小、能耗高、产品转化率低，资源和能源浪费严重等一系列问题。是一项既有理论意义又有重大应用前景的成果。
市场专家点评
徐志文秦皇岛领先科技发展有限公司董事长兼总经理，同时还担任河北省秦皇岛市妇联执委、秦皇岛企业家协会副会长、秦皇岛市侨联委员等职务。
石油是世界各国主要战略物资，并且已占到全球商品能源消费中的40%。我国作为世界上第二大能源消费大国，且本国的石油资源十分有限的情况下，仅靠国内产量早已不能满足需求，对进口石油的依存度逐年增加，因此发展替代能源凸显其迫切性。另外，伴随着当前的油价高涨，以及人们对温室气体排放引发的全球变暖等环境问题日益关注，昔日踉踉跄跄前行的生物燃料骤然间前景光明，人们开始坚信这些燃料对环境是友好的，因为这些燃料基于可再生的动植物油而不是基于石油等一次性消耗的矿物原料。
根据对未来石油价格的趋势性分析，我们认为投资能源领域且作为企业的一种长远投资是有前景的。之所以选择了国家明确支持的生物柴油进行投资，主要基于以下两方面考虑：一是技术水平的先进性，通过了解北京化工大学的这项拥有自主知识产权又兼具理论和工业化实用价值的科技成果，在200吨/年酶法生物柴油装置运行试验表明，生物柴油转化率可达93%，产品收率达86%，产品纯度高于97%；二是市场前景好，我国作为柴油消费大国，目前每年柴油消费量为7000～8000万吨，其中有三分之一依赖进口。预计到2010年柴油的需求量将突破1亿吨，2015年将会达到1.3亿吨左右，缺口达3000万吨。若按照国际上采用比较广泛的标准（B10-B20标准）计算，到2010年国内生物柴油的市场需求量约为1000～2000万吨。由此看出，生物柴油市场非常广阔，我国的生物柴油市场更是有着极强的上升空间。
但仍需要指出的是，据统计，生物柴油制备成本的75％是原料成本，因此上马该型项目采用廉价原料是生物柴油能否规模化的关键。同时，生物柴油虽然属于国家能源产业化发展方向并予以明确支持，但仍需国家相关政策细节出台。
投资专家点评
周春兵新加坡中星资本资深顾问、上海国邦管理咨询公司首席顾问。曾先后在多家跨国公司担任产品经理、营销总监、总裁助理、高级咨询顾问等职位。
生物柴油这一概念最早是由德国工程师Dr. Rudolph Diesel于1897年就提出来并演示了使用花生油作燃料的发电机。由于取源简便而又快速获利的石油开采技术风靡全球，使生物柴油的开发利用技术被冷落了一百多年。随着石油的价格高涨、资源的日益枯竭和环境保护的迫切需求，生物柴油的开发利用又重新获得生机。据国际能源机构预测分析，到2015年，我国原油供给进口依存度将由现在的30%递增到50%以上。为防止能源短缺引发的灾难性局面的出现，我们就必须寻找到石化柴油的良好替代品。
北京化工大学谭天伟教授的“酶法合成生物柴油”项目与化学法生产生物柴油和传统的酶法合成生物柴油相比，具有明显的优势。特别是项目已经进行了中试并建立了万吨级的工业化生产装置，具备了良好的产业化基础，但在项目运作中还要注意以下几个方面：
一、尽快建立适当规模的样板示范线，该样板项目的可行性与经济效益应是完全基于市场化的运作情况下的真实结果，而不是中试前的研究数据或非经常性政府特殊支持下产生的补贴收入。
关键词：乌桕 生物柴油 掺烧 试验
随着化石能源的日趋枯竭和环境问题的日益严重，生物质能源作为唯一可储运的洁净可再生能源受到全世界的重视，生物质能源的开发利用已成为世界各国热门研究课题。我国是矿物质能源相对贫乏的国家，随着国际原油价格的飙升和我国经济的快速发展对燃油需求的增大及对环保的重视，发展被称为“绿金”的生物液体燃油(燃料乙醇和生物柴油)事关国家能源安全和经济可持续发展战略。
由生物油脂与甲醇转酯化得到的生物柴油又名脂肪酸甲酯(FAME)，是一种含有长链脂肪酸单烷基酯燃料。从原料来看，目前能用于转化的油脂。几乎包括所有的生物油脂，各种植物油、动物脂肪、微藻油脂都能与低C链的醇进行醇解反应顺利转化成不同的脂肪酸酯，即生物柴油。但不同的油脂转化特性不一，产品的稳定性，燃油特性等也不同，检验不同的油脂制备的生物柴油的适应性，最直接的方法就是柴油机的台架动力试验。
乌桕(Sapium sebife rum Roxb.)属大戟科，乌桕属，是我国南方重要的木本油料树种。乌桕籽外被的蜡皮(外种皮)可榨取桕脂(亦称皮油、桕蜡)、脱除蜡皮的种子可榨取梓油。乌桕籽(带有蜡皮)榨取的混合油称为木油。据研究，乌桕木油以C18的不饱和脂肪酸为主，是制备生物柴油的理想原料。由乌桕木油制备的生物柴油称为乌桕木油基生物柴油。2009年，对我们实验室制备的乌桕木油基生物柴油进行油品测定，除了十六烷值为43低于我国轻柴油标准(大于45)外，其余各项指标都达标。十六烷值是衡量柴油点火性能，影响柴油燃烧特性的重要参数。十六烷值低，则燃料点火困难，滞燃期长，发动机工况粗暴；十六烷值高，则可以保证油品均匀燃烧，热功率高，耗油量少，发动机工作平稳。十六烷值又是关系到节能的一个指标，十六烷值低的燃油在燃烧过程中所发出的热量不均匀，增加了燃料的消耗；十六烷值高的燃油，燃烧均匀，热功率高，可降低燃料消耗。但生物柴油通过掺混石化柴油能改变其燃烧动力特性。本研究首先对乌桕籽各部位油脂含量进行测定，力求对整个油脂的利用，然后对乌桕木油基生物柴油与普通石化柴油掺混稳定性及燃油动力比较以判断其作为石化柴油替代品利用价值及其掺混比例的主要依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
乌桕籽(采自福州)，乌桕木油基生物柴油(实验室自制)，0#柴油
1.2 试验仪器和设备
KM178型柴油发电机组
1.3 试验方法
(1)乌桕籽不同部位含油量测定
将乌桕籽的外种皮(蜡层)，内种皮。种仁分开，称重；分别测定外种皮和种仁的含油率，重复3次，取平均值。
含油量测定：GB/T5512-1985《油料粗脂肪含量测定》。
(2)掺混稳定性
用0#柴油与乌桕木油基生物柴油掺混，掺混体积比分别为：95：5(B5)，90：10(B10)，80：20(B20)，50：50(B50)，20：80(B80)，10：90(B90)。静置5d，观察混合油的分层现象。
(3)掺烧动力试验
将柴油和生物柴油按比例掺混，搅匀，启动柴油机，使水温和油温预热至正常温度，柴油机运转平稳，将装有200mL掺混油的烧杯放到托盘天平的右盘，将柴油机的输油管从油箱拔出，悬空插入烧杯油中，运行20min，使油管和汽缸内的空气和原来的油排空，将放有20g砝码左盘放置托盘天平上，及时计时，约每10s记录一次电参数字测量仪上的输出功率和频率，至天平平衡点，停止计时和记录。重复试验2次。然后油门不变，按从小到大改变载荷(白炽灯)，载荷的试验点分别为：5％、10％、20％、35％、50％、75％。取输出功率和频率的平均值，计算有效燃油消耗率Be(每千瓦时的耗油量)。
2 试验结果与分析
2.1 乌桕籽不同部位的含油量
经称重，乌桕籽(种子)的千粒重为192.1g，其中外种皮(蜡层)、内种皮、种仁三部分的质量比率分别为：31.82％、29.71％、38.47％，种仁所占的质量比率最大，外种皮和内种皮相近；种子的含油率为42.13％，外种皮的含油率为24.71％，种仁的含油率为17.42％，种仁的含油率比外种皮少7.29％。
以上数据表明，乌桕是一种高含油率的油脂植物，在乌桕籽中，皮油比梓油的含油率更高，用乌桕木油作为生物柴油的原料油不但具有更高的经济价值，而且可以减少加工(分离梓油和木油)过程和成本。
2.2 掺混油的稳定性
乌桕木油基生物柴油和0#柴油按比例掺混，5d后经观察没有出现分层现象，油色没有改变。说明两种油完全互溶，能够按任意比掺混。
2.3 掺烧动力试验
(1)发电机频率变化
发电机的频率反映柴油机的转速，图1和表明在同一个工况试验点，不同配比的掺混油燃烧，发电机的频率基本上相同，柴油机转速基本上一致。由B0到B5有所下降随后平稳。图1中B0到B20有所波动，可能是开始试验时，空气没有完全排空，柴油机的稳定性不够，但随后频率平稳，说明不同配比的掺混油在柴油机上运转平稳。
随着负荷增大，不同掺烧的频率下降，下降幅度在2Hz的范围，那是因为油门没有改变，随着输出功率的增大转速有所下降。
(2)掺烧输出功率变化
图3表明：乌桕木油基生物柴油与0#柴油掺混燃烧的输出功率在相同的试验点没有明显差异，随着负荷的增大，输出功率略有下降。如果在100％载荷下试验可能结果更明显。Merve Cetinkaya等人用低成本的餐饮废油生产的生物柴油，在四冲程、四缸的Renault Megane F9Q732柴油机上，对比分析燃用生物柴油和柴油的发动机性能，试验结果表明：与柴油相比，发动机燃用生物柴油的输出功率和转矩下降。Scholl等在一台直喷式柴油机上研究豆油甲酯的燃烧性时表明：豆油甲酯在性能和放热率方面与柴油相当。与本试验结果相似。
(3)有效燃油消耗率的变化
Be是考察燃油燃烧特性的重要指标。随着负荷的增大。有效燃油消耗率减小，图5表明：B100的油耗率最高，掺配比越大燃油消耗率越高，在低配比下Be值与乌桕木油基生物柴油差别不明显。其原因是：生物质燃油中含有氧。其热值比柴油低，所以纯生物柴油比柴油的油耗大；但当与柴油混配后，能使混合燃料燃烧完全，能量利用率提高，掺混油的油耗率下降。Isigjgur等人在一台四缸直喷柴油机上研究燃用向日葵甲酯和柴油时发动机的性能和排放表明：燃用甲酯时发动机的有效燃油消耗率和有效热效率都略有增加。
3 结论
通过乌桕木油基生物柴油与0#柴油的掺混观察及在柴油发电机组上的动力试验，可以得出以下结论：
(1)乌桕木油基生物柴油与0#柴油完全互溶，可以任意比掺混。
(2)乌桕木油基生物柴油与0#柴油的掺混油在柴油机上运行平稳。
(3)乌桕木油基生物柴油的有效燃油消化率比柴油略高，在低配比下相当。
依托国内可靠资源的供应体系，开发廉价、清洁的车用替代燃料，是确保我国的能源供应安全和环境清洁的根本途径。汽车的主要燃料是从石油中提炼出来的柴油和汽油。作为我国能源与环境研究中的重大和紧迫的课题，必须针对我国自然条件和能源资源特色，逐步改变汽车能源结构，发展清洁代用燃料，在发动机上实现高效、低污染的燃烧，控制汽车发动机有害排放对我国大气质量带来的日趋严重的影响。
首先看看国内外各种清洁代用燃料及其技术发展趋势。
1、液化石油气和天然气。压缩天然气（CNG）和液化石油气（LPG）由于具有的低污染物排放被认为是内燃机的较理想代用燃料，已经被成功地应用于汽油机。天然气的主要成份是甲烷(一般为83%～99%)及少量其他烃类、CO2等，具有较高的辛烷值，抗爆性能好，与汽油相比，燃烧更完全。天然气汽车可以降低40%的HC排放，50%的CO排放，采用缸内直喷和稀薄燃烧技术可进一步提高发动机效率，符合各国有关的环境排放标准。天然气因为其良好的排放特性及丰富的储量而成为各种代用燃料的首选。压缩天然气是目前车用天然气燃料的主要储存方式，在汽车上使用的主要缺点是储气瓶占用体积大。液化石油气作为车用燃料主要成份是丙烷、丁烷和少量烯烃和戊烷，储存方式是液态。其辛烷值较高，燃料费比酒精、汽油、柴油等便宜，CO、NOx等有害排放量低于汽油排放，基本上消除黑烟和颗粒物。
2、煤基液体燃料合成技术。通过煤液化合成油是实现替代燃料的现实途径之一，“煤变油”称为煤基液体燃料合成技术，分为直接和间接液化两种方式。直接液化是指在高温、高压条件下，加氢使煤中有机化学结构直接转化为液体燃料，再提质加工为汽油、柴油和航空燃料；间接液化是将煤汽化制成合成气，合成气再催化合成汽柴油。由于直接液化的操作条件苛刻，对煤炭的种类依赖性强，目前适合于工业化生产的“煤变油”都是间接液化的。具体方法是通过高温、高压的办法变成富含各烃类的气体，再把这些气体提纯并经过化学反应后生成油品和其他化工产品。资料显示，目前世界上可以通过“煤变油”技术合成高品质柴油的只有南非等少数国家，国内掌握间接液化合成油技术的只有中科院山西煤化所。“煤变油”重大科技项目成果表明，我国已具备了开发和提供先进成套产业化自主技术的能力，成为世界上少数几个拥有可以将煤变为高品质柴油全套技术的国家之一，初步形成了“煤变油”产业化的雏形。
3、氢气。氢气(H2)长期来主要用作宇宙飞行器发射和推进的燃料。作为汽车燃料，氢气辛烷值高，发动机热效率高，发动机可稳定燃烧，点火能量低，且火焰传播速度快，低温下易起动，其燃烧生成物主要是水和NOx，不产生HC、CO和碳烟排放。氢的主要缺点是储运性能很差，以液态方式储存时成本高，不适宜长期储存。从水制取氢有电解法、热化学法、光解法及微生物法，这些制氢方法的成本及能耗都较高、难以进行大规模制取氢燃料，因此必须在解决生产成本、储存运输等难题后，氢气才能走向实用。
4、醇类燃料。醇类燃料包括甲醇和乙醇。20世纪80年代一些国家发现醇类燃料不仅可以替代石油，且尾气排放物更低，激发了使用醇类燃料的热情。甲醇可从煤、天然气和油页岩制取。甲醇作为汽车燃料，具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点。甲醇燃料自身含氧，在发动机燃烧中可提高氧燃比，CO和HC的排放较汽油和柴油低，几乎无碳烟排放；另外，由于汽化潜热高，可降低进气温度，提高充气效率，使最高燃烧温度低，发动机的NOx排放较低。乙醇可利用发酵的方法，从甘蔗、玉米、薯类等农作物及木质纤维素中提取，这些原料不仅储量大且是可再生能源。乙醇燃料以掺烧或纯烧方式已成功地用于汽油机上，在巴西、美国已应用许多年，技术上已十分成熟。乙醇在柴油机上应用，要对燃烧系统做较大改动。目前国外有关机构正在研制乙醇与柴油互溶的柴油醇，将具有很大潜力。存在的问题是乙醇制取能耗较大、成本较高，约为汽油的两倍，需在生产技术上寻求突破，降低能耗和成本。
5、二甲醚。二甲醚简称DME，是一种含氧燃料，它无毒性，常温时可在五个大气压下液化，具有与液化石油气相似的物性。二甲醚具有优良的压燃性，非常适合用作为柴油机的代用燃料。国内外相关研究表明燃用二甲醚燃料的发动机，在对原柴油机的燃油系统进行必要改造后，在保持原柴油机高热效率前提下，可使NOx有大幅度降低，碳烟排放为零，发动机燃烧噪声降低。使发动机有害排放达到世界上最严格的美国加州超低排放车标准。二甲醚燃料是实现柴油机汽车高效率、低噪声、超低排放的十分理想的洁净代用燃料。二甲醚燃料汽车技术已引起各国高度重视，纷纷开始研制开发。二甲醚燃料的制取可以煤、天然气、生物有机物等为原料产生合成气，先制得甲醇，进一步脱水制成二甲醚。
6、生物燃料。生物燃料是指从农作物或动物的脂肪中提取的可再生燃料。目前，已研制成功并投入使用的植物油型燃料有菜籽油、棉籽油、棕榈油、豆油、甲醇酯混合油等。将植物油和动物脂肪与酒精反应，脱去甘油三酸脂转变成甲酯或乙基酯之后就可以在柴油机上使用，这些酯类物被称“生物柴油”。生物柴油中的富氧可以加快燃烧速度，减少CO、HC和微粒排放。一般的酯化燃料十六烷值较高，燃料的性质与轻柴油接近，但发动机喷油系统金属会受到甲酯的腐蚀。生物燃料是一种可再生能源，特别在环境效益上，生物质生产过程中会吸收大气中的CO2，有助于减轻地球室温效应。
在能源资源上，我们的国情是“富煤、少气、缺油”，丰富的煤炭资源是可以依靠的主体能源。据世界能源理事会的预测，全球一次能源资源的可开采年限分别为：石油39年，天然气60年，煤211年。在世界已探明的储量中，中国石油占2.7％，天然气占0.9％，而煤炭却占15％。可见我国石油和天然气资源严重不足。中国国土资源部经过反复计算和论证，截至2002年年底，中国探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨，人均探明煤炭储量145吨，按人均年消费煤炭1.45吨，即全国年产19亿吨煤炭计算，可以保证开采上百年，我国煤炭是中长期发展中可以依靠的能源资源。
相比较而言，我国天然气和石油液化气资源有限，不可能大规模作为车用燃料，而且需要建设新的储存、运输和分配系统，汽车也需要进行适当改造。氢气是洁净能源，将来可以作为燃料电池车的燃料。我国人口众多，可耕面积相对较少，植物油脂和可再生燃料如乙醇燃料不太可能大规模生产出廉价的代用燃料，但在某些区域可作为代用燃料。因此，利用我国相对丰富的煤炭资源，发展煤基替代燃料，即以煤炭转化为烃类或醇醚类清洁替代燃料，是解决我国日益增长的车用燃料消费的主要途径，是实现我国可持续发展战略的重要保障。
煤转化为车用替代燃料主要有两种途径：一是煤基液体燃料合成技术即“煤变油”技术；二是煤转化为醇醚燃料。
针对我国现状，通过煤液化合成油是实现我国油品基本自给的现实途径之一，走煤炭液化合成油的道路是解决能源危机最有效的可行途径。2001年科技部“863计划”和中国科学院联合启动了“煤变油”重大科技项目。中科院山西煤化所正在进行中试研究开发，取得了很大的进展。今后5到10年，我国将加快推进“煤变油”的产业化进程。要从战略高度而不仅仅是从经济利益角度看待“煤变油”。从煤炭价格、人工成本和使用国产化设备等因素考虑，中国“煤变油”技术每桶合成油产品的成本可以控制在20美元左右，低于欧佩克规定的每桶30美元的价格。“煤变油”产业化需要庞大的资金投入。从中试到产业化，必须经过万吨级示范项目的试验，建设一个万吨级示范厂，投资需要6-7亿元 ；而产生经济效益的百万吨级装置需要投资上百亿元 ；只有合成油总量达到1亿吨左右，才能说对国家能源安全有了积极影响。因此，必须理性对待煤变油。在我国，“煤变油”已经成为热潮，我们对此要少些盲目，多些理性，只有技术进一步创新，把成本降下来，才有能力做更多这样的项目；只有形成公司化、市场化运行机制，企业才能介入到技术开发当中，煤液化技术开发才能进入良性轨道。
煤基醇醚燃料是切实可行的代用燃料。煤基醇醚燃料是以煤为基础原料，将合成气在一定温度和压力下催化转化为甲醇、二甲醚等醇醚燃料。煤基醇醚燃料元素利用率高、技术成熟、工业运行经验丰富，含氧燃料环保性好，热效率高，适应性强，是解决目前我国能源安全问题的最有效途径。与煤液化合成油的工艺技术相比，醇醚燃料的合成技术更为成熟可靠。醇醚燃料具有原料消耗少，成本低，投资少，规模灵活，具有很强的经济实用性。经过多年的示范运行，我们对甲醇燃料的安全性、环保性、经济性有了深入的认识 ：
甲醇燃料的安全性好。甲醇有一定毒性，对人体健康有影响,总的看甲醇燃料要比汽油对人体健康危害小。甲醇燃料使用中有甲醇蒸气产生，低浓度的甲醇蒸气要比汽油蒸气的毒性小，高浓度时二者相当。甲醇属大宗化工产品，甲醇生产和应用企业很少出现甲醇中毒事故，通过掌握科学的操作和使用技术，不会对人体健康造成影响。山西省在甲醇车试运行中，连续数年委托有关医院对甲醇燃料车司乘人员、加注、储运甲醇的工作人员进行定期体检，未发现因甲醇引起的健康异常和职业病。
甲醇燃料环保性强。燃料甲醇是公认的清洁能源，辛烷值高，燃烧性能好。和汽油相比，甲醇是比较纯的化合物，不含硫、N及其他复杂有机化合物，含氧量高，燃烧充分，尾气排放中CO，CH，SO2，NOx和固体悬浮颗粒等污染物很少。尾气中有害物质碳氢化合物如苯、芳香烃等更少。山西省定期对参与示范的各种甲醇燃料车辆进行尾气测定，常规排放完全符合国家标准，达到并超过欧Ⅱ指标。甲醇车排放的甲醛量略大于经三元催化后的汽油车，现已研究出甲醇汽车尾气催化器，可将甲醛降低到汽油车相同水平。
甲醇燃料经济性高。经济性是燃料甲醇与甲醇汽车能否实现市场化的关键。实践证明，甲醇汽车（以中巴车为例）使用低比例M15、高比例M85、全甲醇M100每吨燃油费分别比同型号汽油车低194元、764元、900元。高比例多点电喷甲醇发动机比同型号规格的常规汽油机制造成本仅增加3000元，在用车改装全甲醇（M100）燃烧装置费用为4000元，但综合运营成本比普通汽油车低。目前销售一吨M15的93#甲醇汽油比销售一吨93#汽油给企业多带来效益121元，因此中石化、中石油两大系统参与甲醇汽油配销和推广的积极性很高。同时燃料甲醇的生产也具有很强的比较优势，高硫煤“多联供”制甲醇和焦炉气制甲醇成本在850元左右，最具实施的条件，最具广阔的市场前景，吸引了许多煤焦行业的民营资本进入，符合我国的国情和可持续发展战略。
