生物質(zhì)氣化制甲醇的關(guān)鍵技術(shù)和可行性分析

陰秀麗，常杰，汪俊鋒，付嚴(yán)，吳創(chuàng)之，梁耀彰

　　摘要：總結(jié)了國(guó)外生物質(zhì)制甲醇的技術(shù)路線，并從系統(tǒng)匹配的角度闡述了生物質(zhì)氣化甲醇合成系統(tǒng)的特點(diǎn)。對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如氣化系統(tǒng)、凈化調(diào)節(jié)系統(tǒng)和甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)行了分析，提出了適合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)路線；同時(shí)分析了當(dāng)前我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)氣化甲醇合成系統(tǒng)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題和發(fā)展生物質(zhì)制甲醇的可行性和前景。

　　0引言

　　我國(guó)的生物質(zhì)資源非常豐富，占能源總量的33%，僅次于煤。過(guò)去十年，我國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究取得了很大的進(jìn)步，主要在供熱、供氣和發(fā)電等三個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得一定的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益；而利用生物質(zhì)氣化途徑制取甲醇的研究在我國(guó)還是空白。我國(guó)甲醇生產(chǎn)從原料路線分，以煤為原料的占77%，天然氣占10.3%，乙炔占3.4%，重油占9.3%。

　　煤雖然是獲得甲醇的廉價(jià)原料，但作為不可再生的礦物燃料，煤制甲醇過(guò)程仍然會(huì)產(chǎn)生大量的CO2，造成環(huán)境污染。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，發(fā)展非糧食類(lèi)生物質(zhì)制取醇類(lèi)液體燃料技術(shù)不僅對(duì)環(huán)境有益，也是保證可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

　　國(guó)外從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行從生物質(zhì)中獲取甲醇燃料的相關(guān)研究，到20世紀(jì)90年代系統(tǒng)的研究得到了廣泛的發(fā)展。如美國(guó)的HynolProcess項(xiàng)目，NREL的生物質(zhì)-甲醇項(xiàng)目，瑞典的BAL-FuelsProject和Bio-Meet-Project，日本MHI的生物質(zhì)氣化合成甲醇系統(tǒng)等。

　　生物質(zhì)氣化合成甲醇系統(tǒng)的發(fā)展，依賴(lài)于氣化技術(shù)的進(jìn)步。我國(guó)氣化研究起步較晚，和國(guó)外相比仍存在較大的差距。當(dāng)前，我國(guó)生物質(zhì)氣化合成甲醇研究是否具備了發(fā)展的空間，系統(tǒng)可行的技術(shù)路線以及技術(shù)關(guān)鍵是什么，由于我國(guó)在該方面的研究仍是空白，經(jīng)驗(yàn)和可借鑒的資料不多。本文從系統(tǒng)匹配的角度分析了生物質(zhì)氣化合成甲醇系統(tǒng)的特點(diǎn)和我國(guó)發(fā)展該技術(shù)的可行性和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起拋磚引玉的作用。

　　1生物質(zhì)氣化合成甲醇系統(tǒng)

　　1.1生物質(zhì)氣化合成甲醇系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　目前，世界上80%的甲醇是由天然氣合成的。天然氣合成甲醇是利用天然氣的水蒸氣重整變換產(chǎn)生合成氣；而生物質(zhì)合成甲醇首先要將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為富含H2和CO的原料氣。與傳統(tǒng)的原料相比，生物質(zhì)中氧含量較高，所以利用傳統(tǒng)氣化方法制備的原料氣中CO和CO2含量偏高，而H2明顯不足，所以H/C和CO/CO2距離傳統(tǒng)甲醇合成工藝的要求較遠(yuǎn)。而且原料氣中含有惰性氣體、焦油、固體顆粒及碳?xì)浠衔锏?，所以不能直接轉(zhuǎn)換為甲醇，需要經(jīng)過(guò)中間環(huán)節(jié)，如氣體凈化和原料氣調(diào)整等，即構(gòu)成生物質(zhì)氣化甲醇合成系統(tǒng)(biomass gasification methanol synthesis system)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BGMSS。

　　BGMSS主要有生物質(zhì)預(yù)處理、熱解氣化、氣體凈化、氣體重整、H2/CO比例調(diào)節(jié)、甲醇合成及分離提純等。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，降低甲醇產(chǎn)品的成本，還可利用以上過(guò)程中產(chǎn)生的余熱、廢氣等實(shí)行熱電聯(lián)供。由于不同氣化方式產(chǎn)生的氣體組成有較大的差異，加之氣體凈化、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、甲醇合成系統(tǒng)以及匹配的熱電供應(yīng)也有不同的選擇，所以理論上BGMSS有很多技術(shù)路線可供選擇。

　　和礦物燃料相比，生物質(zhì)存在分散、收集成本高和規(guī)模小的特點(diǎn)，所以發(fā)展每日上千噸的甲醇廠是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)考慮到整個(gè)甲醇廠的規(guī)模經(jīng)濟(jì)需要?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面考慮：

　　1)將氣化合成氣加入到一個(gè)大型甲醇廠的原料氣中(如利用天然氣或煤的甲醇合成廠)，可減輕大規(guī)模生物質(zhì)氣化需求；2)使甲醇合成廠自身提高適應(yīng)生物質(zhì)氣化爐的小規(guī)模運(yùn)行，可選擇以燃料級(jí)甲醇代替生產(chǎn)化學(xué)級(jí)甲醇為產(chǎn)品，簡(jiǎn)化或省略提純過(guò)程；3)使用液相甲醇合成技術(shù)，采用“一步法”合成。該方法更適應(yīng)原料波動(dòng)，溫度易控制，具有較高單程轉(zhuǎn)化率，而且可接受較寬范圍的H2/CO+CO2。“一步法”流程比傳統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)化，“液體燃料-電力”聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用，可以降低投資費(fèi)用和單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；4)甲醇合成是強(qiáng)放熱的反應(yīng)，所以從轉(zhuǎn)換路徑中移去多余的熱以及余熱的利用是過(guò)程經(jīng)濟(jì)中的決定性因素。

　　1.2國(guó)外BGMSS的技術(shù)路線

　　從國(guó)外的BGMSS系統(tǒng)可看出，技術(shù)路線主要有3種：

　　1)利用氧氣/水蒸氣為氣化介質(zhì)，采用加壓流化床氣化爐將生物質(zhì)氣化，氣化后合成氣經(jīng)過(guò)凈化，CO變換，CO/H2的比例調(diào)整，CO2和H2S的脫除等過(guò)程，然后經(jīng)甲醇合成反應(yīng)器合成甲醇。

　　2)生物質(zhì)在加氫氣化爐中反應(yīng)，產(chǎn)生富甲烷氣，氣化爐出來(lái)的氣體在重整反應(yīng)器中經(jīng)水蒸氣變換過(guò)程形成CO和H2，作為合成甲醇的原料氣。

　　3)氣化后的氣體，不經(jīng)過(guò)水蒸氣變換過(guò)程而直接進(jìn)入甲醇合成反應(yīng)器，即所謂的“一步法”合成，未反應(yīng)的氣體進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。雖然甲醇產(chǎn)量較低，但燃?xì)夂蜔犭娡瑫r(shí)產(chǎn)生，系統(tǒng)效率得到提高。

　　1.3BGMSS的技術(shù)路線選擇

　　甲醇分子式中C/H2=0.5，當(dāng)反應(yīng)物中C/H2<0.5時(shí)，會(huì)造成H2過(guò)剩，需補(bǔ)充CO2；反應(yīng)物中C/H2>0.5時(shí)，需將CO2從系統(tǒng)中脫除；生物質(zhì)中C/H2≈0.7，遠(yuǎn)大于0.5，所以存在碳過(guò)量和氫不足的問(wèn)題。傳統(tǒng)的甲醇合成過(guò)程對(duì)原料氣的要求見(jiàn)表1。

　　由表1可看出，生物質(zhì)氣化后的原料氣很難達(dá)到這種要求。

　　一種可能的技術(shù)路線是調(diào)節(jié)氣體比例，使原料氣中的H/C滿足傳統(tǒng)合成甲醇的要求，通過(guò)以下的方法可以實(shí)現(xiàn)：1)向系統(tǒng)中供應(yīng)水蒸氣，通過(guò)變換反應(yīng)CO+2H2O=CO2+2H2，將CO轉(zhuǎn)換為H2和CO2，并脫除多余的CO2。根據(jù)反應(yīng)CH4+H2O=CO+3H2，將甲烷轉(zhuǎn)化為CO和H2。但當(dāng)水蒸氣量增加的時(shí)候，反應(yīng)溫度下降，降低了反應(yīng)速率；2)從外部供應(yīng)氫氣，使原料氣中的氫氣含量為CO含量的至少兩倍。氫氣可通過(guò)水的電解獲得，同時(shí)產(chǎn)生的氧氣可作為氣化介質(zhì)。這種方法可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)中碳的完全轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)較高的甲醇合成產(chǎn)率。但氫氣的加入需要附加投資電解水設(shè)備。

　　這兩種方法因?yàn)樾枰罅康乃魵夂皖~外的氫氣而面臨著經(jīng)濟(jì)性條件的限制，過(guò)程的成本效應(yīng)便成為系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)然也可通過(guò)去除CO2的形式調(diào)節(jié)化學(xué)當(dāng)量比。CO2的脫除投資少，但碳轉(zhuǎn)換率相當(dāng)?shù)?，甲醇成本很高。還有就是通過(guò)加入電解氫氣部分補(bǔ)償碳的過(guò)剩，這樣可以節(jié)約部分碳，又能避免相對(duì)較高的投資和電價(jià)；另一種技術(shù)路線就是降低甲醇轉(zhuǎn)換率，而以整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率作為指標(biāo)，即以生物質(zhì)氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)是指利用

　　氣化爐產(chǎn)生的原料氣進(jìn)行甲醇、燃?xì)狻崮芗半娔艿穆?lián)合生產(chǎn)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1)提高了系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)性；2)多個(gè)工藝過(guò)程優(yōu)化耦合，使各個(gè)單一產(chǎn)品的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)化，總投資相對(duì)降低；3)通過(guò)對(duì)合成氣的集中凈化，SOx，NOx和粉塵等傳統(tǒng)污染物接近零排放，溫室氣體CO2的排放也因效率的提高而減少。根據(jù)具體情況和實(shí)際需要，多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可以有不同的配置方案。圖1為生物質(zhì)氣化甲醇合成系統(tǒng)示意圖。如何選擇BGMSS的技術(shù)路線應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況從經(jīng)濟(jì)與技術(shù)兩個(gè)角度考慮。

　　2生物質(zhì)氣化甲醇合成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵

　　2.1氣化過(guò)程

　　氣化裝置是整個(gè)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。原料氣的質(zhì)量對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有影響，而且決定了后續(xù)設(shè)備的選用。以生產(chǎn)合成氣為目的的氣化過(guò)程不同于常規(guī)的以供熱和發(fā)電為目的的氣化方式。對(duì)合成氣的要求主要包括了幾個(gè)方面：H2+CO含量高，H/C比合理，惰性氣體、焦油及碳?xì)浠衔锖康?。這樣可減輕后續(xù)凈化和調(diào)節(jié)過(guò)程的復(fù)雜性和難度。為達(dá)到這些目的，下面對(duì)氣化爐型和過(guò)程條件作簡(jiǎn)要的分析。

　　2.1.1提高氣化溫度

　　溫度是影響氣體產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。高溫下操作可以產(chǎn)生富CO，CO2和H2的氣體，焦油和碳?xì)浠衔锖康?。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，采用空氣或氧氣為氣化介質(zhì)，氣流床氣化爐的操作溫度可達(dá)1200℃或以上，而且產(chǎn)生的氣體中含有極少的焦油和可凝性氣體。然而這種爐型還沒(méi)有應(yīng)用于生物質(zhì)的成功經(jīng)驗(yàn)。流化床氣化爐的典型操作溫度在800℃～850℃，高于一般的固定床氣化爐。而且流化床氣化爐具有適于放大、原料適應(yīng)性廣和易于控制等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

　　目前，大型化的示范和商業(yè)化運(yùn)行生物質(zhì)氣化站都采用了流化床和循環(huán)流化床技術(shù)。氣化爐溫度越高，甲烷等碳?xì)浠衔镌缴?。而且這些產(chǎn)物經(jīng)二次反應(yīng)轉(zhuǎn)換成CO和H2以及重整反應(yīng)的速度也快。如果溫度低于800℃，停留時(shí)間再長(zhǎng)，也會(huì)存在大量的CH4。

　　2.1.2采用水蒸氣/氧氣作為氣化介質(zhì)

　　空氣氣化由于氮?dú)獾南♂屪饔?，產(chǎn)生低熱值氣體，只適用于供熱和發(fā)電。生產(chǎn)合成氣最好采用氧氣/水蒸氣為介質(zhì)，以便產(chǎn)生含惰性氣體少的氣體，供進(jìn)一步的化學(xué)合成。使用氧氣為介質(zhì)，氣化區(qū)溫度可以提高，高溫環(huán)境為水蒸氣的加入創(chuàng)造了條件。根據(jù)反應(yīng)H2O+C=H2+CO，水蒸氣和碳反應(yīng)產(chǎn)生H2和CO，根據(jù)反應(yīng)CnHm+2nH2O=nCO+(m/2+n)H2，并采用特定的催化劑，碳?xì)浠衔锟赊D(zhuǎn)變?yōu)镠2和CO。氣化過(guò)程產(chǎn)生的氣體中富含H2和CO，可以降低后續(xù)重整和調(diào)節(jié)過(guò)程的負(fù)荷。

　　2.1.3延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間

　　氣化過(guò)程包括熱解、熱解產(chǎn)物的進(jìn)一步裂解以及固體產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物間的二次反應(yīng)等。這些反應(yīng)和氣相停留時(shí)間有關(guān)。在合適的溫度下，適當(dāng)延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間，可以產(chǎn)生更多的永久性氣體。

　　2.1.4反應(yīng)壓力選擇

　　高壓有利于碳?xì)浠衔餁怏w的產(chǎn)生，似乎對(duì)合成氣生產(chǎn)不利。但后續(xù)的甲醇合成過(guò)程是在高壓下進(jìn)行的。這就面臨著兩種選擇：1)氣化爐常壓操作，合成氣在后續(xù)過(guò)程中壓縮至合成反應(yīng)所需壓力；2)氣化爐在高壓下操作，滿足合成氣所需的壓力。從有關(guān)文獻(xiàn)中可知，國(guó)外的BGMSS多數(shù)選用了加壓氣化爐。如果常壓氣化爐可將低投資和高效率有利結(jié)合，從系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)講，也可以具有一定優(yōu)勢(shì)。所以，操作壓力的選擇不是獨(dú)立的，取決于整個(gè)系統(tǒng)的匹配和經(jīng)濟(jì)性。

　　2.1.5選用現(xiàn)代氣化技術(shù)

　　近年來(lái)，一些新的氣化技術(shù)得到發(fā)展。比如催化氣化技術(shù)，利用催化劑的作用可將碳?xì)浠衔餁怏w轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺獠⒄{(diào)整至適合后續(xù)合成過(guò)程的氣體比例。但這方面的研究仍限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，在美國(guó)、意大利和西班牙等國(guó)研究較多。等離子體氣化技術(shù)不同于傳統(tǒng)的氣化過(guò)程，由等離子體提供的高溫和高能量環(huán)境可以極大地提高反應(yīng)速度，徹底消除焦油和碳?xì)浠衔?，從而提高了氣體質(zhì)量，使氣體更適合于合成氣的需要。生物質(zhì)的揮發(fā)分高，含氧高，非常有利于快速熱解產(chǎn)生化學(xué)合成氣(CO+H2)。這樣后續(xù)的氣體凈化和重整過(guò)程得到簡(jiǎn)化，整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率也大大提高?，F(xiàn)在這方面的研究很少有報(bào)道，但在不久的將來(lái)會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

　　2.1.6氣化過(guò)程需要注意的問(wèn)題

　　不論采用何種爐型和過(guò)程條件，氣化系統(tǒng)需要注意以下問(wèn)題：加料問(wèn)題，溫度高引起的灰的熔融和燒結(jié)危險(xiǎn)，溫度低/停留時(shí)間短引起的不完全氣化，燃?xì)庵械募淄楹徒褂?、灰和焦炭的夾帶問(wèn)題，氧氣和水蒸氣在氣化過(guò)程的操作費(fèi)用中占有的比重及燃?xì)獾娘@熱回收等問(wèn)題。

　　2.2凈化和重整及氣體比例調(diào)節(jié)

　　氣化后的原料氣中包含焦油、灰和堿性化合物及鹵素等。這些雜質(zhì)會(huì)污染催化劑，腐蝕氣體透平。BGMSS的工業(yè)可能性主要決定于氣體凈化技術(shù)，以便分離這些雜質(zhì)，使原料氣滿足后續(xù)設(shè)備的要求。

　　原料氣中含有大量的甲烷和其他輕碳?xì)浠衔?，通過(guò)重整過(guò)程可以?xún)?yōu)化CO和H2產(chǎn)量，水蒸氣重整和自熱重整是可供選擇的兩種技術(shù)路線；另外，氣化爐產(chǎn)生的原料氣中H2/CO低，可通過(guò)水氣變換(WGS)反應(yīng)調(diào)節(jié)。如果H2，CO和CO2的化學(xué)當(dāng)量比仍不適合甲醇生產(chǎn)，水氣變換可以結(jié)合CO2脫除過(guò)程。

　　2.3甲醇合成

　　原料氣經(jīng)凈化調(diào)整后進(jìn)入甲醇合成單元。傳統(tǒng)的氣相甲醇合成工藝采用固定床，甲醇由H2/CO/CO2通過(guò)Cu/Zn/Al催化劑產(chǎn)生。1970年后，占統(tǒng)治地位的主要是ICI和Lurgi工藝。為避免過(guò)熱，氣相反應(yīng)器入口的CO限制為16%左右，從而限制了單程轉(zhuǎn)化率。合成反應(yīng)是體積減少的放熱反應(yīng)，適合高壓和低溫。生產(chǎn)過(guò)程中釋放的熱需要移去，以維持催化劑壽命和反應(yīng)速率。傳統(tǒng)的合成工藝中，由于單程轉(zhuǎn)化率低，需要將未反應(yīng)的出塔氣體反復(fù)循環(huán)以提高產(chǎn)率，因此能耗大，工藝復(fù)雜，成本高。近年來(lái)，漿態(tài)反應(yīng)器技術(shù)的發(fā)展使得合成氣單程轉(zhuǎn)化率大大提高，出口甲醇濃度可由傳統(tǒng)氣相工藝的5%提高到15%，可顯著降低循環(huán)比，并可以高(中)壓蒸汽形式回收反應(yīng)熱，能量利用率高，控溫有效，投資比相同容量的氣相甲醇合成少5%～23%。

　　該工藝的特點(diǎn)是可使用較寬H2/(CO+CO2)比的原料氣。這樣，原料氣可不經(jīng)變換環(huán)節(jié)直接通過(guò)漿態(tài)床反應(yīng)器，尾氣可不再重復(fù)循環(huán)，而是送到燃?xì)廨啓C(jī)或鍋爐發(fā)電或供熱，這就為采用“一步法”合成甲醇的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

　　2.4生物質(zhì)氣化甲醇合成系統(tǒng)與其他技術(shù)的比較

　　表2為生物質(zhì)氣化合成甲醇系統(tǒng)和其他能源利用系統(tǒng)的比較。利用玉米發(fā)酵合成乙醇在許多國(guó)家已有應(yīng)用，但發(fā)酵法僅僅處理生物質(zhì)中的碳水化合物和醣類(lèi)，乙醇的轉(zhuǎn)化效率低；另外，生化反應(yīng)的反應(yīng)速率低，因此不適合大規(guī)模生產(chǎn)。而且，我國(guó)是人口大國(guó)，糧食價(jià)格不可能大幅下降，所以玉米制乙醇工藝很大程度上增加了與糧食產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，不可能持續(xù)發(fā)展。利用發(fā)酵合成沼氣和液體燃料相比存在運(yùn)輸和存儲(chǔ)問(wèn)題，更適合即時(shí)由甲烷轉(zhuǎn)化為熱電形式。和其他生物質(zhì)燃料利用技術(shù)相比，生物質(zhì)氣化合成甲醇可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化效率和反應(yīng)速率，可在小范圍內(nèi)建立一定規(guī)模的工廠。如果聯(lián)產(chǎn)電力和燃?xì)猓蔬€可以進(jìn)一步提高。在有需要的地方，還可以聯(lián)產(chǎn)潔凈燃料二甲醚。

　　3我國(guó)進(jìn)行BGMSS研究的可行性分析

　　下面以BGMSS系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展為前提，分析我國(guó)發(fā)展該技術(shù)的可行性。

　　從國(guó)外BGMSS系統(tǒng)看，以氧氣/水蒸氣為氣化介質(zhì)的高壓流化床氣化爐為首選。然而，我國(guó)目前還沒(méi)有商業(yè)化應(yīng)用的加壓氣化爐，相應(yīng)于高壓氣化的加壓熱氣凈化技術(shù)在現(xiàn)階段也不成熟。所以目前我國(guó)發(fā)展BGMSS技術(shù)，只能選用以氧氣/水蒸氣為介質(zhì)的常壓氣化爐，輔以調(diào)整工藝參數(shù)，盡量?jī)?yōu)化原料氣組成。我國(guó)目前商業(yè)化運(yùn)行主要是以空氣為介質(zhì)的氣化爐，選用以氧氣/水蒸氣為介質(zhì)的氣化爐需進(jìn)行相應(yīng)的攻關(guān)和匹配技術(shù)的研究；對(duì)于氣體凈化系統(tǒng)，可以借鑒煤制甲醇的經(jīng)驗(yàn)或者利用生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)采用的技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。專(zhuān)門(mén)針對(duì)生物質(zhì)基合成氣的凈化工藝也有報(bào)道，可作為參考；如果選用傳統(tǒng)工藝，需經(jīng)過(guò)重整和H2/CO的調(diào)節(jié)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程可以借鑒煤制甲醇的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

　　針對(duì)BGMSS的特點(diǎn)，這兩個(gè)過(guò)程不存在技術(shù)問(wèn)題，但需考慮投資成本。考慮到氣化過(guò)程需要氧氣，也可采用電解水設(shè)備，外供氫氣結(jié)合部分CO2的脫除，以提高甲醇合成效率，同時(shí)減少投資；利用液相甲醇合成技術(shù)，采用“一步法”合成。由于反應(yīng)對(duì)氣體組分的適應(yīng)性好，則可省去原料氣組分的轉(zhuǎn)變過(guò)程。我國(guó)目前已基本具備了國(guó)外各種類(lèi)型的低壓氣相法反應(yīng)裝置，漿態(tài)床合成甲醇工業(yè)技術(shù)也已基本上掌握。

　　為了提高效率，降低成本，需進(jìn)一步研究針對(duì)生物質(zhì)基合成氣的甲醇合成催化劑；就目前的氣化技術(shù)分析，選用第一種方案的投資和運(yùn)行成本較高，而選用聯(lián)產(chǎn)模式，可降低甲醇成本，提高整體效率；經(jīng)濟(jì)性預(yù)測(cè)：1MWe～5MWe生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的成本已接近或低于常規(guī)發(fā)電，其單位投資僅為煤電的60%～70%。

　　氣化發(fā)電系統(tǒng)的總效率為17%～28%，按照國(guó)外對(duì)BGMSS的評(píng)價(jià)，系統(tǒng)效率可達(dá)到50%～60%，遠(yuǎn)高于發(fā)電。而且在日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染、礦物燃料緊缺和可持續(xù)發(fā)展的要求下，從生物質(zhì)制甲醇將會(huì)收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　雖然我國(guó)在生物質(zhì)氣化技術(shù)方面的研究還較欠缺，但從系統(tǒng)優(yōu)化的角度，利用我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，建設(shè)BGMSS示范工程是可行的。通過(guò)建立示范基地，對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和匹配技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，可證明該技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為全面推廣生物質(zhì)制甲醇技術(shù)創(chuàng)造條件。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率，降低成本，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行新技術(shù)和新工藝的研究，包括氣化、凈化新技術(shù)，適于生物質(zhì)基合成氣的甲醇合成催化劑和甲醇合成新工藝等，逐步提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)以上分析，雖然相關(guān)技術(shù)的研究仍需進(jìn)一步提高，但我國(guó)已基本具備了發(fā)展生物質(zhì)氣化合成甲醇技術(shù)的空間。目前需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：大規(guī)模氧氣/水蒸氣氣化系統(tǒng)的研發(fā)、合成氣調(diào)

　　配過(guò)程的研發(fā)、生物質(zhì)基合成甲醇催化劑的研究以及整個(gè)系統(tǒng)的匹配性研究等。只要各部分的關(guān)鍵問(wèn)題得到解決，并結(jié)合新技術(shù)的研究和系統(tǒng)效率的提高，BGMSS在我國(guó)就具有廣闊的發(fā)展前景。生物質(zhì)液體燃料面臨的最大問(wèn)題是市場(chǎng)問(wèn)題，需要越來(lái)越多的人接受。有理由相信，隨著生物質(zhì)制液體燃料技術(shù)的日益成熟，在不久的將來(lái)定能成為經(jīng)濟(jì)上和性能上都具有競(jìng)爭(zhēng)力的燃料，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題作出貢獻(xiàn)。

　　對(duì)BGMSS而言，并不是孤立的。根據(jù)不同地區(qū)的情況，研究各有特色的系統(tǒng)，可以促進(jìn)多種技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。在技術(shù)尚不能和礦物燃料系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)的情況下，經(jīng)濟(jì)性和對(duì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)也具有重要意義。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，為了改善我國(guó)一次能源以化石燃料為主的結(jié)構(gòu)，徹底改善能源對(duì)環(huán)境的影響，必須進(jìn)行生物質(zhì)氣化技術(shù)的集成研究，開(kāi)發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)液體燃料的技術(shù)。