第34卷第3期化工設(shè)計(jì)通訊 Vol.34 No.32008年9月 Chemical Engineering Design Communications Sept.2008燃料乙醇的生產(chǎn)及應(yīng)用概況李仲來1,魏明華2(1.山東省化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院,濟(jì)南250013;2濟(jì)南市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,濟(jì)南250013)摘要簡(jiǎn)要介紹了燃料乙醇的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應(yīng)用概況。關(guān)鍵詞:燃料乙醇生產(chǎn)應(yīng)用中圖分類號(hào):TQ223.12+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-6490(200803-0053-0899.2%(v/v)以上的無水乙醇。這種經(jīng)過變性處理后0引言的乙醇,也稱變性燃料乙醇,不能食用,僅能用于調(diào)配車用乙醇汽油。其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。21世紀(jì)面臨著能源問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。全球化石表1變性燃料乙醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB18350-2001)油資源供應(yīng)日趨緊張,原油價(jià)格持續(xù)在高位運(yùn)行;同項(xiàng)目單位指標(biāo)時(shí),化石燃料的大量使用,使得生態(tài)環(huán)境負(fù)荷日益加外觀清澈透明無肉眼大。世界各國(guó)相繼把替代能源的發(fā)展作為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可見懸浮物和沉物乙醇%(v/v)≥92.1可持續(xù)發(fā)展的重要能源政策。水分%(vv)≤0.8近年來,由于石油、天然氣、煤炭等能源的過量開甲醇%(v/v≤0.5采,中國(guó)也已面臨嚴(yán)重的能源危機(jī),尋找新型可替代實(shí)際膠質(zhì) mg/100ml≤5.0無機(jī)氯(C-)mg/L≤32能源,成為中國(guó)未來能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵。2006年月1酸度(以乙酸計(jì)) mg/L≤56日起實(shí)施的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》中,燃料銅 mg/L≤0.08乙醇作為再生能源成為政府重點(diǎn)推廣的新型能源。6.5-9.0在國(guó)際原油價(jià)格高、國(guó)內(nèi)對(duì)石油需求量日益大增的情注:1,燃料乙醇的密度為0.7893~0.7981g/cm3;2.燃料乙醇與況下,燃料乙醇的推廣和普及對(duì)替代和緩解中國(guó)石油變性劑的體積混合比102100性在變性燃料乙醇中的不足具有重要意義。含量為1.96%~4.76%(vv)。1燃料乙醇與車用乙醇汽油2應(yīng)加入有效的金屬腐蝕抑制劑乙醇,俗稱酒精。分子式:C2H3O,結(jié)構(gòu)式:CH3添加變性劑后的燃料乙醇,與無鉛汽油按一定比CH2-OH。燃料乙醇是將乙醇通過專用設(shè)備、特定例混配成的乙醇汽油,是一種新型綠色環(huán)保型燃料脫水工藝,并加入一定量的變性劑,生產(chǎn)出含量在車用乙醇汽油。當(dāng)乙醇混配比為15%~20%收稿日期:2008-06-22作者簡(jiǎn)介:李仲來(1937-),高級(jí)工程師,1962年畢業(yè)于山東化工學(xué)院,從事化工設(shè)計(jì)和技術(shù)情報(bào)工作54化工設(shè)計(jì)通訊第34卷時(shí),燃料可保持其原有動(dòng)力性,也不必對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)作什徹底,解決了普通汽油燃燒不完全所形成的碳粒積聚么改進(jìn)。但如果是含水乙醇,則難于解決含水乙醇與問題,能有效地預(yù)防和消除發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、氣門、火花汽油相分離的問題。所以要將乙醇變性為無水乙醇。塞排氣管、消聲器等部位積碳避免了因積碳而引起車用乙醇汽油是指在不含甲基叔丁基醚的故障,保證了發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)的工作點(diǎn)上工作,延長(zhǎng)(MTBE)含氧添加劑的專用汽油中,按體積比加一了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。定比例(我國(guó)目前暫定為10%)的變性燃料乙醇,由4)燃油系統(tǒng)自潔:車用乙醇汽油中加入的乙醇是車用乙醇汽油定點(diǎn)調(diào)配中心按《車用乙醇汽油標(biāo)準(zhǔn)一種性能優(yōu)良的有機(jī)溶劑。具有良好的清潔作用,能的質(zhì)量要求,通過特定工藝混配而成的新一代清潔環(huán)有效地消除汽車油箱及油路系統(tǒng)中燃油雜質(zhì)的沉淀保型車用燃料。其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表2。和凝結(jié)(特別是膠質(zhì)膠化現(xiàn)象),具有良好的油路疏通表2車用乙醇汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB18351-2001)作用。項(xiàng)目單位辛烷值指日前獲國(guó)家批準(zhǔn)生產(chǎn)變性燃料乙醇的省(市、區(qū)) RON90-95有黑龍江、四川、湖南等十六個(gè)省,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力約抗暴指數(shù) (RON+MON)/85-90乙醇含量 %(V/V)9.0~9.5350萬噸,只能滿足市場(chǎng)發(fā)展需求的50%。因此,生水分%(V/V)≤0.15產(chǎn)變性燃料乙醇已被國(guó)家列為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)扶持項(xiàng)硫含量%(V/V)0.10實(shí)際膠質(zhì) mg/100ml≤5目,鼓勵(lì)有資源條件的省(市、區(qū))發(fā)展變性燃料乙醇機(jī)械雜質(zhì)無生產(chǎn),而且,生產(chǎn)1t變性燃料乙醇國(guó)家減免稅費(fèi)及補(bǔ)苯含量%(VV)≤2.5貼1000元,為農(nóng)業(yè)增效創(chuàng)造了極好的條件。芳烴含量%(/)≤40烯烴含量%(V/V)≤35其他氧化物%(/V)3乙醇的生產(chǎn)方法車用乙醇汽油(燃料乙醇汽油)的優(yōu)點(diǎn)是:1)提高燃油品質(zhì):車用乙醇汽油中的乙醇,既是乙醇工業(yè)生產(chǎn)的方法可分為發(fā)酵法和化學(xué)合成一種能源,又是一種性能優(yōu)良的汽油品質(zhì)改良劑。首法兩大類?；瘜W(xué)合成法主要有乙烯直接水合法、甲醇先,乙醇作為“綠色”增氧劑,可完全替代汽油中含氧同系化法和合成氣直接合成法。添加劑MTBE的使用。因MTBE對(duì)地下水資源危害3.1發(fā)酵法發(fā)酵法是生產(chǎn)乙醇的經(jīng)典方法。1930年以前世嚴(yán)重,一些發(fā)達(dá)國(guó)家已立法禁止使用。燃料乙醇按界上所用工業(yè)乙醇都由此法生產(chǎn)。目前世界各國(guó)仍10%的比例混配入汽油中,可使氧含量達(dá)到3.5%,以發(fā)酵乙醇為主導(dǎo)地位,占90%以上。我國(guó)乙醇的助燃效果好,使汽油中不能燃燒的部分充分燃燒,提生產(chǎn)也以發(fā)酵法為主。高了汽油的燃燒熱值。另外由于乙醇中的辛烷值(RON)發(fā)酵法是以淀粉、糖類和纖維素為原料。淀粉主指數(shù)可達(dá)111,乙醇按10%的比例混配入汽油中,可要來源于薯類(甘薯、木薯、馬鈴薯等),谷物(玉米、小使辛烷值提高2-3單位,提高了油品的抗爆性能。麥、大麥、黑麥、大米、高粱等)及某些野生植物。常用2)降低尾氣有害排放:汽車有害尾氣的排放,已的糖類原料有糖蜜(制糖過程中的主要副產(chǎn)品)甘蔗成為一種嚴(yán)重的環(huán)境污染源。車用乙醇汽油的使用和甜菜等。纖維素一般是指植物纖維,稱木質(zhì)纖維由于燃燒充分,可使汽車有害尾氣排放總量降低素,包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。33%以上。根據(jù)中國(guó)汽車研究中心于2001年所做的(1)以淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇時(shí),先將淀粉分解車用乙醇汽油8×104km行車試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)表明:排放尾氣中CO明顯降低,最大降低率已達(dá)55%,算術(shù)為可發(fā)酵的葡萄糖,再經(jīng)發(fā)酵而得粗乙醇,同時(shí)放出CO2。粗乙醇經(jīng)精餾得工業(yè)乙醇。反應(yīng)式:平均值降低率30.8%、HC化合物算術(shù)平均降低率為曲霉菌糖化13.4%。 (C6H1005)+ nH20nC6H 2063)燃燒充分、減少積碳:車用乙醇汽油由于燃燒葡萄糖第3期李仲來,魏明華:燃料乙醇的生產(chǎn)及應(yīng)用概況55CH2母菌發(fā)醉6(酒化酶)2C2HOH+2CO2酵、精餾,過程與淀粉質(zhì)原料相同。(3)以木纖維為原料生產(chǎn)乙醇植物纖維可分為乙醇二氧化碳兩大類:果膠纖維素(如亞麻、黃麻、苧麻等)和木質(zhì)纖工藝過程:維素(如植物秸桿、木材等)。木質(zhì)纖維素主要由纖維①原料粉碎將原料的植物組織破壞,釋放出素半纖維素和木質(zhì)素(也稱木質(zhì)或木素)組成,三者淀粉的過程;的比例一般為4:3:3,一起存在于植物細(xì)胞壁中。纖②蒸煮在高溫高壓條件下對(duì)粉碎后的淀粉質(zhì)維素形成植物細(xì)胞壁的“骨骼”;半纖維素和木質(zhì)素則織和細(xì)胞徹底破裂,淀粉由為細(xì)纖維間隙的填充物。顆粒狀變成溶解狀態(tài)的糊溶;木質(zhì)纖維材料通常是難以被直接分解和利用的,③糖化在淀粉糊中加入一定量的糖化劑,將因此以木質(zhì)纖維為原料生產(chǎn)乙醇,需有一個(gè)預(yù)處理過淀粉轉(zhuǎn)變成可發(fā)酵性糖(葡萄糖);④發(fā)酵在糖化后的液中加入酵母,使(葡程,包括粉碎蒸煮、消化、酸水解或酶水解,使其水解成可發(fā)酵糖(葡萄糖),才能被酵母酶解生成乙醇。萄)糖轉(zhuǎn)變成乙醇,并放出CO2;酸水解法是將木質(zhì)纖維原料用鹽酸和硫酸進(jìn)行⑤蒸餾可用單塔、雙塔、三塔或多塔蒸餾工水解。20世紀(jì)30年代德國(guó)采用強(qiáng)酸高溫法(Bergius藝,而得到高純度乙醇。法)水解木質(zhì)纖維,后來又用稀酸法(Scholler法)水解工藝流程見圖1。木質(zhì)纖維素。1935年蘇聯(lián)建立了列寧格勒木材水解淀粉質(zhì)原料廠,以木材生產(chǎn)乙醇。粉碎我國(guó)20世紀(jì)60年代就有以木質(zhì)纖維為原料生蒸點(diǎn)產(chǎn)乙醇的裝置,但因成本比以淀粉為原料高而停產(chǎn)。酶水解法就是用生物酶的作用水解纖維素。酶糖化曲一化一糖化醒是一種生物催化劑。生物體的一切新陳代謝都是在↓↓CO2一發(fā)一大酒母一小酒母酶的催化作用下進(jìn)行的,自然界中生物物質(zhì)的生成、↓轉(zhuǎn)變和消失也都是在相應(yīng)的酶催化之下完成的。大藍(lán)餾多數(shù)酶都具有高度的專一性,一種酶只對(duì)一類或一種底物(受酶作用的物質(zhì))發(fā)生特定的作用。使淀粉變酒槽乙醇雜醇油為葡萄糖所用的糖化酶即是特制的葡萄糖淀粉酶。圖1淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇工藝流程框圖用于水解纖維素和半纖維素則分別有纖維素酶和半(2)以糖類原料生產(chǎn)乙醇常用的糖類原料有纖維素酶。但要實(shí)現(xiàn)從纖維素到糖類的高轉(zhuǎn)化率,也并非易糖蜜(制糖過程中,食糖結(jié)晶分后的母液)甘蔗和甜事。纖維素嵌在由半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成的基質(zhì)之菜等。甘蔗和甜菜所含糖分主要為蔗糖。反應(yīng)式:間,這使得水解十分困難,尤其是木質(zhì)素,目前尚處于C12H22O1+H202C6H1206研究開發(fā)階段。為高效地將細(xì)胞壁物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇,蔗糖葡萄糖需要將纖維素和半纖維素同時(shí)轉(zhuǎn)化。研究證明,雖然CH12O酵母菌發(fā)酵,2C2HOH+2CO2半纖維素酶不會(huì)作用于纖維素,但含有半纖維素酶的工藝過程:以甘蔗汁(或糖蜜)發(fā)酵為例。甘蔗被合劑具有更高的葡萄糖產(chǎn)量,這說明半纖維素酶可以粉碎后。用水萃取,將萃取液用石灰乳和硫酸處理而與纖維素酶協(xié)同作用。商品半纖維酶中實(shí)際上還含得糖液,再熬成帶有結(jié)晶的糖膏,分出結(jié)晶糖后而得有纖維素酶。因此,戴維薩公司的 Kevin Gray認(rèn)為,糖蜜。糖蜜含糖50%~55%(其中30%~35%為蔗半纖維素酶是所有酶合劑的重要組成成分。糖,20%為轉(zhuǎn)化糖)。蔗糖經(jīng)水解得葡萄糖,然后發(fā)酶水解纖維素生產(chǎn)乙醇技術(shù)開發(fā)較早,1973年56化工設(shè)計(jì)通訊第34卷以后更有較大的發(fā)展。美國(guó)、日本等,都對(duì)纖維素發(fā)劑在均相體系中進(jìn)行。但單純用鈷催化劑反應(yīng)速度酵生產(chǎn)乙醇取得較好成績(jī)。我國(guó)上?？萍即髮W(xué)也做慢,乙醇的選擇性比較低。美國(guó)聯(lián)合碳化物公司了初步研究。但真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化卻是近幾年的事。(UCC)采用Co(OAc)-2催化劑體系,獲得了甲醇2004年,加拿大愛潔( logen)公司在太華建立了世轉(zhuǎn)化率92%和乙醇選擇性61.4%的結(jié)果。界上第一座準(zhǔn)商業(yè)級(jí)纖維素乙醇的生產(chǎn)裝置,這是迄公司用甲醇和合成氣于195~200℃及在今為止世界上唯一利用維生素廢料生產(chǎn)乙醇的裝置。Col2、CoBr2、叔膦和正丁烷催化劑條件下制取乙醇,該裝置通過酶催化將纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?但木質(zhì)素甲醇轉(zhuǎn)化率為51.1%,乙醇選擇性達(dá)63.8%。沒有轉(zhuǎn)化)用于發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇,每天大約可加工到目前為止,甲醇同系化法合成乙醇尚處于試驗(yàn)小麥秸稈40/d。1t原料可生產(chǎn)乙醇300L,日產(chǎn)階段,主要問題在于催化劑的選擇性、活性及穩(wěn)定性12000L,能力可達(dá)3000t/a。我國(guó)有豐富的木質(zhì)纖等尚未達(dá)到工業(yè)化要求的水平。維資源,據(jù)國(guó)家農(nóng)業(yè)部提供的數(shù)據(jù),中國(guó)秸稈資源量3.4合成氣直接合成法合成氣直接合成乙醇分為達(dá)6×10t,目前有3×10用于薪柴燃料的消耗,其氣相法和液相法。氣相法的催化劑有美國(guó)聯(lián)合碳化余均被焚燒;而林業(yè)部提供的數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)林業(yè)廢物公司(UCC)的Rh和Rh-Fe、Rh-mn和Rh與棄物資源量8×10t,其中工業(yè)消耗5×103t,有3×Mo或W,德國(guó) Hoechst公司的rh-mg日本相模研10亟待開發(fā)利用。按照美國(guó)每4t(加拿大為4.2t)究所的Rh4(CO)12液相法的催化劑為羰基鈷。秸稈出產(chǎn)1t乙醇的技術(shù)水平,6×10t秸稈將能生產(chǎn)盡管近幾年來美、日、德、英、意大利等國(guó)都在這方1.5×10t燃料乙醇!如果纖維素燃料乙醇技術(shù)獲得面作了許多開發(fā)工作,但到目前為止,合成氣直接合成突破進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),則對(duì)突破我國(guó)資源瓶頸乙醇法仍處于試驗(yàn)階段,尚未取得根本性的突破。將起到至關(guān)重要的作用。所以說,以可再生資源植物乙烯直接水合法甲醇同系化法以及合成氣直接纖維為原料,經(jīng)微生物水解、發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,是實(shí)現(xiàn)燃合成法所用的原料均源于石油、天然氣煤等不可再料乙醇生產(chǎn)最具前景的途徑。生資源,顯然不是今后發(fā)展的方向。3.2乙烯直接水合法乙烯與水蒸氣混合經(jīng)催化水合反應(yīng)生產(chǎn)乙醇。4產(chǎn)業(yè)概況其反應(yīng)式:C2H4+H20C2H34.1國(guó)際1945年美國(guó)殼牌(Sheel)公司用磷酸和硅藻土制燃料乙醇是20世紀(jì)初面市的傳統(tǒng)產(chǎn)品,后因石成固體催化劑。1948年建成6×104t/a的第一個(gè)合油的大規(guī)模、低成本開發(fā),燃料乙醇的經(jīng)濟(jì)性較差而成乙醇的工業(yè)裝置。英國(guó)和德國(guó)曾在50年代引進(jìn)被淘汰隨著一些先進(jìn)農(nóng)業(yè)國(guó)生產(chǎn)率的大幅度提高, Sheel公司技術(shù),稱 Sheel法。50年代末德國(guó)Veba化以及70年代中期以來四次較大的石油危機(jī)”,又推學(xué)公司在 Sheel法的基礎(chǔ)上改進(jìn)了催化劑,發(fā)展為動(dòng)燃料乙醇工業(yè)在世界許多國(guó)家得以迅速發(fā)展。自Veba直接水合法。目前世界上采用的乙烯直接水合巴西、美國(guó)率先于70年代中期大力推行燃料乙醇政法主要是 Sheel法和Veba法。策以來,加拿大法國(guó)、西班牙、瑞典等國(guó)紛紛效仿,均3.3甲醇同系化法已形成了規(guī)模生產(chǎn)和漸多的使用。同系化反應(yīng)是由較少碳原子的有機(jī)化合物生成2004年,加拿大著名酶公司愛潔( logen)公較多碳原子的同系物的反應(yīng)。例如,醇與合成氣在較司與加拿大石油公司合作在渥太華建成了利用酶加高溫度和壓力下反應(yīng)生成多一個(gè)CH2的醇,是制備工40/d小麥秸桿生產(chǎn)乙醇的中型裝置,從1t原料可多種醇的重要方法。甲醇同系化反應(yīng)就是甲醇與合生產(chǎn)約300L乙醇,這是迄今為止世界上唯一利用纖成氣(CO和H2)轉(zhuǎn)化成比原料醇多一個(gè)或一個(gè)以上維素廢料生產(chǎn)乙醇的裝置。該工藝乙醇成本約1.3碳原子醇的反應(yīng)。甲醇同系化反應(yīng)主要是用鈷催化美元/gal對(duì)于5000×10gala(約15×104t/a)的乙第3期李仲來,魏明華:燃料乙醇的生產(chǎn)及應(yīng)用概況57醇裝置,總固定投資超過2.5億美元,包括酶裝置和CIMS工程自動(dòng)化控制進(jìn)行燃料乙醇生產(chǎn),產(chǎn)品涵蓋發(fā)電裝置。DDGS高蛋白飼料、玉米油和木糖醇等。2006年6月, Sun Opta公司和諾威信公司和中國(guó)中糧能源(肇東)有限公司利用赤峰盛產(chǎn)玉米的黑龍江華潤(rùn)酒精集團(tuán)公司(CRAC)(即中糧能源有限得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),在赤峰市松山區(qū)興建以玉米為原公司)簽訂了一分合同,在黑龍江省肇東市建立一座料、年生產(chǎn)30×104t燃料乙醇及相關(guān)副產(chǎn)品的生物能纖維素乙醇示范工廠。2007年底建成170×104gal/a源項(xiàng)目。預(yù)計(jì)年消耗玉米100×10,項(xiàng)目概算總投約5000/a)規(guī)模,2012年將達(dá)3.3×10gala(約資約12億元人民幣。計(jì)劃2007年初開工建設(shè),2008100×10t/a)。年初工程竣工投產(chǎn)。項(xiàng)目投產(chǎn)后,實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值20億目前,美國(guó)農(nóng)業(yè)部和能源部共同支持了3個(gè)纖維元。公司還計(jì)劃在河北省建造一家年產(chǎn)30×104t的素乙醇產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目。即: Abengoa公司以玉米秸乙醇工廠,同時(shí)計(jì)劃在西南部的廣西壯族自治區(qū)建造稈作原料的乙醇生產(chǎn)廠、 Broin公司以整個(gè)玉米(包括一家年產(chǎn)20×104t的乙醇工廠。這兩家工廠的投資秸稈)作原料的乙醇生產(chǎn)廠和ogen公司在愛達(dá)荷州額預(yù)計(jì)分別為12億元和8.65億元。目前,我國(guó)乙醇建設(shè)的以麥秸為原料的乙醇生產(chǎn)廠。其中, logen的燃料的年產(chǎn)能為100×104t,而中糧以上三個(gè)項(xiàng)目投產(chǎn)項(xiàng)目最大,生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到1.9×10L/a(約150×后將使中國(guó)乙醇年產(chǎn)能增加80萬噸,增幅達(dá)到80%。104t/a),總投資高達(dá)4億美元,其中美國(guó)農(nóng)業(yè)部和能以現(xiàn)階段的中國(guó)四家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能源部共投資8000萬美元。來看,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來國(guó)內(nèi)對(duì)燃料乙醇的需求,燃4.2國(guó)內(nèi)概況料乙醇裝置產(chǎn)能擴(kuò)張不可避免。國(guó)家計(jì)劃到“十一我國(guó)自1999年起,上馬燃料乙醇項(xiàng)目,意在解決五”末,國(guó)內(nèi)乙醇汽油消費(fèi)量占全國(guó)汽油消費(fèi)量的比過剩陳化糧,國(guó)家曾批準(zhǔn)建設(shè)了吉林燃料乙醇有限公例將上升到50%以上,到2010年,中國(guó)乙醇汽油市場(chǎng)司黑龍江華潤(rùn)酒精有限公司河南天冠燃料乙醇有的規(guī)模將達(dá)到6650×104t,屆時(shí)中國(guó)燃料乙醇的產(chǎn)限公司和安徽豐原燃料酒精有限公司4家定點(diǎn)生產(chǎn)能產(chǎn)量將會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。。其中河南天冠燃料乙醇有限公司以小麥為原料,近年來,隨著陳化糧庫(kù)存的銳減和糧價(jià)上漲,我其他三家都以玉米為原料。2005年和2006年國(guó)內(nèi)國(guó)的乙醇生產(chǎn)不得不轉(zhuǎn)向非糧原料。我國(guó)在纖維素燃料乙醇市場(chǎng)供應(yīng)量分別達(dá)到77.3×104t,和133×乙醇領(lǐng)域開展了大量的研究工作。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)通104t(見表3)。過生物方法使秸稈燃料乙醇產(chǎn)率達(dá)到12.54%表3國(guó)內(nèi)燃料乙醇生產(chǎn)商產(chǎn)量(104t)南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院建立了玉米秸稈蒸企業(yè)名稱2005年2006年汽爆破預(yù)處理、纖維素酶水解和戊糖已糖同步發(fā)酵技河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司(以小麥為原料)23.247.0術(shù)制取乙醇的中間試驗(yàn)裝置。吉林燃料乙醇有限公司29.938.0由天冠集團(tuán)與山東大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的纖維素酶科安徽豐原生化股份有限公司10.634.0中糧能源(管東)有限公司13.614.0研項(xiàng)目中試發(fā)酵試驗(yàn)進(jìn)展順利,酶活力及生產(chǎn)成本達(dá)(黑龍江華潤(rùn)酒精有限公司)(CRAC)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。據(jù)介紹,該項(xiàng)目是利用酶解法生產(chǎn)合計(jì)77.3133.0纖維乙醇,具有反應(yīng)條件溫和環(huán)境污染小、裝置簡(jiǎn)單河南天冠采用獨(dú)創(chuàng)的低品質(zhì)小麥提取麩及蛋白,等優(yōu)點(diǎn)。用二氧化碳副產(chǎn)物合成全降解塑料。吉林燃料乙河南天冠集團(tuán)年產(chǎn)3000t的纖維素乙醇項(xiàng)目上有限公司采用奧地利奧高市殊公司的工藝技術(shù)安月底在鎮(zhèn)平縣奠基,這是國(guó)內(nèi)首條千噸級(jí)纖維素乙醇徽豐原生化股份有限公司采用濕磨粉碎工藝不僅得產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)生產(chǎn)線,由河南天冠集團(tuán)獨(dú)資,總投資額到了玉米油和食用胚芽蛋白,還通過清液發(fā)酵分離延為5100萬元。該裝置纖維素酶發(fā)酵水平(酶活)達(dá)35伸出高附加值的酵母精粉、酵母浸膏等產(chǎn)品。中糧能 FPAIU/g,生產(chǎn)成本可控制在6000~6500元/t,比小源(肇東)有限公司采用國(guó)際先進(jìn)水平的HNT技術(shù)和麥為原料生產(chǎn)燃油乙醇的成本高500元至1000元,58化工設(shè)計(jì)通訊第34卷但是隨著試驗(yàn)成功,產(chǎn)能擴(kuò)大后,成本有望降低。秸巴西已通過立法在全國(guó)范圍使用乙醇汽油,乙稈乙醇的產(chǎn)率可達(dá)18%。醇添加量達(dá)到20%~24%,燃料乙醇年產(chǎn)量達(dá)到1602007年8月,井岡山市與中國(guó)石化江西省分公10L巴西是目前世界上最大的燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)司正式簽定了10×104t/a燃料乙醇建設(shè)項(xiàng)目。該燃和出口國(guó)。巴西已將日本、中國(guó)、俄羅斯、印度、南非料乙醇項(xiàng)目是利用紅薯、玉米、甘蔗、植物秸桿等農(nóng)副和美國(guó)等,列為巴西未來的燃料乙醇和生物柴油的出產(chǎn)品為基礎(chǔ)原料,估算總投資4億多元年銷售收入口市場(chǎng)。2004年,巴西出口燃料乙醇19×10L,2005可達(dá)8.95億元,預(yù)計(jì)年底開工。年增加到21×10L,2006年預(yù)計(jì)達(dá)到28×10L,到2015年將提高至85×10L。5應(yīng)用概況巴西是石油資源貧乏國(guó)家之一,早在20世紀(jì)20年代,巴西就開始在汽車中應(yīng)用乙醇/汽油混合燃料。為緩解石油短缺造成的經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響,世界經(jīng)濟(jì)第二次世界大戰(zhàn)之后,隨著石油供應(yīng)的緩和,巴西乙發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極尋找石油替代品。早在190年,醇/汽油混合燃料的應(yīng)用停滯不前,直到1974年第一乙醇/汽油混合燃料已在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州地區(qū)面次世界石油危機(jī),才促使巴西政府下決心推行乙醇汽市。1978年,含10%乙醇的混合汽油在內(nèi)布拉斯加油計(jì)劃。1975年11月,巴西政府以法令形式頒布州大規(guī)模使用。1979年,美國(guó)國(guó)會(huì)為減少對(duì)進(jìn)口原了”國(guó)家乙醇燃料計(jì)劃”,初期以20%體積比將無水油的依賴,從尋找替代能源的角度出發(fā),建立了聯(lián)邦乙醇加入汽油中,1993年提高到22%,2002年將上政府的“乙醇發(fā)展計(jì)劃”,開始大力推廣使用含10%限提高到25%。巴西乙醇汽油中的乙醇比例是目前乙醇的混合燃料(E10)并減免聯(lián)邦稅使美國(guó)的乙醇世界上最高的。巴西是目前世界上最大的燃料乙醇工業(yè)得到迅速發(fā)展。1990年乙醇產(chǎn)量從1979年的1生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)之一,也是世界上唯一不使用純汽油作000×104gal迅速增加到的8.7×10gal目前美國(guó)已為汽車燃料的國(guó)家,它的主要燃料為4種:純乙醇(含在推廣使用E85型混合車用燃料,即用85%的燃料水乙醇)、乙醇汽油(22%乙醇+78%汽油)、MEG燃乙醇,配15%的汽油。料(60%乙醇+33%甲醇+7%汽油)和柴油。目前,2007年1月美國(guó)總統(tǒng)布什在國(guó)情咨文中宣巴西使用乙醇汽油的車輛約600萬輛,使用乙醇燃料稱美國(guó)計(jì)劃在今后10年中將其國(guó)內(nèi)的汽油消費(fèi)量的車輛達(dá)200多萬輛。巴西還成功地將乙醇燃料的減少20%,其中15%通過使用替代燃料實(shí)現(xiàn)計(jì)劃到使用推向了航空和其他領(lǐng)域。2017年燃料乙醇的年使用量達(dá)到1325×10L,是目我國(guó)借鑒美國(guó)的經(jīng)驗(yàn),選擇加10%的比例,不改前年使用量的7倍。布什還提出,在2025年以前用變汽車供油裝置,不影響動(dòng)力性能,以便于各省區(qū)根燃料乙醇替代從中東進(jìn)口石油的75%的遠(yuǎn)期目標(biāo)。據(jù)不同情況平穩(wěn)過渡推廣。目前全國(guó)已經(jīng)有黑龍江、2007年3月,歐盟27國(guó)出臺(tái)了新的共同能源政策,計(jì)吉林、遼寧、安徽和河南五個(gè)省在推廣乙醇汽油。湖劃到2020年實(shí)現(xiàn)生物燃料乙醇使用量占車用燃料的北、山東、河北和江蘇四省也在27個(gè)地、市試點(diǎn)推廣10%乙醇汽油。加拿大在汽油中添加乙醇始于1981年,當(dāng)時(shí)曼2001年我國(guó)作出實(shí)施車用汽油添加燃料乙醇的尼托巴的一些零售商開始推銷乙醇混合燃料。到?jīng)Q定。同時(shí)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布了“變性燃料乙1987年,西部四省大約有250個(gè)加油站提供乙醇混醇”和“車用乙醇汽油”兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(見表1、表2)。合燃料。1992年,市場(chǎng)開始引進(jìn)乙醇燃料,199年,專家表示,如果在汽油中加入燃料乙醇,汽油中含氧一些零售商開始供應(yīng)乙醇混合汽油。根據(jù)2004年加量將增加,作為尾氣的一氧化碳和碳?xì)浠衔飼?huì)燃燒拿大自然資源部的一份報(bào)告,大約有分布在6個(gè)省的更充分,汽車尾氣中的這兩項(xiàng)指標(biāo)可以分別下降1400個(gè)乙醇混合汽油加油站,每年共銷售2.45×3.08%和13.04%,污染物的排放濃度明顯減少。10L乙醇。中國(guó)開發(fā)生物燃料乙醇的熱潮也在近兩年驟然第3期李仲來,魏明華燃料乙醇的生產(chǎn)及應(yīng)用概況59升溫。2005年,中國(guó)生產(chǎn)燃料乙醇125×10,2006是十分可觀的。年增長(zhǎng)到133×104t。中國(guó)燃料乙醇的消費(fèi)量已占汽觀察近幾年國(guó)內(nèi)燃料乙醇發(fā)展,從能源轉(zhuǎn)換代價(jià)油消費(fèi)量的20%左右,成為繼巴西、美國(guó)之后第三大的角度看,我國(guó)燃料乙醇發(fā)展不具有優(yōu)勢(shì);從能源替生物燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。代戰(zhàn)略來說,10%燃料乙醇替代成品汽油也不足以解決我國(guó)能源問題,而20%甚至更高的燃料乙醇,則不6發(fā)展方向可避免地要更大規(guī)模地使用糧食,這必將危及我國(guó)糧食安全。為了避免車與人爭(zhēng)糧的局面,我國(guó)生產(chǎn)乙醇近年來,由于石油、天然氣、煤炭等能源的過量開所用原料,必須另辟蹊徑。不能繼續(xù)擴(kuò)大用糧乙醇,采,中國(guó)也已面臨嚴(yán)重的能源危機(jī),尋找新型可替代反而應(yīng)該逐漸減少甚至不用糧食生產(chǎn)乙醇。能源,成為中國(guó)未來能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵。人大常委會(huì)已我國(guó)用有限的28億畝可耕土地養(yǎng)育著13億的審議通過了《可再生能源法》,鼓勵(lì)生產(chǎn)和利用生物液泱泱人口,2006年糧食總產(chǎn)量為49746×104t,人均體燃料。燃料乙醇作為再生能源成為了政府重點(diǎn)推不足400kg,低于國(guó)際糧農(nóng)組織測(cè)算的人均500kg的廣的新型能源。在國(guó)際原油價(jià)格高國(guó)內(nèi)對(duì)石油需求糧食安全線。所以,發(fā)展非糧乙醇產(chǎn)業(yè),特別是加快量日益大增的情況下燃料乙醇的推廣對(duì)替代和緩解秸桿制乙醇的技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化步伐尤為急迫。我中國(guó)石油不足具有重要意義。國(guó)的國(guó)情與美國(guó)和巴西不同,這些國(guó)家有著豐富的耕1)在原料方面提倡原料多元化。擴(kuò)大使用薯類、地和水資源,它們可用50%的玉米儲(chǔ)備來生產(chǎn)燃料甜高粱及甘蔗糖蜜等原料,“重點(diǎn)支持以薯類、高粱乙醇,而在我國(guó)卻無法辦到。我國(guó)耕地本來就貧乏,及纖維資源等非糧原料產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。預(yù)計(jì)到210年,人均耕地不及世界平均值的1/2。現(xiàn)在乃至今后,我我國(guó)非糧原料燃料乙醇年利用量約200×14t,到國(guó)耕地還會(huì)因城市化、工業(yè)占地而逐漸減少。與之同2020年將達(dá)1000×104t目前的示范項(xiàng)目有40×?xí)r,人口卻在以每年1300~1400萬人的速度在增104t/a甜高粱為原料燃料乙醇和60×10a署類原長(zhǎng)。強(qiáng)大的人口壓力激化了人地關(guān)系的緊張態(tài)勢(shì)。料燃料乙醇。河北承德與中石化合作將啟動(dòng)以馬鈴因此,我國(guó)每年必須花外匯進(jìn)口約2000×104t左右薯為原料10×10t/a燃料乙醇項(xiàng)目。的糧食。據(jù)有關(guān)資料介紹,2030~2050年我國(guó)燃料乙醇據(jù)國(guó)家農(nóng)業(yè)部提供的數(shù)據(jù),中國(guó)每年秸稈資源量的生產(chǎn)能力將達(dá)(1380~3610)×10ta所用原料達(dá)6×108t,目前有3×10t,用于薪柴燃料的消耗,其的比例也逐漸調(diào)整。不同原料所占比例:余均被焚燒;而林業(yè)部提供的數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)林業(yè)廢糧食14.5%→11.1%;棄物資源量8×10t,其中工業(yè)消耗5×10t,有3薯類14.5%→12.5%;10t待開發(fā)利用。按照美國(guó)每4t秸稈出產(chǎn)1t乙醇甘蔗蜜糖9.4%→7.2%;的技術(shù)水平,秸稈原料將能生產(chǎn)1.5×10乙醇!如甜高粱29.0%→44.3%;果纖維素乙醇技術(shù)獲得突破進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),秸稈、林殘物類纖維質(zhì)32.6%→24.9%。則對(duì)突破我國(guó)資源瓶頸將起到至關(guān)重要的作用?？梢?甜高粱將逐漸成為生物乙醇的主要原料。2)成本是發(fā)展燃料乙醇的障礙。目前以玉米為甜高粱也叫蘆粟、甜秫秸、甜稈和糖高粱,為普通原料生產(chǎn)乙醇,約3.3t玉米生產(chǎn)1t乙醇,而玉米市場(chǎng)高粱的一個(gè)變種。但它的精華不在于粒,而在于它價(jià)格約為1400元/左右,僅原料成本就達(dá)4620元/富含糖分的莖稈,優(yōu)良的甜高粱品種,具有產(chǎn)量高,莖t,但乙醇出廠價(jià)格約為4700元/t,如果加上人力成稈多糖、多汁,抗逆性強(qiáng),適應(yīng)性廣等多種優(yōu)勢(shì).其含本電氣成本等,虧損難以避免國(guó)家為了鼓勵(lì)乙醇糖量可與甘蔗相媲美,是近年來國(guó)內(nèi)外一種新型的糖汽油的推廣,對(duì)乙醇企業(yè)制定了“保本微利”政策,以料作物能源作物和優(yōu)良的飼料作物。由于它栽培容每噸燃料乙醇1%的利潤(rùn)為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,給予補(bǔ)貼。根易,用途廣泛,因而受到許多國(guó)家的重視,其發(fā)展前景據(jù)國(guó)家在2005年制定的燃料乙醇財(cái)政補(bǔ)貼辦法,60化工設(shè)計(jì)通訊第34卷2005~2008年,每一年度的財(cái)政補(bǔ)貼分別為1883元.337雷亞爾/m3(約0.684美元),還是用天然氣合t、1628元/t、1373元/t、1373元/t。每年國(guó)家將補(bǔ)算。但隨著天然氣的日益減少和燃料乙醇生產(chǎn)的發(fā)貼約18億元。展,情況就不是這樣了。全球著名咨詢機(jī)構(gòu)科爾尼公司2007年7月16日公開的《中國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與展望產(chǎn)業(yè)研7結(jié)語究白皮書》提供的數(shù)據(jù)顯示中國(guó)生產(chǎn)t乙醇需消耗12t水,而美國(guó)是1.8t;原料(以玉米計(jì)),中國(guó)需要2006年1月1日,我國(guó)頒布實(shí)施了《可再生能源3.3t,而美國(guó)則需2.8t;生產(chǎn)成本比美國(guó)高出17.%,法》,鼓勵(lì)生產(chǎn)和利用生物液體燃料。生物液體燃料,而價(jià)格卻比美國(guó)低18%。中國(guó)燃料乙醇虧本是顯而是指用生物質(zhì)資源生產(chǎn)的甲醇、乙醇和生物柴油等液易見的。體燃料。燃料乙醇作為生物質(zhì)能源成為政府重點(diǎn)推解決乙醇原料的根本出路在于利用纖維原料。廣的新型能源。發(fā)展乙醇燃料生產(chǎn),國(guó)家堅(jiān)持的原則但纖維素酶價(jià)格是以纖維素為原料生產(chǎn)乙醇的主要是“不與人爭(zhēng)糧,不與糧爭(zhēng)地,促進(jìn)能源與糧食雙贏”。障礙。目前每噸乙醇所需纖維素酶的費(fèi)用,液相酶約因此國(guó)家重點(diǎn)支持以薯類、甜高粱及纖維資源等非糧1000元,固相酶(用量為纖維原料的20%時(shí))費(fèi)用約為原料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。而利用纖維原料則是解決乙醇原料500元。美國(guó)能源部和丹麥諾維信( Novozymes)公司合的根本出路。但纖維素酶價(jià)格是以纖維素為原料生作,研究從玉米秸酶解成糖,再發(fā)酵制乙醇工藝據(jù)稱產(chǎn)乙醇的主要障礙。其纖維素酶成本已經(jīng)從5美元/g降至30美分/gal;開發(fā)和利用生物液體燃料、利用廢棄物資為原目前纖維素酶的價(jià)格是每噸6000歐圓。美國(guó)杰能科料、降低成本,一這就是當(dāng)前尋找新型可替代能源稱已經(jīng)將纖維素酶生產(chǎn)成本降至10~20美分/gal的著眼點(diǎn)。目前我國(guó)纖維素酶價(jià)格為50000~60000元/t《可再生能源法》提出“國(guó)家鼓勵(lì)生產(chǎn)和利用生物因此降低酶的費(fèi)用仍是今后研究工作的重點(diǎn)。液體燃料”;“生物液體燃料,是指利用生物資源生產(chǎn)(3)在經(jīng)濟(jì)性方面,燃料乙醇與天然氣相比,m3的甲醇乙醇和生物柴油等液體燃料”。據(jù)此,筆者曾天然氣可供一輛普通小氣車行駛13km而1乙醇僅根據(jù)當(dāng)前有關(guān)資料編寫了“生物柴油生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展能行駛7km。2007年8月,巴西燃料乙醇平均價(jià)格概況”一文?，F(xiàn)根據(jù)多方面有關(guān)乙醇的報(bào)道,取精用每升1.61雷亞爾(約0.696美元);車用天然氣價(jià)格弘,字成文,以饗讀者。2009年《化工設(shè)計(jì)通訊》征訂啟事(42-52)《化工設(shè)計(jì)通訊》雜志系經(jīng)國(guó)家科委和國(guó)家新聞出版總署用探討、無機(jī)化工、化工設(shè)備、環(huán)保治理、學(xué)術(shù)研究和項(xiàng)目信息批準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的全國(guó)性化工科技期刊,創(chuàng)刊于1975年,報(bào)道等由湖南化工醫(yī)藥設(shè)計(jì)院主辦。是全國(guó)化工系統(tǒng)優(yōu)秀期刊和省讀者對(duì)象:從事化工生產(chǎn)設(shè)計(jì)研究、管理和教學(xué)的工程一級(jí)期刊。被《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》《數(shù)學(xué)化期技術(shù)人員管理干部技術(shù)工人大專院校師生及信息人員和刊群》、《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)》《中國(guó)化學(xué)化工文獻(xiàn)》等收錄。營(yíng)銷人員等。發(fā)行范圍遍及全國(guó)各省市化工主管部門、設(shè)計(jì)院、科研院(所)、本刊為季刊,大16開,正文64頁(yè),每期訂價(jià)10元,全年40中小氮肥復(fù)混肥、化工企業(yè)大專院校圖書館及信息部門主元。列入各省市《全國(guó)報(bào)刊征訂目錄》,可到本單位報(bào)刊征訂處要報(bào)道化工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研究、生產(chǎn)、建設(shè)、技改、教學(xué)等方面的或當(dāng)?shù)剜]局訂閱,也可直接與編輯部聯(lián)系訂閱,訂單備索。新工藝、新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料。稿源來自全國(guó)各條化歡迎訂閱!歡迎投稿歡迎刊登廣告!工行業(yè),刊登文章突出針對(duì)性、實(shí)用性、科學(xué)性、創(chuàng)造性和效益國(guó)內(nèi)刊號(hào):CN43-1108/TQ郵發(fā)代號(hào):42-52性,以解決化工設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題。主要特色以化肥和無國(guó)際刊號(hào):11003-6490戶:湖南化工醫(yī)藥設(shè)計(jì)院:以化肥和無機(jī)化工為主,兼顧化工設(shè)計(jì)及工程開行招801項(xiàng)目信息報(bào)道。以刊登化工工藝技術(shù)方面的文章為主,也刊電話:0731-560396013974864498郵編:410007登化工設(shè)備、環(huán)保治理、給排水、儀表、自控、電氣、熱工、風(fēng)、E-mail:hgx@263.net傳真:071-5532185技經(jīng)、土建等方面的文排水地址:湖南長(zhǎng)沙市韶山中路398號(hào)主要欄目氮肥技術(shù)、化肥工業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)、生產(chǎn)實(shí)踐、應(yīng)聯(lián)系人:李金陽(yáng)廣告登記:43010004