甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)概論

第30卷第2期化工科技市場(chǎng)2007年2月CHEMICAL TECHNOLOGY MARKET發(fā)展論壇甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)概論蔡祖善(北京泰天地能源技術(shù)開(kāi)發(fā)公司,北京10006)摘要:本文從國家能源政策出發(fā)闡述了甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的內涵,現有技術(shù)水平,急待解決的問(wèn)題及發(fā)展前景關(guān)鍵詞:甜高粱;燃料乙醇;可再生能源中圖分類(lèi)號:TQ3.122文獻標識碼:A文章編號:1009-4725(2007)-02-0001-04The statement about sweet sorghum-fuel ethanol industryCai ZushanBeying Taitiandi Energy Technical Development Co. Lad, China)Abstract: From studying the national energy policy, the paper illustrates the content, present technical level, issues tobe solved urgently and development prospects in sweet sorghum-fuel ethanol industryKey words: Sweet Sorghum; Fuel Ethanol; Renewable Energy1973年全球的石油危機以及隨之而來(lái)的石油以立法的形式鼓勵包括燃料乙醇在內的生物質(zhì)液體價(jià)格上漲,使得架在汽車(chē)輪子上的美國社會(huì )認識到燃料的發(fā)展開(kāi)發(fā)可再生能源的重要,應運而生的生物質(zhì)利用在‘十一五規劃“第十二章優(yōu)化發(fā)展能源工業(yè)( Biomass Utilization)課題成為了西方一項新興的科第四節大力發(fā)展可再生能源”中提到:生產(chǎn)原料研領(lǐng)域。美國化學(xué)工程新聞期刊[204年3月15多元化發(fā)展的方針和擴大生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)能力日]指出:結束我們對化石燃料的依賴(lài)將是美國和的內容。開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)原料,使燃料乙醇生產(chǎn)原這個(gè)世界最高的科學(xué)和工藝技術(shù)重點(diǎn)2。已擁有料多樣化,這是今后發(fā)展我國燃料乙醇生產(chǎn)的必由570萬(wàn)輛汽車(chē)的中國也感到了能源供應的壓力。之路。國家的可再生能源政策為甜高粱燃料乙醇產(chǎn)2002年國家起動(dòng)了乙醇汽油替代燃料工程,決定建業(yè)的發(fā)展提供了巨大的支持,認知甜高粱燃料乙醇設4個(gè)利用陳化糧生產(chǎn)燃料乙醇的定點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng),生產(chǎn)業(yè),研究甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)急待產(chǎn)能力為102萬(wàn)to由于沒(méi)有足夠的陳化糧資源,解決的問(wèn)題。2005年全年僅生產(chǎn)燃料乙醇77.35萬(wàn)t。當定點(diǎn)燃料乙醇廠(chǎng)不得不使用新糧來(lái)生產(chǎn)乙醇時(shí),人們才開(kāi)2什么是甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)始真正領(lǐng)悟到:中國以占世界7%的可耕地養活甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)有一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈,它22%的人口,糧食安全一直是關(guān)系國計民生的頭等包括甜高粱育種、種植,甜高粱籽粒,莖稈汁液,莖稈大事依靠糧食生產(chǎn)燃料乙醇以滿(mǎn)足能源的需求近纖維的深加工和燃料乙醇汽油的調制,銷(xiāo)售。它涉期內還很難實(shí)現。及育種、作物栽培等農業(yè)技術(shù);淀粉、多聚糖、低聚糖1我國的可再生能源政策化學(xué)加工和生物化學(xué)以及石化加工技術(shù)。這是一個(gè)系統工程,要求集中管理,多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān),它也是2006年國家正式實(shí)施了《可再生能源法》,國家一個(gè)能為國家可再生能源開(kāi)發(fā),提供生物質(zhì)乙醇的化工科技市場(chǎng)第30卷第2期朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。量更好的甜高粱新品種3為何選擇甜高粱作為生產(chǎn)燃料乙醇的原4.2甜高粱籽粒的深加工甜高粱籽粒的淀粉質(zhì)量分數為63%~65%,與料玉米的淀粉質(zhì)量分數相近,它可以被加工成可口的研究問(wèn)題必須從實(shí)際出發(fā)。中國人均可耕地面飲用高粱酒也可以用來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇也可以從中積僅1.5畝左右,相當于世界人均數量的45%4。提取高梁色素或生產(chǎn)變性淀粉。后者廣泛用于紡水資源缺乏,人均水資源為世界人均數的25%。此織、日化、食品等工業(yè)部門(mén)。外,鹽堿地的面積有一億余畝即67百萬(wàn)公頃],4.3甜高粱莖稈汁液的深加工如果我們能夠利用這些貧瘠的土地,種植可再生的莖稈汁液主要含葡萄糖、果糖等還原糖,糖液的耐旱、耐鹽堿的能源作物,用它來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇,解錘度為15-2Bx。本公司完成了“十五”863計劃決能源問(wèn)題,豈不是好事。項目的另一項成果即:甜高粱莖稈制取乙醇’。概我們遵循·不與糧食爭地,不與農民爭糧’的指括起來(lái)說(shuō)甜高粱莖稈的加工有2種方法:示原則完成了“十五”863計劃項目,即:能源作物1)用壓榨的方法提取莖稈汁液,然后進(jìn)行預處甜髙粱培育及能量轉換技術(shù)研究,目前已達到的成理,調溫、調營(yíng)養鹽含量接種,進(jìn)行固定化酵母連續果是:可利用鹽堿度低于千分之六的土壤種植甜高液體發(fā)酵得到一定乙醇濃度的醪液,最后進(jìn)行醪粱,生長(cháng)期為116~125d,適于10℃以上有效積溫液精餾,可采用清華大學(xué)的鹽萃取精餾法或天津大大于2400℃的地區種植,莖稈高3~5m,莖粗學(xué)石油化工開(kāi)發(fā)中心的分子篩高效變壓變溫吸附脫2-4cm,莖稈每畝產(chǎn)量4-6t,高粲籽粒產(chǎn)量水,得到乙醇含量為95%的乙醇。這種方法適宜300-400kg,這是一種能在鹽堿地生長(cháng)的糧稈兼收大規模生產(chǎn),投資比較大,莖稈原料的運輸半徑大,的甜高粱雜交品種,它的籽粒淀粉,莖稈含有的高糖需要集中壓榨大量莖稈糖汁液要及時(shí)處理以免變汁液和莖稈纖維都可以用來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇。質(zhì),這種方法已進(jìn)行了中試,取得了很好的效果。2)莖稈不經(jīng)壓榨,直接固體發(fā)酵,它適合在農采用現有生產(chǎn)技術(shù),每3.3~35t籽?？缮a(chǎn)村不發(fā)達地區使用。莖稈經(jīng)粉碎接種,固體發(fā)酵以1t乙醇;每16-18t莖稈可生產(chǎn)1t乙醇;每7~8t后,直接用蒸汽吹蒸冷凝,得到質(zhì)量濃度為60%莖稈纖維可生產(chǎn)1t乙醇。如果能使用占全國10%65%的粗乙醇。然后再將粗乙醇集中運輸到精餾的鹽堿地種植甜高粱,可以從中得到220萬(wàn)t乙醇,總廠(chǎng),進(jìn)一步精餾脫水,得到乙醇。870萬(wàn)t絕干纖維,300萬(wàn)t高粱籽粒?？梢钥隙ǖ貙⑷舾蓚€(gè)生產(chǎn)粗乙醇的小廠(chǎng)分散到甜高粱種植說(shuō),甜高粱是一種可再生的有待大力開(kāi)發(fā)的新能源基地,及時(shí)就近進(jìn)行莖稈加工,得到的粗乙醇便于儲作物甜高粱制取乙醇是一種符合國情的、安全的能存和運輸,這樣就解決了大量莖稈原料的運輸和儲源供應產(chǎn)業(yè)。存問(wèn)題。把這種接近種植基地的粗乙醇加工小廠(chǎng)與4甜高粱生產(chǎn)乙醇所涉及的技術(shù)領(lǐng)域年加工能力數萬(wàn)噸的燃料乙醇精餾總廠(chǎng)相結合,這種創(chuàng )新的加工模式是適合我國國情的。我們已經(jīng)完4.1遺傳雜交育種技術(shù)成了幾個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)驗的示范工程,已具備商業(yè)甜高粱是C4作物,光合能力強。本公司通過(guò)化的水平。十幾年的遺傳雜交育種工作,完成了“十五”863計4.4甜高粱莖稈纖維的乙醇生產(chǎn)劃項目的一項成果即:‘能源作物甜高粱培育及能4.4.1甜高粱莖稈纖維的組成量轉換技術(shù)研究’,培育出了十幾個(gè)能夠耐鹽堿、耐甜高粱莖稈纖維主要是由39.7%的纖維素干旱的“醇甜系列”高能作物雜交甜高粱新品種。24.4%的半纖維素和2.52%的木素3種成份所有早熟、中熟和晚熟等品種有能力提供甜高粱良種組成,以苯丙烷為單元的三維木素結構將它們相互及種植技術(shù),取得了階段性的科研成果。今后,我們之間交織在一起,彼此存在某種形式的結合,一起構將在建立大型育種基地的基礎上,進(jìn)行包括太空變成了植物細胞壁物質(zhì)。在開(kāi)發(fā)植物纖維生產(chǎn)燃料乙異育種在內的遺傳雜交育種工作,為產(chǎn)業(yè)化提供大醇的工藝技術(shù)時(shí),一方面要求纖維素的產(chǎn)糖率高,損2007年2月蔡祖善:甜高粱燃料乙醉產(chǎn)業(yè)概論失破壞小,另一方面,又希望能夠得到產(chǎn)糖率和純度石化企業(yè)專(zhuān)營(yíng)的技術(shù)關(guān)卡,它的儲運也有特殊的要都高的高附加值的半纖維素分解產(chǎn)物,此外,盡量保求。此外,新銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò )的建立還須有賴(lài)于原有的汽留木素的原生態(tài),為木素高附加值的產(chǎn)品加工奠定油銷(xiāo)售體系的協(xié)助。因此,這是一個(gè)不可或缺的產(chǎn)基礎,只有這樣綜合利用了莖稈的所有成份,這種綜業(yè)鏈組成部分。合加工工藝才有可能商業(yè)化。4.4.2植物纖維水解工藝5甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化所面臨的問(wèn)題植物纖維是通過(guò)水解的方法生產(chǎn)乙醇的,這是盡管“可再生能源法”已出臺,并已確定2006當今世界上最具挑戰性的前沿工程之一,估計要經(jīng)年1月開(kāi)始實(shí)施,可再生能源規劃中已囊括。同時(shí),過(guò)若干年以后才可能投入商業(yè)化生產(chǎn)?，F在,國內甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)已得到國際和國內社會(huì )的認外都在大力進(jìn)行研究可,《能源作物甜高粱良種培育及其莖稈制取乙醇水解方法分為酸水解和酶水解2大類(lèi)技術(shù)》在2005年底榮獲聯(lián)合國工發(fā)組織頒發(fā)的“全早期的科研主要集中在酸水解方法上,利用不球可再生能源領(lǐng)域最具投資價(jià)值的十大領(lǐng)先技術(shù)同種類(lèi)、不同濃度的酸,不同的液比,分段水解等方藍天獎。但是,在產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中還面臨以下問(wèn)題。法進(jìn)行探索性研究。從1944年美國政府在俄勒崗5.1國家經(jīng)濟扶持政策未落實(shí)州的 Springfield,投資建設的第一家木材水解廠(chǎng)到前首先,國家對4個(gè)定點(diǎn)廠(chǎng)燃料乙醇的補貼是這蘇聯(lián)二戰以后建成的40多座水解廠(chǎng),再到我國年產(chǎn)幾家企業(yè)賴(lài)以生存的經(jīng)濟支柱,對于國家來(lái)說(shuō)這種5000t乙醇的南岔木材水解廠(chǎng),它們都是采用酸水補貼是一種“多贏(yíng)”之舉,起到一種“先予后得”的調解法。這些方法的共同缺點(diǎn)是糖產(chǎn)率不高,對設備控效果。此外,國家對燃料乙醇生產(chǎn)實(shí)行的財政補的腐蝕性大,從而提高了設備投資和運行費用。貼,并不應視為財政支出中的增量補貼,而是我國在近幾十年來(lái)隨著(zhù)生物工程技術(shù)的發(fā)展,為酶水加入WTO前對糧食出口補貼的一種合法代替和置解開(kāi)辟了廣闊的前景,纖維素酶是降解纖維素生成換,在生產(chǎn)、流通就業(yè)等相關(guān)環(huán)節給國家創(chuàng )造收入。葡萄糖的一組酶的總稱(chēng),一般認為主要包括3類(lèi)酶在十一五’規劃“第十二章優(yōu)化發(fā)展能源工業(yè)組分:內切型葡聚糖酶(EG)、外切型葡聚糖酶第四節大力發(fā)展可再生能源”中提到:實(shí)行優(yōu)惠的(CBH)、β-葡萄糖苷酶(CB)。在纖維素水解過(guò)程財稅,投資政策和強制性市場(chǎng)份額政策鼓勵和消費中,首先EG在纖維素無(wú)定形區進(jìn)行切割,產(chǎn)生新末可再生能源提高在一次性能源消費中的比重。但端,生成較小的葡聚糖;然后再由CBH作用于末端是,尚未公布上述政策的實(shí)施細則,目前,甜高粱燃基釋放出纖維二糖和其他更小分子的低聚糖,最后料乙醇企業(yè)還得不到這種待遇,影響了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)由β-葡萄糖苷酶將纖維二糖分解為葡萄糖?，F展。我國利用非糧食原料生產(chǎn)的達標燃料乙醇的市在已經(jīng)達到這樣的水平,纖維素通過(guò)酶的作用可以場(chǎng)準入問(wèn)題急待解決。一步酶解成乙醇,也可以2步即:先酶解成葡萄糖,5.2缺乏對國家能源供應承擔責任的大企業(yè)的領(lǐng)然后再將葡萄糖酶解成乙醇。特別應該指出的是,軍者基因重組生物技術(shù)的出現,為選育高酶活纖維素酶甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是一個(gè)系統工程,要求集生產(chǎn)菌株提供了可能,C5和C6糖同步發(fā)酵菌株為中管理,多學(xué)科的技術(shù)集成沒(méi)有一個(gè)領(lǐng)軍的大企業(yè)提高乙醇產(chǎn)率作出了貢獻?？梢赃@樣說(shuō),對于酶法是很難使產(chǎn)業(yè)化運作起來(lái)的。水解的研究已成為纖維植物燃料乙醇利用課題的主出于對國家能源供應承擔的責任感和對開(kāi)發(fā)生攻方向。物質(zhì)可再生能源重要性的認識,以及對甜高粱燃料目前在甜高粱莖稈纖維乙醇生產(chǎn)的技術(shù)還未乙醇產(chǎn)業(yè)認知程度,對國家能源供應承擔責任的大過(guò)關(guān)的時(shí)候,莖稈纖維可在飼料、造紙和人造板工業(yè)企業(yè)也應該主動(dòng)擔當這個(gè)領(lǐng)軍角色上應用,從而提高了現有甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)整體5.3需要科技開(kāi)發(fā)的資金投入的經(jīng)濟效益。甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè),4.5燃料乙醇汽油的調制及銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò )在產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中需要研究的課題很多,其中也包國家對燃料乙醇汽油有嚴格的質(zhì)量標準,這是括世界級的植物纖維燃料乙醇生產(chǎn)課題。國外對新4化工科技市場(chǎng)第30卷第2期興產(chǎn)業(yè)的研發(fā)[D&R]資金投人是有一定比例的,國當人們置于即將結束對化石資源萬(wàn)般依賴(lài)的今內對于這個(gè)問(wèn)題已有認識。天,正視人類(lèi)可持續發(fā)展的危機,去開(kāi)發(fā)可再生能源54缺乏對全國甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)基地的規劃的明天的時(shí)候,開(kāi)拓者是需要膽識和魄力需要政府根據全國土地資源的狀況,進(jìn)行資源摸底,在全乃至全民的鼎立支持?？朔惫痛筠Z大嗡,國規劃甜髙粱種子培育基地,甜高粱種植基地及乙踏踏實(shí)實(shí)才能干出一點(diǎn)實(shí)事來(lái)醇加工產(chǎn)業(yè)建設,燃料乙醇配制體系的布局尚待完善作者附言:本文經(jīng)王盂杰先生審閱,此外肖明林先生也提出了一些修改意見(jiàn),在此表示感謝。6甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景參考文獻:現在,甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)先驅已有一定的規模,在黑龍江、遼寧、內蒙、山東、山西新疆等省都有Gasohol", Congress of the United States, Washing種植基地和加工廠(chǎng),甜高粱乙醇的生產(chǎn)能力達到年sp.,1979產(chǎn)2萬(wàn)t[2] A Challenge We Must Meet, Chemical and Engineering News在有關(guān)生物質(zhì)能技術(shù)開(kāi)發(fā)權威部門(mén)編制的“十Washington, D, C, March, 15, 2004五”科技計劃項目可研報告中,預期甜高粱燃料[3]中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十一個(gè)五年規劃綱要[4]怎樣看待糧食上漲,人民日報,2004,2,24乙醇生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范將建6個(gè)點(diǎn),[5]高培基曲音波,王祖農纖維素酶解過(guò)程的分析和測定[J生產(chǎn)12萬(wàn)t甜高粱燃料乙醇。這是近期要實(shí)現的生物工程學(xué)報,19884(4):324目標。因此,甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是一個(gè)可展示科[6]中華人民共和國2005年國民經(jīng)濟和杜會(huì )發(fā)展統計公報技才能的大舞臺,一個(gè)充滿(mǎn)商機的樂(lè )園,個(gè)能為國家能源供應出力的產(chǎn)業(yè)?？梢赃@樣設想,當甜高粱收稿日期20012-18燃料乙醇產(chǎn)業(yè)接近2005年中國甘蔗種植面積者簡(jiǎn)介:蔡祖善(1939—),男,教授,高級工程師。主要從事林產(chǎn)973萬(wàn)公頃甘蔗產(chǎn)量8760萬(wàn)t的時(shí)候,這個(gè)產(chǎn)化工和生物燃料的技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)工作。業(yè)就算形成了。綜合信息《化工結晶過(guò)程原理及應用》一書(shū)出版化工結晶過(guò)程已成為人們十分關(guān)注的技術(shù),在泛。此書(shū)共分三篇二十一章并設有化工結晶常用數化學(xué)工業(yè)中是重要工藝過(guò)程之一?！痘そY晶過(guò)程據附錄和內容索引,閱讀方便。原理及應用》一書(shū),2006年由北京工業(yè)大學(xué)出版社此書(shū)理論聯(lián)系實(shí)際,內容系統、全面。編寫(xiě)十分出版發(fā)行。全書(shū)60萬(wàn)字,從三個(gè)方面講述了化工結精細糾正了以往同類(lèi)書(shū)中的錯漏和不妥之處,使之晶過(guò)程原理及應用。首先講述了化工結晶的理論基成為本專(zhuān)業(yè)中更加完美的精品圖書(shū)。作者大都為大礎,從物化原理到結晶過(guò)程技術(shù)機理進(jìn)行了全面論家所熟悉的化工結晶方面的老專(zhuān)家。述;第二篇講述了化工結晶的工藝過(guò)程技術(shù)的應用。本書(shū)對從事工業(yè)結晶和化工生產(chǎn)、教學(xué)、設計、在應用篇中對化工結晶過(guò)程所涉及的生產(chǎn)領(lǐng)域,全研究的技術(shù)人員及大專(zhuān)院校師生均有學(xué)習參考價(jià)面闡述了從原理到設備設計及過(guò)程控制等方面的內值。本書(shū)也可作為高校本科和研究生教材。容。尤其是以結晶在無(wú)機鹽、堿生產(chǎn)為重點(diǎn)實(shí)例,更本書(shū)各地新華書(shū)店經(jīng)銷(xiāo),北京工業(yè)大學(xué)出版社加詳盡地講述了生產(chǎn)過(guò)程中的結晶原理和設備。所專(zhuān)銷(xiāo)。涉及的化工產(chǎn)品有無(wú)機鹽、堿、化肥、醫藥橡膠有電話(huà)010-67392308機和高分子、膠結材料及水的凈化等,內容十分廣