燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述

河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2010年第27卷燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜迷陳萬(wàn)里,趙明星(惠生工程(中國)有限公司,河南鄭州450046)摘要:燃料乙醇是一種性能好、有發(fā)展前途的清潔燃料。本文分析了我國開(kāi)發(fā)燃料乙醉的必要性,我國燃料乙醇的發(fā)展現狀,燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)概況,燃料乙醇的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞:燃料乙醇;清潔燃料;纖維素乙醇中圖分類(lèi)號:TQ5174;TQ214文獻標識碼:A文章編號:1003-3467(2010)13-0024-03Summary on Industry Development of Fuel EthanolCHEN Wan-Hi, ZHAO Ming-xingWison Engineering Ld, Zhengzhou 450046, China)Abstract: Fuel ethanol is a clean fuel which has good performance and perspective development.Thecessity of developing fuel ethanol at home, the current situation, production technology sitution and trendof fuel ethanol are analysisedKey words: fuel ethnol clean fuel i cellulose ethanol在現代工業(yè)迅速發(fā)展的今天,隨著(zhù)能源供需矛即初期試點(diǎn)階段(上世紀90年代中期至2000年)、盾的日趨突出,我國作為石油短缺大國和消費大國,穩步發(fā)展階段(2000~2005年)和非糧燃料乙醇發(fā)迫切需要尋找可替代能源。乙醇作為一種生產(chǎn)工藝展階段。為消化陳化糧及發(fā)展石油替代能源,中成熟,生產(chǎn)原料來(lái)源廣泛的替代能源越來(lái)越受到人國從2000年起逐步開(kāi)展了燃料乙醇的開(kāi)發(fā)推廣工們的關(guān)注。乙醇俗稱(chēng)酒精,它以玉米、小麥、薯類(lèi)、糖作。燃料乙醇工程是中國“十五”十大重點(diǎn)工程之蜜等為原料經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成。所謂燃料乙醇是一。根據《變性燃料乙醇及車(chē)用乙醇汽油“十五”發(fā)指對濃度為95%左右的乙醇進(jìn)一步脫水,再加上展專(zhuān)項規劃》,政府批準建設了四家以消化陳化糧5%(體積分數)的變性劑(一般為無(wú)鉛汽油或無(wú)鉛為主的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè),即吉林燃料乙醇有限責的烴類(lèi))使之成為水分小于0.8%且不可食用的變任公司、河南天冠集團、安徽豐原生物化學(xué)股份有限性無(wú)水乙醇。燃料乙醇既是一種清潔能源,又是一公司和黑龍江華潤酒精有限公司(現更名為中糧生種良好的汽油增氧劑和辛烷值調和組分,同時(shí)乙醇化能源(肇東)有限公司),其中河南天冠集團主要調入汽油刈降低汽車(chē)尾氣中的一氧化碳含量很有以小麥為原料,其他三家都以玉米為原料。四家企效起到凈化空氣的效果。在汽油中加人一定比例業(yè)核定總生產(chǎn)能力為每年102萬(wàn)t,2006年四家企的乙醇作燃料能節省石油,凈化空氣,為人類(lèi)社會(huì )業(yè)總產(chǎn)量在120萬(wàn)t左右。目前我國乙醇汽油消費的可持續發(fā)展提供一條簡(jiǎn)單有效的途徑。燃料乙醇量占全國汽油消費量的20%,已成為僅次于巴西、作為21世紀車(chē)用燃料的替代產(chǎn)品,可使我國的車(chē)用美國的第三大燃料乙醇生產(chǎn)和使用國。2006年,我燃料結構呈現多元化的特征,其使用將對節約石油國著(zhù)手調整燃料乙醇的發(fā)展模式。國家發(fā)改委先后資源、減少環(huán)境污染具有重大意義下發(fā)了《關(guān)于加強生物燃料乙醇項目建設管理、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》和《關(guān)于暫停玉米加工項1我國燃料乙醇發(fā)展現狀目的緊急通知》。2007年國務(wù)院召開(kāi)可再生能源會(huì )我國的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化主要經(jīng)歷了三個(gè)階段,議,H中國煤化工義并通過(guò)了《可再CNMHG收稿日期:2010-03-18作者簡(jiǎn)介陳萬(wàn)里(1981-)男化工工程師,從事化工設計工作,電話(huà):13460278016第7期(上)陳萬(wàn)里等:燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述生能源中長(cháng)期發(fā)展規劃》,對燃料乙醇的發(fā)展要求而來(lái),原料中的淀粉經(jīng)高溫蒸煮被糊化后,先是以酒是在不占用耕地、不消耗糧食、不破壞生態(tài)環(huán)境的原曲中的淀粉酶類(lèi)水解;隨著(zhù)生物科技的發(fā)展,有了液則下,堅持發(fā)展非糧燃料乙醇。2006年10月中國體曲(主要是糖化酶,含少量的a-淀粉酶),以液政府審批的第5個(gè)燃料乙醇生產(chǎn)裝置,也是唯一的體曲對蒸煮醪進(jìn)行水解(糖化)。也有先在粉碎拌一個(gè)非糧作物燃料乙醇裝置——廣西木薯乙醇一期料時(shí)加入(中溫)a-淀粉酶對料漿進(jìn)行中溫(60工程,已于2006年12月投產(chǎn)。65℃)液化后,再高溫蒸煮、降溫糖化(55~62℃不等)等步驟的工藝。該法在20世紀的酒精生產(chǎn)過(guò)2燃料乙醇生產(chǎn)裝置技術(shù)概況程中占主導地位,工藝成熟,并形成了只用單一的糖2.1粉碎工段化酶對淀粉進(jìn)行水解的工藝。由于料漿經(jīng)高溫滅粉碎有干法粉碎和濕法粉碎兩種。干法粉碎是菌,在發(fā)酵時(shí)可防雜菌感染。但該法最大的問(wèn)題就直接將紅薯十和木薯分別送入粉碎機進(jìn)行粉碎,它是高能耗是最常用的方法。干法具有高效率,建設投資和運雙酶法:該法在國內應用始于20世紀80年代行成本明顯低于濕法。目前近67%的美國乙醇生末隨著(zhù)國內高溫a-淀粉酶生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟,產(chǎn)采用干法,并且大多數新建工廠(chǎng)都采用了干法設高溫α-淀粉酶應用進(jìn)入酒精行業(yè)蒸煮液化(蒸煮溫度90~110℃不等)逐漸取代了高溫蒸煮;噴射濕法粉碎大多在特別的情況下選用,如采用鮮液化器(也稱(chēng)水熱器、噴射泵等)的技術(shù)日益完善,原料生產(chǎn)乙醇的企業(yè),但這種企業(yè)大多還同時(shí)配備隨著(zhù)吸收國外和其它行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)需要,又出現干法粉碎生產(chǎn)線(xiàn);或有些企業(yè)以玉米為原料進(jìn)行玉了噴射液化取代高溫蒸煮或蒸煮液化。米脫坯(用于榨取玉米油)而釆用濕法粉碎如吉林2.3發(fā)酵工段然料乙醇有限公司2001年9月建設的單線(xiàn)產(chǎn)能為酒精發(fā)酵的方式有間歇式發(fā)酵、半連續式發(fā)酵30萬(wàn)υa的燃料乙醇生產(chǎn)線(xiàn),在國際上率先應用了和連續發(fā)酵。間歇式發(fā)酵是在一個(gè)發(fā)酵罐中完成。根據發(fā)酵罐體積和糖化醪流加方式等工藝操作的不2.2液化、糖化工段同,間歇發(fā)酵又可大致分為以下4種方法:①一次加目前,工業(yè)化生產(chǎn)中酵母不能直接發(fā)酵淀粉。滿(mǎn)法,此法是將糖化醪用泵送入發(fā)酵罐-一次加滿(mǎn);②所以玉米、大米紅薯干等淀粉質(zhì)原料需粉碎后加水分次添加法,此法操作時(shí),糖化醪分數批加入發(fā)酵后調成料漿,冉在催化劑的作用下水解成可為酵母罐;③連續添加法先將規定數量的酒母醪送入發(fā)酵利用的糖,這種催化劑叮以是無(wú)機酸也可以是淀粉罐,同時(shí)連續添加糖化醪;④分割主發(fā)酵醪法,此法酶這類(lèi)生物催化劑。一般采用酶法水解,酶法水解是將處于旺盛主發(fā)酵階段的發(fā)酵醪分割出l/3糖化)方法繁多,主要有生料法(無(wú)蒸煮糖化法)、1/2至第二罐,然后兩罐冋時(shí)補加新鮮糖化醪至滿(mǎn)高溫蒸煮法、雙酶法(該法又分為多種工藝)。罐,繼續發(fā)酵。間歇發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,易于管生料法:亦稱(chēng)無(wú)蒸煮糖化法,即原料粉碎后的料理,不易出現大面積雜菌感染,但有每罐發(fā)酵后的洗漿直接加酶進(jìn)行淀粉水解,并在發(fā)酵過(guò)程中邊發(fā)酵刷滅菌工作量大、單耗增加、發(fā)酵時(shí)間長(cháng)、設備利用邊糖化。該法可節省蒸汽,省去了部分設備。但由率低等缺點(diǎn)。于不經(jīng)升溫,酶水解淀粉的作用不在酶的最佳作用半連續發(fā)酵工藝是指主發(fā)酵階段采用連續發(fā)溫度下,水解速度減緩;料漿中帶人的其它微生物未酵,后發(fā)酵階段采用間歇發(fā)酵的方法。在半連續發(fā)被殺滅,只能采用間歇發(fā)酵,發(fā)酵操作繁瑣且易感染酵中,根據糖化醪流加方式不同,又可分為兩種:①雜菌,發(fā)酵時(shí)間長(cháng)達80h左右(國內只有山東玖玖前3只罐保持連續主發(fā)酵狀態(tài),從第3只罐流出的集閉采用),發(fā)酵設備投資大。該法在20世紀80年發(fā)酵液分別順次裝滿(mǎn)其他發(fā)酵罐,并在其中發(fā)酵,直代日本就有企業(yè)采用,雖然具有節能、液化、糖化操至發(fā)酵完畢;②由7~8個(gè)發(fā)酵罐組成一個(gè)罐組,每作簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn)但由于存在諸多弊病而未被大多數只罐產(chǎn)時(shí)先制備發(fā)酵罐企業(yè)采用,此法工藝不成熟。中國煤化罐,并在保持主發(fā)高溫蒸煮法:該工藝歷史悠久,自用淀粉原料生酵狀CNMHG罐后,通過(guò)溢流管產(chǎn)乙醇以來(lái)便有此工藝。它是從白酒生產(chǎn)工藝演化流入第2只罐,當充滿(mǎn)到1/3體積時(shí),糖化醪改為流河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2010年第27卷加入第2只罐,第2只罐加滿(mǎn)后,溢流入第3只罐,術(shù)以美國最為先進(jìn)。在我國,安徽特級酒精總廠(chǎng)、吉然后重復第2只罐的操作。直至最后一只罐滿(mǎn)罐。林天河實(shí)業(yè)有限公司、吉林梅河天力酒精飼料有限最后,從首罐至末罐逐罐順次將發(fā)酵成熟醪送去蒸公司等數家大中型企業(yè)先后從法國、挪威、奧地利、餾美國等國引進(jìn)其生產(chǎn)技術(shù)及設備。國內有多家設備連續發(fā)酵工藝,其特點(diǎn)是發(fā)酵開(kāi)始時(shí)酒母醪和企業(yè)消化吸收引進(jìn)的蛋白飼料生產(chǎn)技術(shù)及設備,生糖化醪一起流入第1只發(fā)酵罐,充滿(mǎn)后,發(fā)酵醪經(jīng)溢產(chǎn)出了國產(chǎn)的配套設備,其中一些生產(chǎn)工藝及設備流管流入第2只罐,然后第3只罐……;如此,充滿(mǎn)經(jīng)國內生產(chǎn)實(shí)踐證明是先進(jìn)可靠成熟的。整個(gè)發(fā)酵罐組,發(fā)酵成熟醪則從最后一只發(fā)酵罐流目前國內已有很多酒精生產(chǎn)企業(yè)的蛋白飼料的出,送去蒸餾。連續發(fā)酵工藝前蘇聯(lián)和我國的科技生產(chǎn)線(xiàn)全部是國內技術(shù)設備,設備生產(chǎn)企業(yè)可根據工作者作了大量研究工作,工藝技術(shù)成熟2。生產(chǎn)原料及要求配套生產(chǎn)所需的蛋白飼料生產(chǎn)裝2.4蒸餾工段備,技術(shù)成熟可靠,投資比引進(jìn)的要低很多。過(guò)去,在我國酒精蒸餾都采用常壓蒸餾工藝,其熱能使用都是一次性的。近年來(lái)我國科技工作者3我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢消化吸收德國 SFAHL公司和法國 Speictim公司的我國目前主要以糧食尤其是玉米為原料發(fā)展燃差壓蒸餾工藝技術(shù),并結合我國國情設計出了適合料乙醇生產(chǎn),但根據我國國情,僅僅依靠糧食來(lái)提供各種酒精品質(zhì)要求的兩塔、三塔、五塔、六塔九塔差原料已不能滿(mǎn)足燃料乙醇生產(chǎn)的需求,未來(lái)我國燃壓蒸餾新工藝。如安徽特級酒精總廠(chǎng)、黑龍江華潤料乙醇發(fā)展更多的應是依靠非糧食原料。金玉釀酒有限公司、湛江遂溪特級酒精廠(chǎng)等都采用未來(lái)我國燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的兩個(gè)主要發(fā)展方了差壓蒸餾工藝技術(shù)向是木薯乙醇和纖維素乙醇,兩者都屬于非糧食作2.5脫水工段物,其中木薯乙醇已處于規?；a(chǎn)階段,技術(shù)成用普通蒸餾方法得到的酒精濃度不可能超過(guò)熟,而纖維素乙醇在我國還處在實(shí)驗一中試階段,技而作為燃料乙醇的酒精這個(gè)濃度還不能滿(mǎn)術(shù)還有待完善。目前,國外纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化的研足要求。因此必須釆用其他方法將蒸餾酒精繼續提究已經(jīng)成為熱潮,正步入一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期我國在纖維濃。酒精脫水方法很多,目前應用于工業(yè)化生產(chǎn)的素乙醇技術(shù)開(kāi)發(fā)上也取得了一些重要進(jìn)展但技術(shù)無(wú)水酒精制備方法主要有共沸脫水法、膜分離脫水還不成熟,需要加大纖維素(莖稈)燃料乙醇的研發(fā)法、3A分子篩吸附脫水法、淀粉吸附劑脫水法。力度,同時(shí)完善政策和市場(chǎng)環(huán)境,加大財政支持力度2.6蛋白飼料裝置和市場(chǎng)準入4-3。在酒精生產(chǎn)過(guò)程中,發(fā)酵成熟醪蒸出酒精之后剩下酒槽,酒糟中干物質(zhì)的主要成分是蛋白、脂肪、參考文獻纖維素、半纖維素、聚戊糖、灰分、生物質(zhì)等。其中所[1]魏偉,張金華,王莉,我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景含的可溶性蛋白質(zhì)易為動(dòng)物所消化,所以酒精糟液[].天然氣技術(shù),2009,3(2):70-72.是一種富含蛋白質(zhì)維生素B等豐富營(yíng)養成分的有[2]馬晚建孫風(fēng)杰劉龍飛降低燃料乙醇生產(chǎn)成本若千價(jià)值營(yíng)養源。酒糟直接排放,不僅浪費了資源而且間題的分析[J]河南化工,2003,(9):4-7對環(huán)境造成嚴重污染。另一方面隨著(zhù)我國畜牧業(yè)3]王素推世界燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展探析[冂安徽農業(yè)科的發(fā)展,我國對蛋白飼料的需求量越來(lái)越大。將酒學(xué),2009,37(20):9658-9661精糟液進(jìn)行固液分離將糟渣干燥而制得蛋白飼料[4]孫多志,許慶利,王復,等.木質(zhì)纖維素制取燃料乙醇水解工藝技術(shù)進(jìn)展[J].河南化工,2008,25(4):1清液供沼氣池發(fā)酵,這樣既得到了蛋白飼料,又徹底解決了環(huán)境污染問(wèn)題。因此酒糟制蛋白飼料是一[5]柳羽半,王濱生,王佳祥非糧燃料乙酵發(fā)展綜門(mén)種保護環(huán)境、化害為利變廢為寶的好方法?；瘜W(xué)工程師,200,166(7):53-55蛋白飼料生產(chǎn)技術(shù)在國外已被廣泛釆用,該技中國煤化工CNMHG