燃料乙醇的生产及应用概况

第34卷第3期化工设计通讯 Vol.34 No.32008年9月 Chemical Engineering Design Communications Sept.2008燃料乙醇的生产及应用概况李仲来1,魏明华2(1.山东省化工规划设计院,济南250013;2济南市产品质量监督检验所,济南250013)摘要简要介绍了燃料乙醇的生产技术、产业发展及应用概况。关键词:燃料乙醇生产应用中图分类号:TQ223.12+2文献标识码:A文章编号:1003-6490(200803-0053-0899.2%(v/v)以上的无水乙醇。这种经过变性处理后0引言的乙醇,也称变性燃料乙醇,不能食用,仅能用于调配车用乙醇汽油。其质量标准见表1。21世纪面临着能源问题的严峻挑战。全球化石表1变性燃料乙醇质量标准(GB18350-2001)油资源供应日趋紧张,原油价格持续在高位运行;同项目单位指标时,化石燃料的大量使用,使得生态环境负荷日益加外观清澈透明无肉眼大。世界各国相继把替代能源的发展作为实现经济可见悬浮物和沉物乙醇%(v/v)≥92.1可持续发展的重要能源政策。水分%(vv)≤0.8近年来,由于石油、天然气、煤炭等能源的过量开甲醇%(v/v≤0.5采,中国也已面临严重的能源危机,寻找新型可替代实际胶质 mg/100ml≤5.0无机氯(C-)mg/L≤32能源,成为中国未来能源战略的关键。2006年月1酸度(以乙酸计) mg/L≤56日起实施的《中华人民共和国可再生能源法》中,燃料铜 mg/L≤0.08乙醇作为再生能源成为政府重点推广的新型能源。6.5-9.0在国际原油价格高、国内对石油需求量日益大增的情注:1,燃料乙醇的密度为0.7893~0.7981g/cm3;2.燃料乙醇与况下,燃料乙醇的推广和普及对替代和缓解中国石油变性剂的体积混合比102100性在变性燃料乙醇中的不足具有重要意义。含量为1.96%~4.76%(vv)。1燃料乙醇与车用乙醇汽油2应加入有效的金属腐蚀抑制剂乙醇,俗称酒精。分子式:C2H3O,结构式:CH3添加变性剂后的燃料乙醇,与无铅汽油按一定比CH2-OH。燃料乙醇是将乙醇通过专用设备、特定例混配成的乙醇汽油,是一种新型绿色环保型燃料脱水工艺,并加入一定量的变性剂,生产出含量在车用乙醇汽油。当乙醇混配比为15%~20%收稿日期:2008-06-22作者简介:李仲来(1937-),高级工程师,1962年毕业于山东化工学院,从事化工设计和技术情报工作54化工设计通讯第34卷时,燃料可保持其原有动力性,也不必对发动机作什彻底,解决了普通汽油燃烧不完全所形成的碳粒积聚么改进。但如果是含水乙醇,则难于解决含水乙醇与问题,能有效地预防和消除发动机燃烧室、气门、火花汽油相分离的问题。所以要将乙醇变性为无水乙醇。塞排气管、消声器等部位积碳避免了因积碳而引起车用乙醇汽油是指在不含甲基叔丁基醚的故障,保证了发动机在设计的工作点上工作,延长(MTBE)含氧添加剂的专用汽油中,按体积比加一了发动机的使用寿命。定比例(我国目前暂定为10%)的变性燃料乙醇,由4)燃油系统自洁:车用乙醇汽油中加入的乙醇是车用乙醇汽油定点调配中心按《车用乙醇汽油标准一种性能优良的有机溶剂。具有良好的清洁作用,能的质量要求,通过特定工艺混配而成的新一代清洁环有效地消除汽车油箱及油路系统中燃油杂质的沉淀保型车用燃料。其质量标准见表2。和凝结(特别是胶质胶化现象),具有良好的油路疏通表2车用乙醇汽油质量标准(GB18351-2001)作用。项目单位辛烷值指日前获国家批准生产变性燃料乙醇的省(市、区) RON90-95有黑龙江、四川、湖南等十六个省,设计生产能力约抗暴指数 (RON+MON)/85-90乙醇含量 %(V/V)9.0~9.5350万吨,只能满足市场发展需求的50%。因此,生水分%(V/V)≤0.15产变性燃料乙醇已被国家列为产业发展重点扶持项硫含量%(V/V)0.10实际胶质 mg/100ml≤5目,鼓励有资源条件的省(市、区)发展变性燃料乙醇机械杂质无生产,而且,生产1t变性燃料乙醇国家减免税费及补苯含量%(VV)≤2.5贴1000元,为农业增效创造了极好的条件。芳烃含量%(/)≤40烯烃含量%(V/V)≤35其他氧化物%(/V)3乙醇的生产方法车用乙醇汽油(燃料乙醇汽油)的优点是:1)提高燃油品质:车用乙醇汽油中的乙醇,既是乙醇工业生产的方法可分为发酵法和化学合成一种能源,又是一种性能优良的汽油品质改良剂。首法两大类。化学合成法主要有乙烯直接水合法、甲醇先,乙醇作为“绿色”增氧剂,可完全替代汽油中含氧同系化法和合成气直接合成法。添加剂MTBE的使用。因MTBE对地下水资源危害3.1发酵法发酵法是生产乙醇的经典方法。1930年以前世严重,一些发达国家已立法禁止使用。燃料乙醇按界上所用工业乙醇都由此法生产。目前世界各国仍10%的比例混配入汽油中,可使氧含量达到3.5%,以发酵乙醇为主导地位,占90%以上。我国乙醇的助燃效果好,使汽油中不能燃烧的部分充分燃烧,提生产也以发酵法为主。高了汽油的燃烧热值。另外由于乙醇中的辛烷值(RON)发酵法是以淀粉、糖类和纤维素为原料。淀粉主指数可达111,乙醇按10%的比例混配入汽油中,可要来源于薯类(甘薯、木薯、马铃薯等),谷物(玉米、小使辛烷值提高2-3单位,提高了油品的抗爆性能。麦、大麦、黑麦、大米、高粱等)及某些野生植物。常用2)降低尾气有害排放:汽车有害尾气的排放,已的糖类原料有糖蜜(制糖过程中的主要副产品)甘蔗成为一种严重的环境污染源。车用乙醇汽油的使用和甜菜等。纤维素一般是指植物纤维,称木质纤维由于燃烧充分,可使汽车有害尾气排放总量降低素,包括纤维素、半纤维素和木质素。33%以上。根据中国汽车研究中心于2001年所做的(1)以淀粉质为原料生产乙醇时,先将淀粉分解车用乙醇汽油8×104km行车试验检测数据表明:排放尾气中CO明显降低,最大降低率已达55%,算术为可发酵的葡萄糖,再经发酵而得粗乙醇,同时放出CO2。粗乙醇经精馏得工业乙醇。反应式:平均值降低率30.8%、HC化合物算术平均降低率为曲霉菌糖化13.4%。 (C6H1005)+ nH20nC6H 2063)燃烧充分、减少积碳:车用乙醇汽油由于燃烧葡萄糖第3期李仲来,魏明华:燃料乙醇的生产及应用概况55CH2母菌发醉6(酒化酶)2C2HOH+2CO2酵、精馏,过程与淀粉质原料相同。(3)以木纤维为原料生产乙醇植物纤维可分为乙醇二氧化碳两大类:果胶纤维素(如亚麻、黄麻、苎麻等)和木质纤工艺过程:维素(如植物秸杆、木材等)。木质纤维素主要由纤维①原料粉碎将原料的植物组织破坏,释放出素半纤维素和木质素(也称木质或木素)组成,三者淀粉的过程;的比例一般为4:3:3,一起存在于植物细胞壁中。纤②蒸煮在高温高压条件下对粉碎后的淀粉质维素形成植物细胞壁的“骨骼”;半纤维素和木质素则织和细胞彻底破裂,淀粉由为细纤维间隙的填充物。颗粒状变成溶解状态的糊溶;木质纤维材料通常是难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剂,将因此以木质纤维为原料生产乙醇,需有一个预处理过淀粉转变成可发酵性糖(葡萄糖);④发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,使其水解成可发酵糖(葡萄糖),才能被酵母酶解生成乙醇。萄)糖转变成乙醇,并放出CO2;酸水解法是将木质纤维原料用盐酸和硫酸进行⑤蒸馏可用单塔、双塔、三塔或多塔蒸馏工水解。20世纪30年代德国采用强酸高温法(Bergius艺,而得到高纯度乙醇。法)水解木质纤维,后来又用稀酸法(Scholler法)水解工艺流程见图1。木质纤维素。1935年苏联建立了列宁格勒木材水解淀粉质原料厂,以木材生产乙醇。粉碎我国20世纪60年代就有以木质纤维为原料生蒸点产乙醇的装置,但因成本比以淀粉为原料高而停产。酶水解法就是用生物酶的作用水解纤维素。酶糖化曲一化一糖化醒是一种生物催化剂。生物体的一切新陈代谢都是在↓↓CO2一发一大酒母一小酒母酶的催化作用下进行的,自然界中生物物质的生成、↓转变和消失也都是在相应的酶催化之下完成的。大蓝馏多数酶都具有高度的专一性,一种酶只对一类或一种底物(受酶作用的物质)发生特定的作用。使淀粉变酒槽乙醇杂醇油为葡萄糖所用的糖化酶即是特制的葡萄糖淀粉酶。图1淀粉质为原料生产乙醇工艺流程框图用于水解纤维素和半纤维素则分别有纤维素酶和半(2)以糖类原料生产乙醇常用的糖类原料有纤维素酶。但要实现从纤维素到糖类的高转化率,也并非易糖蜜(制糖过程中,食糖结晶分后的母液)甘蔗和甜事。纤维素嵌在由半纤维素和木质素构成的基质之菜等。甘蔗和甜菜所含糖分主要为蔗糖。反应式:间,这使得水解十分困难,尤其是木质素,目前尚处于C12H22O1+H202C6H1206研究开发阶段。为高效地将细胞壁物质转化为乙醇,蔗糖葡萄糖需要将纤维素和半纤维素同时转化。研究证明,虽然CH12O酵母菌发酵,2C2HOH+2CO2半纤维素酶不会作用于纤维素,但含有半纤维素酶的工艺过程:以甘蔗汁(或糖蜜)发酵为例。甘蔗被合剂具有更高的葡萄糖产量,这说明半纤维素酶可以粉碎后。用水萃取,将萃取液用石灰乳和硫酸处理而与纤维素酶协同作用。商品半纤维酶中实际上还含得糖液,再熬成带有结晶的糖膏,分出结晶糖后而得有纤维素酶。因此,戴维萨公司的 Kevin Gray认为,糖蜜。糖蜜含糖50%~55%(其中30%~35%为蔗半纤维素酶是所有酶合剂的重要组成成分。糖,20%为转化糖)。蔗糖经水解得葡萄糖,然后发酶水解纤维素生产乙醇技术开发较早,1973年56化工设计通讯第34卷以后更有较大的发展。美国、日本等,都对纤维素发剂在均相体系中进行。但单纯用钴催化剂反应速度酵生产乙醇取得较好成绩。我国上海科技大学也做慢,乙醇的选择性比较低。美国联合碳化物公司了初步研究。但真正实现工业化却是近几年的事。(UCC)采用Co(OAc)-2催化剂体系,获得了甲醇2004年,加拿大爱洁( logen)公司在太华建立了世转化率92%和乙醇选择性61.4%的结果。界上第一座准商业级纤维素乙醇的生产装置,这是迄公司用甲醇和合成气于195~200℃及在今为止世界上唯一利用维生素废料生产乙醇的装置。Col2、CoBr2、叔膦和正丁烷催化剂条件下制取乙醇,该装置通过酶催化将纤维素转变为葡萄糖(但木质素甲醇转化率为51.1%,乙醇选择性达63.8%。没有转化)用于发酵生产燃料乙醇,每天大约可加工到目前为止,甲醇同系化法合成乙醇尚处于试验小麦秸秆40/d。1t原料可生产乙醇300L,日产阶段,主要问题在于催化剂的选择性、活性及稳定性12000L,能力可达3000t/a。我国有丰富的木质纤等尚未达到工业化要求的水平。维资源,据国家农业部提供的数据,中国秸秆资源量3.4合成气直接合成法合成气直接合成乙醇分为达6×10t,目前有3×10用于薪柴燃料的消耗,其气相法和液相法。气相法的催化剂有美国联合碳化余均被焚烧;而林业部提供的数据显示,我国林业废物公司(UCC)的Rh和Rh-Fe、Rh-mn和Rh与弃物资源量8×10t,其中工业消耗5×103t,有3×Mo或W,德国 Hoechst公司的rh-mg日本相模研10亟待开发利用。按照美国每4t(加拿大为4.2t)究所的Rh4(CO)12液相法的催化剂为羰基钴。秸秆出产1t乙醇的技术水平,6×10t秸秆将能生产尽管近几年来美、日、德、英、意大利等国都在这方1.5×10t燃料乙醇!如果纤维素燃料乙醇技术获得面作了许多开发工作,但到目前为止,合成气直接合成突破进展,实现工业化生产,则对突破我国资源瓶颈乙醇法仍处于试验阶段,尚未取得根本性的突破。将起到至关重要的作用。所以说,以可再生资源植物乙烯直接水合法甲醇同系化法以及合成气直接纤维为原料,经微生物水解、发酵生产乙醇,是实现燃合成法所用的原料均源于石油、天然气煤等不可再料乙醇生产最具前景的途径。生资源,显然不是今后发展的方向。3.2乙烯直接水合法乙烯与水蒸气混合经催化水合反应生产乙醇。4产业概况其反应式:C2H4+H20C2H34.1国际1945年美国壳牌(Sheel)公司用磷酸和硅藻土制燃料乙醇是20世纪初面市的传统产品,后因石成固体催化剂。1948年建成6×104t/a的第一个合油的大规模、低成本开发,燃料乙醇的经济性较差而成乙醇的工业装置。英国和德国曾在50年代引进被淘汰随着一些先进农业国生产率的大幅度提高, Sheel公司技术,称 Sheel法。50年代末德国Veba化以及70年代中期以来四次较大的石油危机”,又推学公司在 Sheel法的基础上改进了催化剂,发展为动燃料乙醇工业在世界许多国家得以迅速发展。自Veba直接水合法。目前世界上采用的乙烯直接水合巴西、美国率先于70年代中期大力推行燃料乙醇政法主要是 Sheel法和Veba法。策以来,加拿大法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均3.3甲醇同系化法已形成了规模生产和渐多的使用。同系化反应是由较少碳原子的有机化合物生成2004年,加拿大著名酶公司爱洁( logen)公较多碳原子的同系物的反应。例如,醇与合成气在较司与加拿大石油公司合作在渥太华建成了利用酶加高温度和压力下反应生成多一个CH2的醇,是制备工40/d小麦秸杆生产乙醇的中型装置,从1t原料可多种醇的重要方法。甲醇同系化反应就是甲醇与合生产约300L乙醇,这是迄今为止世界上唯一利用纤成气(CO和H2)转化成比原料醇多一个或一个以上维素废料生产乙醇的装置。该工艺乙醇成本约1.3碳原子醇的反应。甲醇同系化反应主要是用钴催化美元/gal对于5000×10gala(约15×104t/a)的乙第3期李仲来,魏明华:燃料乙醇的生产及应用概况57醇装置,总固定投资超过2.5亿美元,包括酶装置和CIMS工程自动化控制进行燃料乙醇生产,产品涵盖发电装置。DDGS高蛋白饲料、玉米油和木糖醇等。2006年6月, Sun Opta公司和诺威信公司和中国中粮能源(肇东)有限公司利用赤峰盛产玉米的黑龙江华润酒精集团公司(CRAC)(即中粮能源有限得天独厚的优势,在赤峰市松山区兴建以玉米为原公司)签订了一分合同,在黑龙江省肇东市建立一座料、年生产30×104t燃料乙醇及相关副产品的生物能纤维素乙醇示范工厂。2007年底建成170×104gal/a源项目。预计年消耗玉米100×10,项目概算总投约5000/a)规模,2012年将达3.3×10gala(约资约12亿元人民币。计划2007年初开工建设,2008100×10t/a)。年初工程竣工投产。项目投产后,实现年产值20亿目前,美国农业部和能源部共同支持了3个纤维元。公司还计划在河北省建造一家年产30×104t的素乙醇产业化示范项目。即: Abengoa公司以玉米秸乙醇工厂,同时计划在西南部的广西壮族自治区建造秆作原料的乙醇生产厂、 Broin公司以整个玉米(包括一家年产20×104t的乙醇工厂。这两家工厂的投资秸秆)作原料的乙醇生产厂和ogen公司在爱达荷州额预计分别为12亿元和8.65亿元。目前,我国乙醇建设的以麦秸为原料的乙醇生产厂。其中, logen的燃料的年产能为100×104t,而中粮以上三个项目投产项目最大,生产规模将达到1.9×10L/a(约150×后将使中国乙醇年产能增加80万吨,增幅达到80%。104t/a),总投资高达4亿美元,其中美国农业部和能以现阶段的中国四家燃料乙醇生产企业的产能源部共投资8000万美元。来看,远远不能满足未来国内对燃料乙醇的需求,燃4.2国内概况料乙醇装置产能扩张不可避免。国家计划到“十一我国自1999年起,上马燃料乙醇项目,意在解决五”末,国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量的比过剩陈化粮,国家曾批准建设了吉林燃料乙醇有限公例将上升到50%以上,到2010年,中国乙醇汽油市场司黑龙江华润酒精有限公司河南天冠燃料乙醇有的规模将达到6650×104t,届时中国燃料乙醇的产限公司和安徽丰原燃料酒精有限公司4家定点生产能产量将会有一个质的飞跃。。其中河南天冠燃料乙醇有限公司以小麦为原料,近年来,随着陈化粮库存的锐减和粮价上涨,我其他三家都以玉米为原料。2005年和2006年国内国的乙醇生产不得不转向非粮原料。我国在纤维素燃料乙醇市场供应量分别达到77.3×104t,和133×乙醇领域开展了大量的研究工作。河南农业大学通104t(见表3)。过生物方法使秸秆燃料乙醇产率达到12.54%表3国内燃料乙醇生产商产量(104t)南京林业大学化学工程学院建立了玉米秸秆蒸企业名称2005年2006年汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖已糖同步发酵技河南天冠企业集团有限公司(以小麦为原料)23.247.0术制取乙醇的中间试验装置。吉林燃料乙醇有限公司29.938.0由天冠集团与山东大学联合攻关的纤维素酶科安徽丰原生化股份有限公司10.634.0中粮能源(管东)有限公司13.614.0研项目中试发酵试验进展顺利,酶活力及生产成本达(黑龙江华润酒精有限公司)(CRAC)到国内领先水平。据介绍,该项目是利用酶解法生产合计77.3133.0纤维乙醇,具有反应条件温和环境污染小、装置简单河南天冠采用独创的低品质小麦提取麸及蛋白,等优点。用二氧化碳副产物合成全降解塑料。吉林燃料乙河南天冠集团年产3000t的纤维素乙醇项目上有限公司采用奥地利奥高市殊公司的工艺技术安月底在镇平县奠基,这是国内首条千吨级纤维素乙醇徽丰原生化股份有限公司采用湿磨粉碎工艺不仅得产业化试验生产线,由河南天冠集团独资,总投资额到了玉米油和食用胚芽蛋白,还通过清液发酵分离延为5100万元。该装置纤维素酶发酵水平(酶活)达35伸出高附加值的酵母精粉、酵母浸膏等产品。中粮能 FPAIU/g,生产成本可控制在6000~6500元/t,比小源(肇东)有限公司采用国际先进水平的HNT技术和麦为原料生产燃油乙醇的成本高500元至1000元,58化工设计通讯第34卷但是随着试验成功,产能扩大后,成本有望降低。秸巴西已通过立法在全国范围使用乙醇汽油,乙秆乙醇的产率可达18%。醇添加量达到20%~24%,燃料乙醇年产量达到1602007年8月,井冈山市与中国石化江西省分公10L巴西是目前世界上最大的燃料乙醇生产国司正式签定了10×104t/a燃料乙醇建设项目。该燃和出口国。巴西已将日本、中国、俄罗斯、印度、南非料乙醇项目是利用红薯、玉米、甘蔗、植物秸杆等农副和美国等,列为巴西未来的燃料乙醇和生物柴油的出产品为基础原料,估算总投资4亿多元年销售收入口市场。2004年,巴西出口燃料乙醇19×10L,2005可达8.95亿元,预计年底开工。年增加到21×10L,2006年预计达到28×10L,到2015年将提高至85×10L。5应用概况巴西是石油资源贫乏国家之一,早在20世纪20年代,巴西就开始在汽车中应用乙醇/汽油混合燃料。为缓解石油短缺造成的经济发展影响,世界经济第二次世界大战之后,随着石油供应的缓和,巴西乙发达国家都在积极寻找石油替代品。早在190年,醇/汽油混合燃料的应用停滞不前,直到1974年第一乙醇/汽油混合燃料已在美国内布拉斯加州地区面次世界石油危机,才促使巴西政府下决心推行乙醇汽市。1978年,含10%乙醇的混合汽油在内布拉斯加油计划。1975年11月,巴西政府以法令形式颁布州大规模使用。1979年,美国国会为减少对进口原了”国家乙醇燃料计划”,初期以20%体积比将无水油的依赖,从寻找替代能源的角度出发,建立了联邦乙醇加入汽油中,1993年提高到22%,2002年将上政府的“乙醇发展计划”,开始大力推广使用含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)并减免联邦税使美国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业得到迅速发展。1990年乙醇产量从1979年的1生产和消费国之一,也是世界上唯一不使用纯汽油作000×104gal迅速增加到的8.7×10gal目前美国已为汽车燃料的国家,它的主要燃料为4种:纯乙醇(含在推广使用E85型混合车用燃料,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月美国总统布什在国情咨文中宣巴西使用乙醇汽油的车辆约600万辆,使用乙醇燃料称美国计划在今后10年中将其国内的汽油消费量的车辆达200多万辆。巴西还成功地将乙醇燃料的减少20%,其中15%通过使用替代燃料实现计划到使用推向了航空和其他领域。2017年燃料乙醇的年使用量达到1325×10L,是目我国借鉴美国的经验,选择加10%的比例,不改前年使用量的7倍。布什还提出,在2025年以前用变汽车供油装置,不影响动力性能,以便于各省区根燃料乙醇替代从中东进口石油的75%的远期目标。据不同情况平稳过渡推广。目前全国已经有黑龙江、2007年3月,欧盟27国出台了新的共同能源政策,计吉林、辽宁、安徽和河南五个省在推广乙醇汽油。湖划到2020年实现生物燃料乙醇使用量占车用燃料的北、山东、河北和江苏四省也在27个地、市试点推广10%乙醇汽油。加拿大在汽油中添加乙醇始于1981年,当时曼2001年我国作出实施车用汽油添加燃料乙醇的尼托巴的一些零售商开始推销乙醇混合燃料。到决定。同时国家质量技术监督局颁布了“变性燃料乙1987年,西部四省大约有250个加油站提供乙醇混醇”和“车用乙醇汽油”两个国家标准(见表1、表2)。合燃料。1992年,市场开始引进乙醇燃料,199年,专家表示,如果在汽油中加入燃料乙醇,汽油中含氧一些零售商开始供应乙醇混合汽油。根据2004年加量将增加,作为尾气的一氧化碳和碳氢化合物会燃烧拿大自然资源部的一份报告,大约有分布在6个省的更充分,汽车尾气中的这两项指标可以分别下降1400个乙醇混合汽油加油站,每年共销售2.45×3.08%和13.04%,污染物的排放浓度明显减少。10L乙醇。中国开发生物燃料乙醇的热潮也在近两年骤然第3期李仲来,魏明华燃料乙醇的生产及应用概况59升温。2005年,中国生产燃料乙醇125×10,2006是十分可观的。年增长到133×104t。中国燃料乙醇的消费量已占汽观察近几年国内燃料乙醇发展,从能源转换代价油消费量的20%左右,成为继巴西、美国之后第三大的角度看,我国燃料乙醇发展不具有优势;从能源替生物燃料乙醇生产国和消费国。代战略来说,10%燃料乙醇替代成品汽油也不足以解决我国能源问题,而20%甚至更高的燃料乙醇,则不6发展方向可避免地要更大规模地使用粮食,这必将危及我国粮食安全。为了避免车与人争粮的局面,我国生产乙醇近年来,由于石油、天然气、煤炭等能源的过量开所用原料,必须另辟蹊径。不能继续扩大用粮乙醇,采,中国也已面临严重的能源危机,寻找新型可替代反而应该逐渐减少甚至不用粮食生产乙醇。能源,成为中国未来能源战略的关键。人大常委会已我国用有限的28亿亩可耕土地养育着13亿的审议通过了《可再生能源法》,鼓励生产和利用生物液泱泱人口,2006年粮食总产量为49746×104t,人均体燃料。燃料乙醇作为再生能源成为了政府重点推不足400kg,低于国际粮农组织测算的人均500kg的广的新型能源。在国际原油价格高国内对石油需求粮食安全线。所以,发展非粮乙醇产业,特别是加快量日益大增的情况下燃料乙醇的推广对替代和缓解秸杆制乙醇的技术开发和产业化步伐尤为急迫。我中国石油不足具有重要意义。国的国情与美国和巴西不同,这些国家有着丰富的耕1)在原料方面提倡原料多元化。扩大使用薯类、地和水资源,它们可用50%的玉米储备来生产燃料甜高粱及甘蔗糖蜜等原料,“重点支持以薯类、高粱乙醇,而在我国却无法办到。我国耕地本来就贫乏,及纤维资源等非粮原料产业发展”。预计到210年,人均耕地不及世界平均值的1/2。现在乃至今后,我我国非粮原料燃料乙醇年利用量约200×14t,到国耕地还会因城市化、工业占地而逐渐减少。与之同2020年将达1000×104t目前的示范项目有40×时,人口却在以每年1300~1400万人的速度在增104t/a甜高粱为原料燃料乙醇和60×10a署类原长。强大的人口压力激化了人地关系的紧张态势。料燃料乙醇。河北承德与中石化合作将启动以马铃因此,我国每年必须花外汇进口约2000×104t左右薯为原料10×10t/a燃料乙醇项目。的粮食。据有关资料介绍,2030~2050年我国燃料乙醇据国家农业部提供的数据,中国每年秸秆资源量的生产能力将达(1380~3610)×10ta所用原料达6×108t,目前有3×10t,用于薪柴燃料的消耗,其的比例也逐渐调整。不同原料所占比例:余均被焚烧;而林业部提供的数据显示,我国林业废粮食14.5%→11.1%;弃物资源量8×10t,其中工业消耗5×10t,有3薯类14.5%→12.5%;10t待开发利用。按照美国每4t秸秆出产1t乙醇甘蔗蜜糖9.4%→7.2%;的技术水平,秸秆原料将能生产1.5×10乙醇!如甜高粱29.0%→44.3%;果纤维素乙醇技术获得突破进展,实现工业化生产,秸秆、林残物类纤维质32.6%→24.9%。则对突破我国资源瓶颈将起到至关重要的作用。可见,甜高粱将逐渐成为生物乙醇的主要原料。2)成本是发展燃料乙醇的障碍。目前以玉米为甜高粱也叫芦粟、甜秫秸、甜秆和糖高粱,为普通原料生产乙醇,约3.3t玉米生产1t乙醇,而玉米市场高粱的一个变种。但它的精华不在于粒,而在于它价格约为1400元/左右,仅原料成本就达4620元/富含糖分的茎秆,优良的甜高粱品种,具有产量高,茎t,但乙醇出厂价格约为4700元/t,如果加上人力成秆多糖、多汁,抗逆性强,适应性广等多种优势.其含本电气成本等,亏损难以避免国家为了鼓励乙醇糖量可与甘蔗相媲美,是近年来国内外一种新型的糖汽油的推广,对乙醇企业制定了“保本微利”政策,以料作物能源作物和优良的饲料作物。由于它栽培容每吨燃料乙醇1%的利润为标准计算,给予补贴。根易,用途广泛,因而受到许多国家的重视,其发展前景据国家在2005年制定的燃料乙醇财政补贴办法,60化工设计通讯第34卷2005~2008年,每一年度的财政补贴分别为1883元.337雷亚尔/m3(约0.684美元),还是用天然气合t、1628元/t、1373元/t、1373元/t。每年国家将补算。但随着天然气的日益减少和燃料乙醇生产的发贴约18亿元。展,情况就不是这样了。全球著名咨询机构科尔尼公司2007年7月16日公开的《中国燃料乙醇产业现状与展望产业研7结语究白皮书》提供的数据显示中国生产t乙醇需消耗12t水,而美国是1.8t;原料(以玉米计),中国需要2006年1月1日,我国颁布实施了《可再生能源3.3t,而美国则需2.8t;生产成本比美国高出17.%,法》,鼓励生产和利用生物液体燃料。生物液体燃料,而价格却比美国低18%。中国燃料乙醇亏本是显而是指用生物质资源生产的甲醇、乙醇和生物柴油等液易见的。体燃料。燃料乙醇作为生物质能源成为政府重点推解决乙醇原料的根本出路在于利用纤维原料。广的新型能源。发展乙醇燃料生产,国家坚持的原则但纤维素酶价格是以纤维素为原料生产乙醇的主要是“不与人争粮,不与粮争地,促进能源与粮食双赢”。障碍。目前每吨乙醇所需纤维素酶的费用,液相酶约因此国家重点支持以薯类、甜高粱及纤维资源等非粮1000元,固相酶(用量为纤维原料的20%时)费用约为原料产业发展。而利用纤维原料则是解决乙醇原料500元。美国能源部和丹麦诺维信( Novozymes)公司合的根本出路。但纤维素酶价格是以纤维素为原料生作,研究从玉米秸酶解成糖,再发酵制乙醇工艺据称产乙醇的主要障碍。其纤维素酶成本已经从5美元/g降至30美分/gal;开发和利用生物液体燃料、利用废弃物资为原目前纤维素酶的价格是每吨6000欧圆。美国杰能科料、降低成本,一这就是当前寻找新型可替代能源称已经将纤维素酶生产成本降至10~20美分/gal的着眼点。目前我国纤维素酶价格为50000~60000元/t《可再生能源法》提出“国家鼓励生产和利用生物因此降低酶的费用仍是今后研究工作的重点。液体燃料”;“生物液体燃料,是指利用生物资源生产(3)在经济性方面,燃料乙醇与天然气相比,m3的甲醇乙醇和生物柴油等液体燃料”。据此,笔者曾天然气可供一辆普通小气车行驶13km而1乙醇仅根据当前有关资料编写了“生物柴油生产技术与发展能行驶7km。2007年8月,巴西燃料乙醇平均价格概况”一文。现根据多方面有关乙醇的报道,取精用每升1.61雷亚尔(约0.696美元);车用天然气价格弘,字成文,以飨读者。2009年《化工设计通讯》征订启事(42-52)《化工设计通讯》杂志系经国家科委和国家新闻出版总署用探讨、无机化工、化工设备、环保治理、学术研究和项目信息批准国内外公开发行的全国性化工科技期刊,创刊于1975年,报道等由湖南化工医药设计院主办。是全国化工系统优秀期刊和省读者对象:从事化工生产设计研究、管理和教学的工程一级期刊。被《中国学术期刊(光盘版)》《数学化期技术人员管理干部技术工人大专院校师生及信息人员和刊群》、《中文科技期刊数据库》《中国化学化工文献》等收录。营销人员等。发行范围遍及全国各省市化工主管部门、设计院、科研院(所)、本刊为季刊,大16开,正文64页,每期订价10元,全年40中小氮肥复混肥、化工企业大专院校图书馆及信息部门主元。列入各省市《全国报刊征订目录》,可到本单位报刊征订处要报道化工产品的设计、研究、生产、建设、技改、教学等方面的或当地邮局订阅,也可直接与编辑部联系订阅,订单备索。新工艺、新产品、新技术、新设备、新材料。稿源来自全国各条化欢迎订阅!欢迎投稿欢迎刊登广告!工行业,刊登文章突出针对性、实用性、科学性、创造性和效益国内刊号:CN43-1108/TQ邮发代号:42-52性,以解决化工设计和生产中遇到的实际问题。主要特色以化肥和无国际刊号:11003-6490户:湖南化工医药设计院:以化肥和无机化工为主,兼顾化工设计及工程开行招801项目信息报道。以刊登化工工艺技术方面的文章为主,也刊电话:0731-560396013974864498邮编:410007登化工设备、环保治理、给排水、仪表、自控、电气、热工、风、E-mail:hgx@263.net传真:071-5532185技经、土建等方面的文排水地址:湖南长沙市韶山中路398号主要栏目氮肥技术、化肥工业设计总结、生产实践、应联系人:李金阳广告登记:43010004