第30卷第2期化工科技市場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(nèi)涵,現(xiàn)有技術(shù)水平,急待解決的問題及發(fā)展前景關(guān)鍵詞:甜高粱;燃料乙醇;可再生能源中圖分類號(hào):TQ223.122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào):1009-4725(2007)-02-0001-0The statement about sweet sorghum--fuel ethanol industryCai ZushanBeiing Taitiandi Energy Technical Development Co. Lad., ChinaAbstract: 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(jī)以及隨之而來的石油以立法的形式鼓勵(lì)包括燃料乙醇在內(nèi)的生物質(zhì)液體價(jià)格上漲,使得架在汽車輪子上的美國社會(huì)認(rèn)識(shí)到燃料的發(fā)展。開發(fā)可再生能源的重要,應(yīng)運(yùn)而生的生物質(zhì)利用在十一五規(guī)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(xiàng)新興的科第四節(jié)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(kuò)大生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)能力日]指出:結(jié)束我們對(duì)化石燃料的依賴將是美國和的內(nèi)容。開發(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570萬輛汽車的中國也感到了能源供應(yīng)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(rèn)知甜高粱燃料乙醇設(shè)4個(gè)利用陳化糧生產(chǎn)燃料乙醇的定點(diǎn)生產(chǎn)廠,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t。由于沒有足夠的陳化糧資源,解決的問題2050年全年僅生產(chǎn)燃料乙醇7135萬10當(dāng)定點(diǎn)燃2什么是甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)料乙醇廠不得不使用新糧來生產(chǎn)乙醇時(shí),人們才開始真正領(lǐng)悟到:中國以占世界7%的可耕地養(yǎng)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(jì)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)燃料乙醇以滿足能源的需求近纖維和燃料乙醇汽油的調(diào)制,銷售。它涉期內(nèi)還很難實(shí)現(xiàn)。及育中國煤化工粉、多聚糖、低聚糖化學(xué)CNMHG工技術(shù)。這是一個(gè)1我國的可再生能源政策系統(tǒng)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發(fā)提供生物質(zhì)乙醇的化工科技市場第30卷第2期朝陽產(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?jǐn)?shù)為63%~65%,與料玉米的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近,它可以被加工成可口的研究問題必須從實(shí)際出發(fā)。中國人均可耕地面用高粱酒,也可以用來生產(chǎn)燃料乙醇,也可以從中積僅1.5畝左右相當(dāng)于世界人均數(shù)量的45%。提取高粱色素或生產(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(shù)的25%。此織、日化、食品等工業(yè)部門。外,鹽堿地的面積有一億余畝[即6.7百萬公頃],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,用它來生產(chǎn)燃料乙醇解錘度為15~2Bx。本公司完成了“十五”863計(jì)劃決能源問題,豈不是好事。項(xiàng)目的另一項(xiàng)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(nóng)民爭糧’的指括起來說甜高粱莖稈的加工有2種方法:示原則,完成了“十五”863計(jì)劃項(xiàng)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(yù)處甜高粱培育及能量轉(zhuǎn)換技術(shù)研究,目前已達(dá)到的成理,調(diào)溫、調(diào)營養(yǎng)鹽含量,接種進(jìn)行固定化酵母連續(xù)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(qū)種植,莖稈高3~5m,莖粗學(xué)石油化工開發(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,高粱籽粒產(chǎn)量水,得到乙醇含量為9.5%的乙醇。這種方法適宜300-400kg,這是一種能在鹽堿地生長的糧稈兼收大規(guī)模生產(chǎn),投資比較大,莖稈原料的運(yùn)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(nóng)采用現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù),每3.3~3.5t籽?？缮a(chǎn)村不發(fā)達(dá)地區(qū)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(yùn)輸?shù)骄s的鹽堿地種植甜高粱,可以從中得到220萬t乙醇,總廠,進(jìn)一步精餾脫水,得到乙醇。870萬t絕干纖維,300萬t高粱籽粒?？梢钥隙ǖ貙⑷舾蓚€(gè)生產(chǎn)粗乙醇的小廠分散到甜高粱種植說,甜高粱是一種可再生的、有待大力開發(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(chǔ)作物甜高粱制取乙醇是一種符合國情的、安全的能存和運(yùn)輸,這樣就解決了大量莖稈原料的運(yùn)輸和儲(chǔ)源供應(yīng)產(chǎn)業(yè)。存問題。把這種接近種植基地的粗乙醇加工小廠與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(shù)萬噸的燃料乙醇精餾總廠相結(jié)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(yàn)的示范工程,已具備商業(yè)甜高粱是C4作物,光合能力強(qiáng)。本公司通過化的水平十幾年的遺傳雜交育種工作,完成了“十五”863計(jì)4.4甜高粱莖稈纖維的乙醇生產(chǎn)劃項(xiàng)目的一項(xiàng)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(zhuǎn)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397%的纖維素干旱的“醇甜系列”高能作物雜交甜高粱新品種。半纖維素和2252%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中國煤化工素結(jié)構(gòu)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CNMHG形式的結(jié)合,一起構(gòu)將在建立大型育種基地的基礎(chǔ)上,進(jìn)行包括太空變成了植物細(xì)胞壁物質(zhì)。在開發(fā)植物纖維生產(chǎn)燃料乙異育種在內(nèi)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:甜高粱燃料乙醇產(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)專營的技術(shù)關(guān)卡,它的儲(chǔ)運(yùn)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,新銷售網(wǎng)絡(luò)的建立還須有賴于原有的汽留木素的原生態(tài),為木素高附加值的產(chǎn)品加工奠定油銷售體系的協(xié)助。因此,這是一個(gè)不可或缺的產(chǎn)基礎(chǔ),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)化所面臨的問題植物纖維是通過水解的方法生產(chǎn)乙醇的,這是盡管“可再生能源法”已出臺(tái),并已確定2006當(dāng)今世界上最具挑戰(zhàn)性的前沿工程之一,估計(jì)要經(jīng)年1月開始實(shí)施,可再生能源規(guī)劃中已囊括。同時(shí),過若干年以后才可能投入商業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)在,國內(nèi)甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)已得到國際和國內(nèi)社會(huì)的認(rèn)外都在大力進(jìn)行研究?？?《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、不同濃度的酸不同的液比,分段水解等方藍(lán)天獎(jiǎng)。但是,在產(chǎn)業(yè)化的過程中還面臨以下問題。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(jì)扶持政策未落實(shí)州的 Springfield,投資建設(shè)的第一家木材水解廠到前首先,國家對(duì)4個(gè)定點(diǎn)廠燃料乙醇的補(bǔ)貼是這蘇聯(lián)二戰(zhàn)以后建成的40多座水解廠,再到我國年產(chǎn)幾家企業(yè)賴以生存的經(jīng)濟(jì)支柱,對(duì)于國家來說這種5000t乙醇的南岔木材水解廠,它們都是采用酸水補(bǔ)貼是一種“多贏”之舉,起到一種“先予后得”的調(diào)解法。這些方法的共同缺點(diǎn)是糖產(chǎn)率不高,對(duì)設(shè)備控效果。此外,國家對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)實(shí)行的財(cái)政補(bǔ)的腐蝕性大,從而提高了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。貼,并不應(yīng)視為財(cái)政支出中的增量補(bǔ)貼,而是我國在近幾十年來,隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展,為酶水加入WTO前對(duì)糧食出口補(bǔ)貼的一種合法代替和置解開辟了廣闊的前景,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(jié)給國家創(chuàng)造收入。葡萄糖的一組酶的總稱,一般認(rèn)為主要包括3類酶在‘十一五規(guī)劃“第十二章優(yōu)化發(fā)展能源工業(yè)組分:內(nèi)切型葡聚糖酶(EG)、外切型葡聚糖酶第四節(jié)大力發(fā)展可再生能源”中提到:實(shí)行優(yōu)惠的(CBH)、B-葡萄糖苷酶(CB)。在纖維素水解過程財(cái)稅,投資政策和強(qiáng)制性市場份額政策,鼓勵(lì)和消費(fèi)中,首先EG在纖維素?zé)o定形區(qū)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(fèi)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(xì)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B-葡萄糖苷酶將纖維二糖分解為葡萄糖。現(xiàn)展。我國利用非糧食原料生產(chǎn)的達(dá)標(biāo)燃料乙醇的市在已經(jīng)達(dá)到這樣的水平,纖維素通過酶的作用可以場準(zhǔn)入問題急待解決步酶解成乙醇,也可以2步即:先酶解成葡萄糖,5.2缺乏對(duì)國家能源供應(yīng)承擔(dān)責(zé)任的大企業(yè)的領(lǐng)然后再將葡萄糖酶解成乙醇。特別應(yīng)該指出的是,軍者基因重組生物技術(shù)的出現(xiàn),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(tǒng)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)集成沒有一個(gè)領(lǐng)軍的大企業(yè)提高乙醇產(chǎn)率作出了貢獻(xiàn)。可以這樣說,對(duì)于酶法是很難使產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作起來的。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(duì)國家能源供應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任感和對(duì)開發(fā)生攻方向。物質(zhì)可再生能源重要性的認(rèn)識(shí),以及對(duì)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(rèn)知程度,對(duì)國家能源供應(yīng)承擔(dān)責(zé)任的大過關(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)相當(dāng)這個(gè)領(lǐng)軍角色。上應(yīng)用,從而提高了現(xiàn)有甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)整體5.3中國煤化工的經(jīng)濟(jì)效益CNMHG新興的朝陽產(chǎn)業(yè)4.5燃料乙醇汽油的調(diào)制及銷售網(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(duì)燃料乙醇汽油有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),這是括世界級(jí)的植物纖維燃料乙醇生產(chǎn)課題。國外對(duì)新4化工科技市場第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(dāng)人們置于即將結(jié)束對(duì)化石資源萬般依賴的今內(nèi)對(duì)于這個(gè)問題已有認(rèn)識(shí)天,正視人類可持續(xù)發(fā)展的危機(jī),去開發(fā)可再生能源54缺乏對(duì)全國甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)基地的規(guī)劃的明天的時(shí)候開拓者是需要膽識(shí)和魄力需要政府根據(jù)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。克服急功近利和大轟大嗡,國規(guī)劃甜高粱種子培育基地,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。醇加工產(chǎn)業(yè)建設(shè)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,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(xiàn):現(xiàn)在,甜高粱燃料乙醇產(chǎn)業(yè)先驅(qū)已有一定的規(guī)[1 Office of Technology Assessment, A Technical Memorandum模,在黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙、山東、山西新疆等省都有Gasohol", Congress of the United States, Washington, D, c種植基地和加工廠,甜高粱乙醇的生產(chǎn)能力達(dá)到年sp,,1979產(chǎn)2萬t。[2] A Challenge We Must Meet, Chemical and Engineering News在有關(guān)生物質(zhì)能技術(shù)開發(fā)權(quán)威部門編制的“十Washington, D, C, March, 15, 2004五”科技計(jì)劃項(xiàng)目可研報(bào)告中,預(yù)期甜高梁燃料51中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要乙醇生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范將建6個(gè)點(diǎn),[4]怎樣看待糧食上漲人民日?qǐng)?bào),2004,2,24[5]高培基,曲音波,王祖農(nóng)纖維素酶解過程的分析和測定[J]生產(chǎn)12萬t甜高粱燃料乙醇。這是近期要實(shí)現(xiàn)的生物工程學(xué)報(bào),1988,4(4):324目標(biāo)。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(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)技才能的大舞臺(tái),一個(gè)充滿商機(jī)的樂園,一個(gè)能為國家能源供應(yīng)出力的產(chǎn)業(yè)?？梢赃@樣設(shè)想,當(dāng)甜高粱收稿日期:200-12-18燃料乙醇產(chǎn)業(yè)接近205年中國甘蔗種植面積作者簡介:蔡祖(199-),男教投,高級(jí)工程師。主要從事林產(chǎn)97.3萬公頃甘蔗產(chǎn)量8760萬t的時(shí)候,這個(gè)產(chǎn)化工和生物燃料的技術(shù)研究與開發(fā)工作。業(yè)就算形成了。以軋見幾從且綜合信息《化工結(jié)晶過程原理及應(yīng)用》一書出版化工結(jié)晶過程已成為人們十分關(guān)注的技術(shù),在泛。此書共分三篇二十一章并設(shè)有化工結(jié)晶常用數(shù)化學(xué)工業(yè)中是重要工藝過程之一?！痘そY(jié)晶過程據(jù)附錄和內(nèi)容索引,閱讀方便。原理及應(yīng)用》一書,2006年由北京工業(yè)大學(xué)出版社此書理論聯(lián)系實(shí)際,內(nèi)容系統(tǒng)、全面。編寫十分出版發(fā)行。全書60萬字,從三個(gè)方面講述了化工結(jié)精細(xì),糾正了以往同類書中的錯(cuò)漏和不妥之處,使之晶過程原理及應(yīng)用。首先講述了化工結(jié)晶的理論基成為本專業(yè)中更加完美的精品圖書。作者大都為大礎(chǔ),從物化原理到結(jié)晶過程技術(shù)機(jī)理進(jìn)行了全面論家所熟悉的化工結(jié)晶方面的老專家。述;第二篇講述了化工結(jié)晶的工藝過程技術(shù)的應(yīng)用。本書對(duì)從事工業(yè)結(jié)晶和化工生產(chǎn)、教學(xué)、設(shè)計(jì)、在應(yīng)用篇中對(duì)化工結(jié)晶過程所涉及的生產(chǎn)領(lǐng)域,全研究的技術(shù)人員及大專院校師生均有學(xué)習(xí)參考價(jià)面闡述了從原理到設(shè)備設(shè)計(jì)及過程控制等方面的內(nèi)值。本書也可作為高校本科和研究生教材。容。尤其是以結(jié)晶在無機(jī)鹽、堿生產(chǎn)為重點(diǎn)實(shí)例,更化北京工業(yè)大學(xué)出版社加詳盡地講述了生產(chǎn)過程中的結(jié)晶原理和設(shè)備。所專中國煤化工涉及的化工產(chǎn)品有無機(jī)鹽、堿、化肥、醫(yī)藥、橡膠、有CNMHG機(jī)和高分子、膠結(jié)材料及水的凈化等,內(nèi)容十分廣