第19卷第7/8期化學(xué)進(jìn)展Vol 19 No. 7/8200年8月PROGRESS IN CHEMISTRYAug.2007我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望岳國(guó)君武國(guó)慶郝小明(中糧集團(tuán)有限公司生化能源事業(yè)部北京100080)摘要概述了目前國(guó)內(nèi)外燃料乙醇產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。結(jié)合我國(guó)中糧生化能源(肇東)有限公司燃料乙醇裝置,重點(diǎn)介紹了我國(guó)日前的燃料乙醇生產(chǎn)工藝技術(shù)水平、特點(diǎn)以及與國(guó)外的差距。本文從提高燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平、降低生產(chǎn)成本、尋找廉價(jià)非糧原料和開(kāi)發(fā)新生產(chǎn)工藝等幾個(gè)方面,對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展作了展望。關(guān)鍵詞燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)玉米非糧原料中圖分類號(hào):TK6;S216.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-281X(2007)07/8-108407The Status Quo and Prospects of Fuel Ethanol ProcessTechnology in ChinaBio-chemical and Bio-energy Division, China National Cereals, Oils, Foodstuffs ImportExport Corporation Limited, Beijing 100080, China)Abstract The status quo of fuel ethanol industry in the world is reviewed. In this paper, referring to the presentluction situation of fuel ethanol plants, owned by COFCO limited, at Zhao Dong City in Heilongjiang Province,com ethanol process technology in China is highlighted. The difference of com ethanol process technology betweendomestic and abroad is compared. Additionally, the processing technology of fuel ethanol in China using non-grainfeedsocks such as cassava, sorghum and cellulose have been emphasized. The future development of fuel ethanoltechnology is also discussed based on improvement of the fuel ethanol processing technology, reduction of the fuel ethanolhigh cost, and exploitation of new processing technology using cheap feedstocksKey words fuel ethanol; process technology com, non-grain feedsocks近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,社會(huì)與經(jīng)濟(jì)油,推廣使用乙醇汽油狀況最好的國(guó)家是巴西和美可持續(xù)發(fā)展所面臨的能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等問(wèn)題將日益國(guó)。巴西是世界上唯一不使用純汽油作為汽車燃料凸顯,而借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn),推廣使用乙醇汽油是國(guó)家著的國(guó)家。巴西從1975年開(kāi)始實(shí)施“燃料乙醇計(jì)劃力緩解能源、環(huán)境、農(nóng)業(yè)問(wèn)題的一項(xiàng)戰(zhàn)略性舉措。目以甘蔗為原料生產(chǎn)燃料乙醇。1975-1989年政府為前國(guó)內(nèi)各地?cái)M建燃料乙醇項(xiàng)目積極性高漲,但產(chǎn)業(yè)發(fā)展燃料乙醇項(xiàng)目投資了492億美元,提高了生產(chǎn)發(fā)展面臨著提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展水平,降低生產(chǎn)成本,燃料乙醇各個(gè)環(huán)節(jié)的效率,技術(shù)的發(fā)展使巴西燃料開(kāi)發(fā)非糧原料,研究新的生產(chǎn)工藝等諸多挑戰(zhàn)。乙醇生產(chǎn)成本在世界上最低,約合每升0.200.211燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀美元,具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力1。至2001年巴西政府取消了對(duì)燃料乙醇的補(bǔ)貼,完全實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化1.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)推廣玉米乙醇汽油近30年,2006年燃料乙目前世界上已有近20個(gè)國(guó)家推廣使用乙醇汽醇產(chǎn)量首次超過(guò)巴西(1380萬(wàn)噸),達(dá)到收稿:2007年6月通訊聯(lián)系人emal:yueg@cofo,com第7/8期岳國(guó)君等我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望10851460萬(wàn)噸。主要原因首先在于政府的大力支持。醇需要消耗大量的糧食,為此國(guó)家燃料乙醇產(chǎn)業(yè)堅(jiān)1979年,美國(guó)制定了聯(lián)邦政府的“乙醇發(fā)展計(jì)劃”,持發(fā)展非糧燃料乙醇,原料的選擇遵循“因地制宜,并制定了積極的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策。雖然目前美國(guó)燃料非糧為主”的原則。作為國(guó)內(nèi)燃料乙醇行業(yè)的龍頭乙醇生產(chǎn)成本已具備與汽油競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力,但政府仍企業(yè),中糧集團(tuán)承建的中糧廣西20萬(wàn)噸/年木薯乙然給燃料乙醇進(jìn)行補(bǔ)貼。其次在過(guò)去的近20年中,醇項(xiàng)目順應(yīng)了這一趨勢(shì)。該裝置是國(guó)家審批的第5先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用使生產(chǎn)燃料乙醇的成本降低了2/3,個(gè)燃料乙醇生產(chǎn)裝置,也是唯一的非糧作物燃料乙約為每升0.24-034美元1240,這也是燃料乙醇在醇裝置,預(yù)計(jì)200年底可望投產(chǎn)。美國(guó)獲得成功的重要原因。2國(guó)內(nèi)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)燃料乙醇起步較晚,但是發(fā)展迅速,已成為2.1玉米燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平繼巴西、美國(guó)之后世界第三大燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)?！笆衩兹剂弦掖及凑丈a(chǎn)工藝可分為“濕法”與五”期間,國(guó)家發(fā)改委先后建設(shè)了4套燃料乙醇生產(chǎn)“干法”°。對(duì)于專業(yè)的乙醇生產(chǎn)企業(yè),采用技術(shù)手裝置核準(zhǔn)生產(chǎn)102萬(wàn)噸年燃料乙醇,即中糧生段分離出胚芽生產(chǎn)玉米油是必要的,并且工業(yè)生產(chǎn)化能源(肇東)有限公司(10萬(wàn)噸年)吉林乙醇(一乙醇時(shí),只要求玉米淀粉脂肪含量低于1.0%即期30萬(wàn)噸/年),安徽豐原生化(32萬(wàn)噸年),河南天可。因此,“半干法”工藝或“改良濕法”工藝均為冠(30萬(wàn)噸/年),其中除河南天冠使用部分小麥,中可選方案。表1為幾種玉米燃料乙醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)糧肇東使用部分陳化水稻為原料生產(chǎn)燃料乙醇外,劣比較其余全部使用玉米。由于用糧食為原料生產(chǎn)燃料乙表1玉米燃料乙醇生產(chǎn)工藝的綜合比較Table 1 The comparation of different com fuel ethanol processesdry millingmodified dry millingwet millingimproved wet millingCom is dry grinded firstly, After dry grinding, the com After wet grinding, all of the After wet grinding, only cornthen added into water to form germ is removed and com oil isch components is germ is removed and com oil istracted from the germ. Theccharified and starch is liquefied, saccharnly the starch is starch is liquefied, saccharifiedfermented. After distillation and fermented. With the liquefied, saccharified and and fermented, With theand dehydration, 99% ethanol distillation and dehydration, fermented. With distillation distillation and dehydrationis separated from the alcohol. 99% ethanol is separated from and dehydration, 99% ethanol 99% ethanol is separated fromthe alcohol-water solutionis separated from the alcohol- the alcohol-water solutisteeping12 hr under room temperature 36-48 hr under temperature 6-12 hr under temperature50℃65℃com oil( %)DDGS, CODDGS without oil. com oilwithout oilDDGS without oil, corn oill.l-1.218-2l3-1.4vestment由于玉米燃料乙醇技術(shù)首先在美國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化企業(yè)的產(chǎn)品延伸,其中以ADM公司為典型代表,采生產(chǎn)并迅速得到發(fā)展,其經(jīng)濟(jì)效益僅次于巴西的甘用純糖漿發(fā)酵和酵母回用技術(shù),工藝流程如圖1所蔗燃料乙醇。所以有必要介紹一下美國(guó)玉米燃料乙示。醇技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)所在。2000年前美國(guó)共有48個(gè)生產(chǎn)廠家,生產(chǎn)約670211美國(guó)玉米燃料乙醇技術(shù)萬(wàn)噸燃料乙醇。其中產(chǎn)能的60%由濕法生產(chǎn),40%2.1.1.1生產(chǎn)工藝的選擇由干法生產(chǎn)。2005年又新建36個(gè)廠,總數(shù)達(dá)到84美國(guó)“濕法”工藝用于燃料乙醇的生產(chǎn)源于淀粉家,產(chǎn)能較2000年增加約一倍達(dá)到1200萬(wàn)噸。2001086化學(xué)進(jìn)展第19卷recycle叫amm-圓mcnuechanficationyeast recycleprimary distilla}→[即的}一y默madistillationefined distillationSieve fuel ethanol圍1美國(guó)ADM公司玉米燃料乙醇“濕法”生產(chǎn)工藝圖2美國(guó)玉米燃料乙醇“干法”新工藝們Fig1 Com ethanol"wet milling"process in ADMa.Fig.2 The novel com ethanol"dry milling"process in US'7I年生產(chǎn)廠增至125家,產(chǎn)量為1460萬(wàn)噸,產(chǎn)量躍居膜分離的截留物含有長(zhǎng)鏈蛋白質(zhì),干燥后并入玉米世界第一,目前還有在建裝置23家。新建的專業(yè)蛋白粉;浸漬水在進(jìn)入蒸發(fā)器前,先用反滲透膜除去燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)均采用“干法”新工藝。工藝流程57%的水,這樣可大大降低蒸發(fā)所需能耗。以上先如圖2所示(雖然膜分離脫水技術(shù)在能耗方面僅進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的采用降低了燃料乙醇生產(chǎn)的成本,為傳統(tǒng)共沸蒸餾脫水工藝能耗的10%—30%,然而大幅度提高了乙醇產(chǎn)率。由于膜使用壽命和成本等問(wèn)題,美國(guó)大部分裝置仍21.2中糧肇東玉米燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平然沒(méi)有采用,但它是以后的重點(diǎn)發(fā)展方向)。我國(guó)燃料乙醇工藝生產(chǎn)技術(shù)路線以4個(gè)大型生2.1.1.2技術(shù)進(jìn)步所顯現(xiàn)的特點(diǎn)產(chǎn)企業(yè)為代表,其中又以中糧肇東的玉米“半干法”隨著燃料乙醇生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,現(xiàn)在美國(guó)生產(chǎn)工藝較為先進(jìn)。大型燃料生產(chǎn)企業(yè)尤其是2000-2006年新建廠具2.1.2.1生產(chǎn)工藝的選擇有如下特點(diǎn)2:(1)多數(shù)采用大顆粒玉米粉(3m中糧肇東的三期乙醇裝置均采取“半干法粉碎有利于飼料回收);(2)高溫蒸煮(120℃,高溫淀粉工藝”,徹底拋棄了“濕法”或“改良濕法”的浸泡過(guò)酶),采用同步糖化發(fā)酵工藝,從2005年開(kāi)始采用無(wú)程流程進(jìn)一步簡(jiǎn)化減少了一次水用量。同時(shí)“半蒸煮工藝(低溫淀粉酶),大大降低了能耗;(3)酵母千法“又克服了“干法”提油困難的缺點(diǎn),玉米油收率回用發(fā)酵技術(shù);(4)固定化酵母,流化床反應(yīng)器發(fā)酵巳接近“改良濕法”,在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上更加合理?！鞍爰夹g(shù);(5)廣泛實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制,應(yīng)用連續(xù)發(fā)酵過(guò)千法”工藝與“濕法”工藝相比具有流程短、設(shè)備投資程,并采用C系統(tǒng)(原位循環(huán)清洗發(fā)酵罐的原位清少,能耗低和無(wú)浸泡等優(yōu)點(diǎn),其優(yōu)勢(shì)明顯,值得推廣。洗系統(tǒng))。濕法加工技術(shù)的新趨勢(shì)主要涉及加酶濕21.22生產(chǎn)工藝特點(diǎn)法加工和膜分離技術(shù)的應(yīng)用。加酶濕法加工的優(yōu)點(diǎn)中糧肇東二期乙醇裝置產(chǎn)量18萬(wàn)噸/年,由廣是浸漬時(shí)間短投資小、耗能低用水量大大減少,而東華達(dá)公司設(shè)計(jì)、天津大學(xué)改造完成。該工藝流程且酶可反復(fù)使用;其主要缺點(diǎn)是酶價(jià)太高。膜分離的技術(shù)特點(diǎn)為:半干法粉碎、雙酶法液化糖化、半連技術(shù)的應(yīng)用為浸漬水的分離和利用打開(kāi)了新的途續(xù)濃醪發(fā)酵五塔差壓精餾分子篩變壓吸附脫水、經(jīng)。浸漬水的膜分離一般包括兩個(gè)過(guò)程:浸漬水經(jīng)利用廢熱蒸氣處理廢醪液和離心清液回配等。噸無(wú)第718期岳國(guó)君等我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望l087·水燃料乙醇(99.5%)玉米單耗33噸,水耗約872.1.32離心清液回配量偏低噸(主裝置),蒸氣消耗48噸(主裝置),飼料乙醇比美國(guó)企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)50%以上甚至100%酒糟清為77%,能量輸出輸人比為1.09;三期裝置產(chǎn)量15液的回用,而我國(guó)中糧生化能源(肇東)有限公司回萬(wàn)噸/年,引進(jìn)的美國(guó) Delta-T公司的技術(shù),由康泰斯配量?jī)H達(dá)到30%。吉林燃料乙醇公司開(kāi)始則沒(méi)有Chemtex)公司設(shè)計(jì),采用玉米半干法生產(chǎn)乙醇。噸回配工序?qū)㈦x心清液白白蒸發(fā)掉,既浪費(fèi)了能源、無(wú)水燃料乙醇(99.5%)玉米單耗3.18噸新鮮水耗資源,又污染了環(huán)境,后來(lái)生產(chǎn)中又補(bǔ)加“循環(huán)回配”僅為166噸(主裝置),蒸氣消耗33噸(主裝置),這道工序。其他兩個(gè)燃料乙醇廠的回配量也僅飼料乙醇比為87%。此裝置技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,國(guó)在25%—30%之間。際先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。2.1.3.3DDCS產(chǎn)品的質(zhì)量2.13國(guó)內(nèi)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)與美國(guó)的差距美國(guó)DDS產(chǎn)品是重要的牛飼料組分,其經(jīng)濟(jì)分析國(guó)內(nèi)大型燃料乙醇裝置與美國(guó)燃料乙醇裝效益較好,沖抵后可以使燃料乙醇的每升生產(chǎn)成本置生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)存在以下差距:(1)美降低0美元。而國(guó)內(nèi)DDcs產(chǎn)品的質(zhì)量則是燃料國(guó)的裝置高溫液化時(shí)間短(104℃,6min左右)、均進(jìn)乙醇廠面臨的一個(gè)難題。由于國(guó)內(nèi)裝置離心清液回行真空閃蒸降溫,國(guó)內(nèi)裝置有的噴射液化溫度不高配量偏低,導(dǎo)致蒸發(fā)濃縮混入酒糟做飼料的清液部(95-100℃),也沒(méi)有類似美國(guó)的預(yù)液化、后液化過(guò)分—糖漿量增加,引起DDCS產(chǎn)品顏色變深,影響程;美國(guó)裝置進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)是采用高質(zhì)量復(fù)合其外觀及價(jià)格。如果提高回配比例,雖然可以使加液化酶直接取消噴射液化步驟,在85℃下液化,同飼料部分的糖漿量減少,降低能耗使DDCS產(chǎn)品樣達(dá)到很好的液化效果,這樣無(wú)論從設(shè)備投資還是顏色變淺,符合質(zhì)量要求。但是回配量增加會(huì)引起能耗方面都是顯著降低了成本。(2)美國(guó)大部分企活細(xì)菌的污染和發(fā)酵醪液黏度增加等不利因素,導(dǎo)業(yè)取消了糖化工序,直接進(jìn)入邊糖化邊發(fā)酵工序,其致發(fā)酵指標(biāo)降低,產(chǎn)酒率下降,對(duì)發(fā)酵過(guò)程帶來(lái)破壞益處是工藝簡(jiǎn)捷,避免了60℃糖化罐中耐高溫產(chǎn)酸性影響。這是一個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)提升問(wèn)題,美國(guó)企業(yè)雜菌的積存與危害。同步糖化發(fā)酵工藝可有效地解的裝置中這些問(wèn)題都是不存在的。決營(yíng)養(yǎng)過(guò)度造成的酵母菌過(guò)快生長(zhǎng)、同時(shí)大量消耗2.2非糧燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平糖分產(chǎn)生的乙醇又影響了酵母菌代謝的反饋抑制問(wèn)目前真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)非糧燃料乙醇題。在發(fā)酵罐中,糖被限量供應(yīng)并立即發(fā)酵,避免了的原料有甘蔗、紅薯、木薯。甜高粱、秸稈纖維素乙糖對(duì)酶水解的抑制作用,從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵過(guò)程的高醇大都處于中試研究階段酒分;而國(guó)內(nèi)裝置則都繼續(xù)保持了糖化這道獨(dú)立的221甘蔗燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平工序。(3)美國(guó)裝置多釆用連續(xù)濃醪發(fā)酵工藝,酵母在非糧燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)中,巴西的甘蔗燃料可以回用2—3次,顯著降低了生產(chǎn)成本,而國(guó)內(nèi)多乙醇技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,乙醇成本僅為每升02采用半連續(xù)濃醪發(fā)酵,且沒(méi)有采用酵母回用技術(shù)。美元左右。目前巴西的乙醇廠采用間接發(fā)酵和連續(xù)此外雖然國(guó)內(nèi)也引進(jìn)或仿制研發(fā)了相應(yīng)的生產(chǎn)發(fā)酵兩種工藝,酵母均被分離出繼續(xù)回用。其成熟工序,但是由于沒(méi)有掌握核心技術(shù)或技術(shù)設(shè)計(jì)存在醪乙醇濃度可達(dá)8%-11%,乙醇得率為92%差距,在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中暴露出諸如生產(chǎn)性能指93%,發(fā)酵時(shí)間縮短至6-10h,導(dǎo)致酵母一天可回用標(biāo)偏低、能耗偏高和副產(chǎn)品質(zhì)量偏低等缺點(diǎn),導(dǎo)致生3次,并且連續(xù)運(yùn)行200天"。其能量輸出輸入比產(chǎn)成本的升高。平均為8,最佳值為102.1.3.1濃醪發(fā)酵醪液酒分含量偏低我國(guó)南方甘蔗資源豐富,但由于我國(guó)人口眾多,高濃度酒精發(fā)酵工藝具有高發(fā)酵率、高轉(zhuǎn)化率、蔗糖需求量大,企業(yè)直接生產(chǎn)蔗糖利潤(rùn)高于生產(chǎn)燃低殘?zhí)呛凸?jié)約能源等特點(diǎn),可大幅度增加產(chǎn)量,顯著料乙醇,所以國(guó)內(nèi)甘蔗燃料乙醇技術(shù)始終沒(méi)有得到提高經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)企業(yè)濃醪發(fā)酵酒精濃度普遍可發(fā)展。達(dá)15%(v/v)以上,而國(guó)內(nèi)濃醪發(fā)酵酒精濃度僅為2.2.2木薯/紅薯燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平11%-12%(v/)。經(jīng)實(shí)際測(cè)算,每提高1%的發(fā)酵木薯/紅薯生產(chǎn)燃料乙醇除了前期預(yù)處理階段醪酒分(玉米為原料),噸酒精收益約為30-40元;與玉米燃料乙醇不同外,其他工序都可以借鑒。木酒精生產(chǎn)企業(yè)中酒精含量每提高1%,能耗下降薯/紅薯的DDGS營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低,通常都用于做沼氣或3%,整體經(jīng)濟(jì)效益提高3%,。者肥料,并且木薯/紅薯淀粉加工工藝耗水量大,后1088化學(xué)進(jìn)展第19卷期的污水處理難度加大6。畝產(chǎn)5(包括莖、葉),錘度16左右。與廣西輕工業(yè)國(guó)內(nèi)木薯燃料乙醇大規(guī)模生產(chǎn)以中糧廣西項(xiàng)目科學(xué)研究院合作進(jìn)行了甜高粱榨汁液態(tài)發(fā)酵中試試(每年20萬(wàn)噸)的技術(shù)最具有代表性,它技術(shù)起點(diǎn)驗(yàn),采用類似甘蔗糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)乙醇工藝,榨汁發(fā)酵高,汲取了近些年來(lái)各廠技術(shù)改造的成果。其工藝24-40h后,成熟醪液乙醇含量達(dá)12%(v/v),其中特點(diǎn):原料預(yù)處理采用干法風(fēng)送二級(jí)粉碎、濕法泵可發(fā)酵糖利用率超過(guò)95%。送、粉漿回流拌料工藝;生產(chǎn)中采用雙酶法中溫噴射在黑龍江省樺川縣樺川四益公司建設(shè)了年產(chǎn)液化、無(wú)糖化大罐濃醪間歇發(fā)酵、多塔多耦合差壓精5000乙醇能力的甜高粱莖稈固體發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)餾和分子篩變壓脫水等工藝;酒精糟液的綜合利用示范工程。中糧集團(tuán)、清華大學(xué)和內(nèi)蒙古五原縣政則采用國(guó)際先進(jìn)的lC反應(yīng)器處理廢水,副產(chǎn)沼氣回府合作也進(jìn)行了固態(tài)發(fā)酵燃料乙醇試驗(yàn),縮短固態(tài)鍋爐燃燒,進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn),實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)可持發(fā)酵時(shí)間至44h,可發(fā)酵糖利用率超過(guò)90%。續(xù)發(fā)展。以上先進(jìn)工藝的采用使木薯燃料乙醇生產(chǎn)224纖維素燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平的能耗、水耗、物耗及污水排放等指標(biāo)都接近或達(dá)到用秸稈纖維素生產(chǎn)乙醇是一個(gè)備受國(guó)內(nèi)外關(guān)注國(guó)際先進(jìn)水平。以乙醇純度995%為標(biāo)準(zhǔn),按木薯的研究,目前世界上還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。美國(guó)干淀粉含量6%的標(biāo)糧計(jì)算,原料消耗低于3.05t;國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)在纖維素生產(chǎn)乙醇耗新鮮水低于12.πt;木薯燃料乙醇能耗折標(biāo)煤低于技術(shù)研究方面走在世界的前列。它采用稀酸處理已500kg;蒸氣消耗降至1.8tt乙醇;廢水達(dá)到國(guó)家排粉碎的玉米秸稈,其玉米秸稈單耗為3.75U/t乙醇放標(biāo)準(zhǔn),具備推廣的價(jià)值。水耗為72t乙醇,蒸氣消耗為48tt乙醇,總能耗2.2.3甜高梁燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平為750.4kg標(biāo)煤/乙醇。同時(shí)美國(guó)為了在2012甜高梁與甘蔗類似,都可以榨取糖汁發(fā)酵生產(chǎn)年實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇在價(jià)格上與汽油具有競(jìng)爭(zhēng)力,并乙醇。由于巴西甘蔗燃料乙醇技術(shù)成熟且先進(jìn),使且10年內(nèi)減少20%的汽油消耗的目標(biāo),2007年2月國(guó)外對(duì)甜高梁燃料乙醇研究較少;國(guó)內(nèi)最近幾年由美國(guó)能源部(DOE)宣稱在未來(lái)4年中將斥資385于燃料乙醇工業(yè)的興起,企業(yè)在甜高梁燃料乙醇的億美元,新建6個(gè)燃料乙醇精煉廠發(fā)展以纖維素為研究方面也投入不少精力,但多處于中試階段。甜原料生產(chǎn)燃料乙醇的商業(yè)化技術(shù),預(yù)計(jì)所有裝置全高梁燃料乙醇生產(chǎn)的最大問(wèn)題是保持甜高梁糖分的荷生產(chǎn)時(shí),纖維素乙醇產(chǎn)量將達(dá)到13億加侖。具貯存技術(shù)。2006年中糧集團(tuán)在內(nèi)蒙古五原縣及山體工藝技術(shù)及投資情況如表2所示東陽(yáng)信縣分別進(jìn)行了甜高粱種植及貯存試驗(yàn),平均表2美國(guó)能源部纖維素乙醇裝置的商業(yè)投資部署Table 2 The US Department of Energy(DOE)cellulose to ethanol plant commercial development awards 9.awardeeprocess utilized40% capitalethanol productionsaward/gallonscommitment(million gala)ethanol producedAbengoa Bioenergythermochemical enzymatic$76-millionl1.4Biomass, Kansas(700 ton feedstock per day)ALICO, Inc. ofthermochemical/fermentations33-nillion4.71LaBelle. Florida(770 ton feedstock per day)BlueFire Ethanol, inc$40-millice2.11of Irvine California(700 ton feedstock per day)Broin Companies of Siouxenzyme80-million3l32.56ogen Biorefinery PartnersS80-millionLlC, of Arlington, Virginia(700 ton feedstock per day)Range Fuels of Broomfield576-millionColorado(1 200 ton feedstock per day)從表中可以看出美國(guó)政府在纖維素乙醇方面投國(guó)內(nèi)中糧集團(tuán)在這方面也做了大量的工作,中資及補(bǔ)貼是巨大的,而工藝路線研究主要集中在熱糧集團(tuán)500/年纖維素乙醇試驗(yàn)裝置采用纖維素酶化學(xué)分解、酶解及濃酸水解3個(gè)方面,該項(xiàng)計(jì)劃將極解技術(shù),于2006年11月22日一次投料試車成功,大地促進(jìn)纖維素燃料乙醇生產(chǎn)工藝及技術(shù)的發(fā)展。噸乙醇消耗7噸玉米秸稈,纖維素酶解轉(zhuǎn)化率達(dá)到第718期岳國(guó)君等我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望108992%成熟醪酒分為5%纖維素出酒率為377%,業(yè)化生產(chǎn)的連續(xù)性之間的矛盾;(3)固體發(fā)酵中的高蒸氣消耗7u乙醇,總能耗折標(biāo)煤1010kg/t乙醇實(shí)產(chǎn)菌種和高效發(fā)酵反應(yīng)器。驗(yàn)結(jié)果顯示各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期的先進(jìn)水平。開(kāi)展纖維素乙醇的研究可以緩解糧食和能源緊該裝置在世界上首次采用連續(xù)汽爆技術(shù)用于纖維素張,根本解決燃料乙醇的生產(chǎn)原料問(wèn)題。纖維素乙生產(chǎn)乙醇其中酶制劑由中糧集團(tuán)與丹麥諾維信公醇可減少70%—90%溫室氣體排放,顯著改善環(huán)司合作。下一步中糧集團(tuán)將在進(jìn)一步優(yōu)化和完善中境,是燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向。但用纖維素試基礎(chǔ)上,抓緊開(kāi)展萬(wàn)噸級(jí)示范裝置工藝包設(shè)計(jì),為生產(chǎn)乙醇是一個(gè)世界性的難題,最主要的問(wèn)題是生纖維素制乙醇產(chǎn)業(yè)示范奠定基礎(chǔ)。產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米燃料乙醇。它在(1)清潔高效3燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向的原材料預(yù)處理技術(shù),(2)纖維降解酶系成本高效生產(chǎn)技術(shù),(3)發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化,(4)半纖維素降解糖的合燃料乙醇目前的價(jià)格比汽油貴約1000元/t,且理利用和木質(zhì)素高值化利用等方面都有待于進(jìn)一步傳統(tǒng)酒精生產(chǎn)方法環(huán)境污染嚴(yán)重。因此如何采用新的技術(shù)突破m,預(yù)計(jì)其真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,即使在技術(shù)提高化工單元生產(chǎn)效率降低能耗降低生產(chǎn)成美國(guó)也至少需要3-5年的時(shí)間。本,同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染,是企業(yè)迫在眉睫的問(wèn)題。而國(guó)家限制玉米燃料乙醇,大力提倡非糧燃料結(jié)束語(yǔ)乙醇,因此尋找廉價(jià)原料,研究新的生產(chǎn)工藝成為未綜上所述,燃料乙醇的應(yīng)用可以帶來(lái)巨大的經(jīng)來(lái)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。在非糧原料中,濟(jì)、環(huán)境和杜會(huì)效應(yīng)。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)與工程技木薯/紅薯甜高粱都是過(guò)渡性的替代原料,最終纖術(shù)的不斷發(fā)展高產(chǎn)菌株的獲取越來(lái)越簡(jiǎn)單發(fā)酵工維素乙醇則是未來(lái)的發(fā)展方向。藝也得到不斷改進(jìn)諸如纖維素乙醇生產(chǎn)成本高糧31改進(jìn)原有技術(shù),減少污染,降低生產(chǎn)成本食乙醇出酒率低、薯類乙醇污染大成本高等目前存國(guó)內(nèi)玉米燃料乙醇生產(chǎn)成本隨玉米原料的價(jià)格在的問(wèn)題都將逐步解決,這些都為燃料乙醇的大規(guī)變化而波動(dòng),目前約為美國(guó)燃料乙醇成本的1.5-模生產(chǎn)提供了技術(shù)保證。今后燃料乙醇的研究領(lǐng)域20倍這可歸因于美國(guó)玉米種植技術(shù)及燃料乙醇和應(yīng)用范圍將會(huì)不斷擴(kuò)展,其在可再生燃料市場(chǎng)中生產(chǎn)技術(shù)水平的提高引起的生產(chǎn)成本降低。結(jié)合國(guó)將占主要地位。外技術(shù)進(jìn)步的歷程,國(guó)內(nèi)玉米燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)的重點(diǎn)任務(wù)是:(1)同步糖化濃醪發(fā)酵技術(shù);(2)無(wú)參考文獻(xiàn)蒸煮生料發(fā)酵工藝;(3)研究耐高溫、高滲、高乙醇濃1Howes T. Biofuels for Transport: An International度的酵母菌株提高發(fā)酵濃度、溫度和速度;(4)醇水2]張以祥(-gYx),曹湘洪(CoXH),史濟(jì)春(shJC)膜分離技術(shù)的研究;(5)離心清液回配技術(shù);(6)高附燃料乙醇與車用乙醇汽油( Fuel Ethanol and Ethanol Gasoline加值產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。for Motor Vehicles).北京:中國(guó)石化出版社( Beijing:Chin盡管木薯乙醇生產(chǎn)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展和積累了豐Petrochemical Press),2004富經(jīng)驗(yàn),但要進(jìn)一步降低成本除了類似上述玉米燃[310060.hp/w,ch,weh,p?H料乙醇生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)外,仍有不少重大科研問(wèn)題,包[4]A. IEA Bioenergy Implementing Agreement,ak27Fnl括:(1)穩(wěn)定、高產(chǎn)的木薯品種和種植技術(shù);(2)薯類Report, by(S&T)2 Consultants Inc. 2000乙醇污水處理及廢渣的高值化利用的問(wèn)題等。5]嚴(yán)密(YanM).糧食與食品工業(yè)( Cereal Food Industry),32尋找廉價(jià)原料,研究新的生產(chǎn)工藝2006,13(3):55從未來(lái)趨勢(shì)看,發(fā)展燃料乙醇要從糧食為主的[61謝林(XxeL),呂西軍(LaX)玉米酒精生產(chǎn)新技術(shù)(me原料路線向非糧轉(zhuǎn)變,即重點(diǎn)開(kāi)發(fā)利用“不與人爭(zhēng)New Production Technology for the Corn Alcohol).北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社( Beijing; Ching Light Industry Pre),2001l糧、不與糧爭(zhēng)地”,且經(jīng)濟(jì)性較好的薯類、甜高粱及纖[7]張緒霞( Zhang x),董海洲( Dong H Z),侯漢學(xué)(HmH維素等資源,形成非糧為主的原料結(jié)構(gòu)。針對(duì)非糧),劉傳富(LuCF).糧食與油脂( Cereals&Ols),2006原料燃料乙醇亟需解決以下問(wèn)題:2:7-9甜高梁燃料乙醇工藝應(yīng)注重解決:(1)穩(wěn)定、高[8】王WagW),賈樹(shù)(lSB),伴曉芳(TwxF,酒( Liquor-Making),2006,33(1):55-56產(chǎn)的甜高梁秸稈品種和種植技術(shù);(2)保持甜高梁秸[9] Krishnan M S,Tdrr, Davison B H, Nghiem N F稈糖分的貯存技術(shù),以緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性和工Bioresource Technology, 2000. 75: 99-1051090化學(xué)進(jìn)展第19卷[10]賈樹(shù)彪(JaSB),李盛賢(LSx),吳國(guó)峰(WGF).新編16]王文泉(Wa嗎gWQ),葉劍秋(YeJQ),李開(kāi)綿(LKM),朱酒精工藝學(xué)( The New Alcohol Production Technology).北京文麗( Zhu W L).熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)( Chinese Joumal of Trop化學(xué)工業(yè)出版社( Beijing:ChAgriculture),2006,26(4):44-49[]呂欣(Lx),毛忠貴(MaZG).糧食與油脂( Joumal a[17]陳立勝( Chen l s),潘瑞堅(jiān)(PanR).廣西輕工業(yè)( GuangriCereale&Ols),2002,12:27-28Jourmal of Light Industry), 2007, 1: 24-25[12 RFA. From Niche to Nation-Ethanol Industry Outlook 2006. 2006[18] Aden A, Ruth M, Ibsen K, et al. NREL/TP-510-32438 2002[3]黃平( Huang P),曹健君(caJ),張肖克( Zhang X K),姜1] US Department of Energy. DOE Selects Six Cellulosic Ethanol螢( Jiang Y).釀酒科技( Liquor-Making Science& Technology),Plants for up to 5385 Million in Federal Funding. [2007-07-06][4]馬煜(MY).中國(guó)石油石化( China petrochem),200,12:[20] Sreenath h K, Koegel R G, Moldes A B,el.Phes52-53Biochemistry,2001,36:11991204[15]Macedo I C. Greenhouse Gas Emissions in the Production and Use [21] Hamelinck C, Faaij A P C. Report NWS-E-2003-55, Utrechtof Ethanol in Brazil: Present Situation(2002), Prepared forSecretariat of the Environment. 2003, Sao Paulo[22] Wyman C E. Trends in Biotechnology, 2007. 25: 153-157