国内燃料乙醇生产技术水平
国内新能源产业发展现状
国内新能源产业发展现状1 发展现状1.1产业规模（1）我国新能源总体利用规模较小，但发展迅速，潜力巨大总体来讲，目前国内新能源利用规模较小，但近几年来我国新能源产业规模扩张速度快，发展潜力非常大。
我国新能源利用占一次能源消费的比例很小，煤炭、石油和天然气等传统化石能源占我国2009年一次能源消费的约92.6%，水电、新能源（风能、太阳能、核能、地热能、生物质气化、液化和直接发电）分别约5.94%和1.46%。
在我国2009年的总发电装机容量中，以煤炭为燃料的火力发电占了近四分之三的比例，核电和风电的总和不到3%，而太阳能光伏发电和生物质能发电所占比例分别仅为0.03%和0.36%，远低于世界平均水平。
图1我国2009年一次能源消费结构数据来源：赛迪顾问图2我国2009年发电装机容量数据来源：赛迪顾问2004年之前，我国新能源发展速度一直比较缓慢，2006年的《中国可再生能源法》的出台实施，将有力促进我国新能源产业的快速发展。
整体来看，在中国政府支持下，各地都在大力支持发展新能源高新技术产业发展，新能源产业发展迅速。
新能源正成长为一个新兴产业。
表1中国新能源应用规模和目标数据来源：赛迪顾问表2各类新能源产业发展阶段资料来源：赛迪顾问（2）太阳能光伏：产能扩张迅速，产品主要供出口，核心技术落后中国是世界上第一大太阳能电池生产国。
截至2009年底，中国太阳能电池组件生产厂达到500多家，年生产能力约4GW。
无锡尚德太阳能电力有限公司已跻身世界光伏行业前三强。
目前85%以上的光伏电池生产厂家和产品均为多晶硅电池，产品也因价格高大约95%以上只能出口，国内真正并网型的太阳能光伏市场远未形成，中国太阳能光伏核心技术因不能商业化而远远落后于发达国家。
中国光伏产业与世界先进国家差距较大，在未来十年增长可保持在20%－30%。
高成本制约光伏发电的发展，产业化、规模化道路依然漫长；太阳能电池虽然初露头角，但原料及产品均受制于国外，国内光伏发电市场容量狭小。
生物燃料甲醇乙醇生物柴油的政策
生物燃料是一种利用生物质资源制备的可再生能源，包括甲醇、乙醇、生物柴油等。
随着全球能源危机的日益严重，环境问题的日益突出，生物燃料作为一种清洁、可再生的能源备受关注。
政府在生物燃料产业方面出台了许多政策，以促进生物燃料产业的发展和应用，使其成为能源结构调整的重要组成部分。
本文将就生物燃料甲醇、乙醇和生物柴油的政策进行介绍和分析。
1. 生物燃料甲醇的政策甲醇是一种重要的生物燃料，在交通运输、民用加热等领域有着广泛的应用。
为了加快生物甲醇产业的发展，政府出台了多项支持政策。
对生物甲醇生产企业给予税收优惠，减免企业所得税等。
对使用生物甲醇的企业进行奖励，鼓励企业在汽车、发电、化工等领域使用生物甲醇，促进生物甲醇的市场化应用。
政府还加大对生物甲醇生产技术开发和研究的资金支持，鼓励科研单位和企业加强创新，提高生物甲醇生产技术水平，推动生物甲醇产业的健康发展。
2. 生物燃料乙醇的政策乙醇是一种重要的生物燃料，可用于汽油替代品、生物柴油添加剂等。
为了推动生物乙醇产业的发展，政府出台了一系列支持政策。
加大对生物乙醇生产企业的财政补贴力度，鼓励企业增加生物乙醇生产产能，提高生产技术水平。
对购物和使用生物乙醇的企业和个人给予一定的补贴和奖励，增加生物乙醇的市场需求。
政府还加大对生物乙醇生产原料的支持力度，鼓励农民增加玉米、小麦等生物乙醇生产原料的种植面积，保障生物乙醇生产原料的供应。
3. 生物柴油的政策生物柴油作为一种优质的清洁能源，具有较高的替代性和环保性，在交通运输、工业制造等领域有着广泛的应用前景。
为了促进生物柴油产业的发展，政府出台了多项支持政策。
对生物柴油生产企业进行税收优惠，鼓励企业增加生产投入，提高生产技术水平。
对使用生物柴油的企业和个人给予补贴和奖励，增加生物柴油的市场需求。
政府还鼓励科研单位和企业加大对生物柴油关键技术的研发力度，提高生物柴油的品质和竞争力。
通过以上对生物燃料甲醇、乙醇和生物柴油的政策分析，可以看出政府重视生物燃料产业的发展，出台了一系列有利于生物燃料产业发展的政策，以促进生物燃料产业的健康发展。
生物质能的利用_论文
生物质能的利用班级：XXX 姓名：XXX 学号：XXX一、引言：1、研究背景：当前，高碳的化石能源主导了能源消耗的主体。
以煤、石油、天然气为主的化石能源在燃烧过程中，释放出了大量的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等有害气体，严重污染了大气环境，化石能源的燃烧也是造成温室效应、导致全球气候变暖的最直接原因。
基于此背景下，如何发展一种环保型的低碳能源已成为必然，在大力发展低碳经济的背景下，我国正发展生物质能产业来满足低碳的要求，生物质能不仅低碳而且环保，因此生物质能产业作为一种新兴的环保产业成为今后重点发展的产业。
发展生物质能不仅满足了低碳经济的要求，更是实现生物资源合理有效利用的途径。
2、研究目的：研究生物质能的原理及转化方法，了解生物质能的应用领域及国内外现状，充分掌握生物质能的应用前景及产业优势及其存在的现状，并且初步了解技术特点。
3、研究意义：生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。
有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。
因此可见，地球上生物质能的储备是十分丰富的，研究生物质能的利用，有利于改善我国乃至世界目前的能源结构，实现能源利用的多样化与可持续化，并且减少温室气体的排放，有利于发展低碳及循环经济。
4、重要性：生物质能作为一种低碳能源，其开发与利用对于解决农村贫困问题、农村环境问题和农村能源问题有至关重要的意义。
生物质能作为一种经济的可再生能源，既是缓解我国资源瓶颈，保证能源可持续利用以及实现能源安全的保障，也是减少环境污染、改善生态环境、实现《京都议定书》节能减排目标的重要途径，更是我国促进农村经济发展，解决三农问题，建立和谐社会的重要物质载体。
如果政府及其相关部门能够在政策和资金方面给予支持，生物质能与其他能源相比将具有很大的优势。
纤维素乙醇产业现状及关键过程技术难点
纤维素乙醇家产现状及重点过程技术难点公司，2012 年，龙力生物成立了当时中国最大的纤维素乙醇厂，最多可年产 5 万 t 酒精，但遗憾的是该装置目前也处于停运状态。
其余国内在建或已经成立的纤维素乙醇项目也都处于停产状态或许从未动工，河南天冠公司在南阳成立的 3 万 t/a 醇电联产项目自建成以来从未运转，其余几家与外国公司合资成立的工厂也没有动工。
2纤维素乙醇重点过程技术难点2.1 纤维素乙醇重点过程用木质纤维素原料生产乙醇，主假如利用木质纤维素经过预办理产生半纤维素和纤维素，后酶解产生可发酵糖发酵生产乙醇，而后通过必定的分别提纯手段获取合格产品。
纤维素乙醇生产工艺主要包含原料收储运、原料预办理、酶解、水解糖发酵、乙醇产品脱水精制和污水办理几个单元，主流工艺流程简图如图 3 所示。
2.2 重点过程技术难点2.2.1 原料根源不稳固目前用于乙醇生产的木质纤维素主要根源于农作物秸秆，但秸秆种类众多、性状不一，散布分别，收获拥有季节性，所以秸秆的采集、储藏和运输花费约占乙醇生产成本的三分之一。
且秸秆易燃易潮易发霉，长久储藏需要做好防雨、防潮、防火和防雷等设备建设，平时还需要进行必需的保护和管理。
所以秸秆收、储、运是秸秆大规模能源化利用的一大瓶颈，建立合理的秸秆收储运系统对纤维素燃料乙醇连续化生产至关重要。
2.2.2 预办理工艺复杂，收率低预办理过程相当于整个纤维素乙醇生产的龙头单元，预办理技术不单对其过程自己有影响，还几乎间接控制着其余所有操作过程，高水平的预办理技术能够降低昂贵酶制剂的用量，减少酶克制物和酵母克制物的生成，提升酶解速率和发酵水平。
但木质纤维素生物构造密切复杂，拥有激烈的抗降解性，需要经过特别物理化学方法办理来将木质纤维素的构造翻开，降低聚合度和结晶度，增添物料的比表面积。
一般的预办理方式有化学法，物理法、生物法及物理化学联合法等。
但单调的方法成本很高且办理成效不好，仅有物理化学联合法办理成效较好且经济可行，是目前使用许多的预办理方法，主要物理化学法有研磨后酸碱分解、稀酸 / 碱蒸汽爆破、亚硫酸盐蒸煮法等。
醇醚燃料知识
甲醇分子量32，含氧量为50%，所要求的空燃比低，只有6.4（汽油为14.8），空燃混合气的热值与汽油热值很接近（2656/2786）。
二甲醚分子量46，含氧量为35%，空燃比为其空燃混合气热值比柴油的热值还高（3067/2911）。
醇醚燃料空燃比低，所带入空气中的惰性气体氮气大大降低，空燃混合气热值较高，很大程度弥补了燃料本身热值低的弱点，提高了能效，降低了替代比。
甲醇的辛烷值高达110左右，抗爆性好，二甲醚的十六烷值为60（比一般柴油高很多），这都能提高其动力性，降低排放和能耗。
醇醚燃料分子量小，燃烧速度快，燃烧更充分，因而提高了发动机中燃料能量转化为动能的效率，替代比比燃料本身热值的比例要低得多。
甲醇和二甲醚燃料的性质和燃烧性能也决定了他们比汽柴油燃料更加清洁，排放指标优于汽柴油。
在无净化器情况下，二甲醚燃料的常规排放量基本可达欧Ⅲ标准，甲醇基本可达欧Ⅱ标准。
此外，汽油中少量残留硫化物对尾气催化净化器有毒化作用，催化剂寿命缩短，给铂的供应（进口）增加了困难。
醇醚清洁燃料的应用，将可大大减少铂的用量，并可容易达到高的控制排放目标。
国际能源机构、美国甲醇研究院等对各种汽车燃料非常规排放（苯、二丁烯、甲醛等）的测试也表明，二甲醚燃料的非常规排放量甚微，接近于氢，是非常洁净的；甲醇燃料排放中没有致癌度高的苯，总致癌度低。
二甲醚燃料替代柴油在清洁燃料方面所起到的作用就更加明显，甚至免去催化净化器，也能达到欧Ⅲ的指标。
甲醇的蒸气压比汽油低。
同样条件下，汽油的蒸气量是甲醇蒸气量的2~4倍。
甲醇蒸气的密度较低，只略大于空气的密度，易于扩散流动。
而汽油的蒸气密度则是甲醇蒸气密度的2~5倍，在空气中，沿着地面流动分散，极易遇到明火点燃炸。
此外，空气中，甲醇燃料发生火灾爆炸的可能性远低于汽油。
甲醇着火温度高，发生火灾和造成人员死亡的几率比汽油低。
国内外已有大量权威科学结论证实，汽油和醇对生态的影响，用百分衡量，汽油为100，乙醇为50，甲醇为30。
我国新能源发展的现状与紧迫性
我国新能源发展的现状与紧迫性进入 21世纪,气候变化对于全球社会进步及人类生活的影响引起有识之士前所未有的关注。
温室气体的大量排放导致地表温度不断升高,海平面不断上升,沙尘暴、飓风等灾害不断升级,迫使人们不得不大力发展风能、太阳能等清洁能源,减少对传统能源的依赖。
世界各国甚至把应对气候变化应对气候变化作为政治议题,影响其他各国的能源战略选择。
开展节能减排行动也成为中国的基本国策,贯穿于中国未来数十年的能源发展战略中。
作为传统能源企业如何顺应时代变迁,按照科学发展观的要求选择适合自身的发展战略成为摆在众多煤炭企业面前的一个重要课题。
新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，包括太阳能、风能、生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等。
随着传统能源日益紧缺，新能源的开发与利用得到世界各国的广泛关注，越来越多的国家采取鼓励新能源发展的政策和措施，新能源的生产规模和使用范围正在不断扩大。
2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济以及可持续发展模式的全面进行，新能源将迎来一个发展的黄金年代。
当前，中国的能源与环境问题严重，新能源开发利用受到越来越高的关注。
新能源一方面作为传统能源的补充，另一方面可有效降低环境污染。
我国可再生能源和新能源开发利用虽然起步较晚，但近年来也以年均超过25%的速度增长。
自2006年《可再生能源法》正式生效后，政府陆续出台了一系列与之配套的行政法规和规章来推动新能源的发展，中国新能源行业进入发展的快车道。
一、中国新能源产业的发展现状目前,中国新能源产业发展政策不断出台,引导新能源产业迅速发展。
利用比较广泛的新能源包括太阳能、风能、核能和生物质能。
其中，太阳能电池生产规模领先；风能建设速度最快；核电装机速度将加速；生物质能难以形成产业链。
第一,产业发展扶持政策不断出台。
2006年1月1日生效的《中华人民共和国新能源法》,为我国新能源的利用和发展提供了法律保证,与之配套的《中华人民共和国新能源法实施细则》明确了上网电价和分摊机制等关键环节,种种利好消息使大量企业开始投资新能源,国内太阳能产业在2006-2007年蓬勃发展。
我国适宜发展的生物质能源有五大战略产品
我国适宜发展的生物质能源有五大战略产品中国科学院院士、中国工程院院士和第三世界科学院院士石元春：以中国丰富的生物质资源估算，可以在15年内建设一个年产1亿吨的绿色油田。
根据我国的实际情况和借鉴国外经验，我国适宜发展的生物质能源有五大战略产品，按重要性排序依次是燃料乙醇、成型燃料、工业沼气、生物塑料和生物柴油。
我国生产燃料乙醇的资源十分丰富，是发展生物质能源的首选产品。
我国在发展生物质能源这个新兴产业与美欧国家的起步时间差别不大，但在基础工作、国家和企业的推进力度，以及提出的发展指标和速度上差距很大。
因此，国家应尽快从政策上引导和支持发展生物质能源。
北京林业大学校长、中国工程院院士尹伟伦：我国已进入依靠生物质发展的时代，这符合世界的潮流。
对解决资源短缺，实现能源替代将发挥重要作用。
非粮的提法正确，但还要用粮，不与粮食争地，要在耕地外去找。
土地开发利用要与生态建设相结合，防止水土流失，产生新的问题，必须走与生态环境和谐发展的道路。
纤维素乙醇作为未来的发展方向，强调不够。
目标要像“十五”期间以陈化粮为原料那样启动纤维素乙醇，加大投入力度，为生物质能源长远发展打下基础。
清华大学核研院新能源技术研究所副所长李十中教授：近阶段，全世界实现石油替代主要通过两个途径来实现，一是煤制油，二是发展生物质能源。
而由于煤制油不过是一次性能源之间的转化，无法从根本上保证能源的可持续供应。
世界上许多国家都将发展生物质能源作为国家能源战略的重点。
国家财税政策对生物质能源产业的扶持，其最大意义在于，将会强力助推石油替代战略，减轻石化资源消耗与生态环境压力。
中国社会科学院数量经济与技术经济研究所副研究员闫林：虽然，世界上可再生能源种类繁多，可以替代石油作动力燃料的却少之又少。
生物燃料是目前惟一进入市场，可替代石油燃料的大宗可再生能源。
因此，作为汽油添加剂的生物酒精和生物柴油是替代石油的首选。
我们需要冷静地分析需要哪些自然条件与制度条件，以及在我国搞技术开发和推广的可行性。
国内外汽车节能发展现状
国内外汽车节油概况随着能源的日渐紧张和对环境保护的日益迫切，汽车节油工作受到了世界各国的普遍重视，许多国家都把节能作为一项国策。
美国是全球最大的石油消费国，汽车用油在石油消费总量中占有相当大的比重，在汽车节油方面积累了丰富的经验。
为了研究降低汽车油耗的技术，美国各大汽车公司均拔出大量研究经费。
美国汽车制造厂在减轻汽车重量、改善空气阻力、提高传动效率、减少附件功率损耗，发展小排量汽车、汽车柴油机化，发展电动汽车，开发醇类燃料等方面取得较大发展。
与此同时，美国国家还对建设公路和养路进行了大量投资，以期降低油耗。
欧盟国家非常重视汽车节油政策的调节作用，制定和实施了一整套积极有效的燃油税收政策，同时比较注重生物燃料的研发。
英国政府仅在1980年就提供了600万英镑作为研究节能问题的资金，其中400万英镑用于研制发动机、变速器与微机处理器，200万英镑用于研制电动汽车及蓄电池。
法国政府于1974年就成立了国家能源机构。
1975年由中央计划委员会制定了法国的“能源政策”。
1991年，法国政府投资2.3亿法郎给标志-雪铁龙联合公司和雷诺公司共同生产电动轿车。
日本是没有石油的国家，所需石油全部依靠进口，这就迫使日本自20世纪60年代起就高度重视发展节能型汽车。
日本汽车保有量逐年大幅度增目前节能引起我国社会各界的广泛关注，中央政府把节能减排列为国家经济工作的八大任务之一和考核政府领导的重要指标，以此来推动全社会节能降耗，缓解能源瓶颈制约。
随着我国进入“汽车社会”，汽车耗能在能源消耗中所占的比例日益增大，并成为我国石油对外依存度增加的主要原因。
我国在传统内燃机节油方面还有很大的潜力,国外研究的复合火花点火技术、缸内直喷技术、增压技术、低压缩高膨胀循环、可变气门相位及升程、可变压缩比、可变排量、减速时部分汽缸休眠、双火花塞顺序点火以及集成的起动发电机等技术在我国均有所发展。
清华大学承担国家"973"重点项目“新一代内燃机燃烧理论与石油替代的基础研究”,在发动机新型燃烧机理的研究上取得了进展;天津大学开展稀薄燃烧技术的研究,燃油消耗率可降低15%;吉林大学、湖南大学、长安大学等一批高校都在开展汽车动力系统优化节油的研究。
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国内燃料乙醇生产技术水平=============================1、玉米燃料乙醇生产技术水平玉米燃料乙醇按照生产工艺可分为“湿法”与“干法” 。
对于专业的乙醇生产企业,采用技术手段分离出胚芽生产玉米油是必要的,并且工业生产乙醇时, 只要求玉米淀粉脂肪含量低于110 %即可。
因此“, 半干法”工艺或“改良湿法”工艺均为可选方案。
表1 为几种玉米燃料乙醇生产工艺的优劣比较。
表1 玉米燃料乙醇生产工艺的综合比较由于玉米燃料乙醇技术首先在美国实现工业化生产并迅速得到发展,其经济效益仅次于巴西的甘蔗燃料乙醇。
所以有必要介绍一下美国玉米燃料乙醇技术的特点及优势所在。
1.1 美国玉米燃料乙醇技术1.1.1生产工艺的选择美国“湿法”工艺用于燃料乙醇的生产源于淀粉企业的产品延伸,其中以ADM 公司为典型代表,采用纯糖浆发酵和酵母回用技术,工艺流程如图1 所示。
图1 美国ADM公司玉米燃料乙醇“湿法”生产工艺2000 年前美国共有48 个生产厂家,生产约670万吨燃料乙醇。
其中产能的60 %由湿法生产,40 %由干法生产。
2005 年又新建36 个厂,总数达到84家,产能较2000 年增加约一倍达到1 200万吨。
2006年生产厂增至125 家,产量为1 460 万吨,产量跃居世界第一,目前还有在建装置23 家。
新建的专业燃料乙醇生产企业均采用“干法”新工艺。
工艺流程如图2 所示(虽然膜分离脱水技术在能耗方面仅为传统共沸蒸馏脱水工艺能耗的10 % —30 % ,然而由于膜使用寿命和成本等问题,美国大部分装置仍然没有采用,但它是以后的重点发展方向) 。
图2 美国玉米燃料乙醇“干法”新工艺1. 1. 2 技术进步所显现的特点随着燃料乙醇生产实践经验的积累,现在美国大型燃料生产企业尤其是2000 —2006 年新建厂具有如下特点:(1) 多数采用大颗粒玉米粉(3mm ,有利于饲料回收) ;(2) 高温蒸煮(120 ℃,高温淀粉酶) ,采用同步糖化发酵工艺,从2005 年开始采用无蒸煮工艺(低温淀粉酶) ,大大降低了能耗;(3) 酵母回用发酵技术;(4) 固定化酵母,流化床反应器发酵技术;(5) 广泛实现了自动化控制,应用连续发酵过程,并采用CIP系统(原位循环清洗发酵罐的原位清洗系统) 。
湿法加工技术的新趋势主要涉及加酶湿法加工和膜分离技术的应用。
加酶湿法加工的优点是浸渍时间短、投资小、耗能低、用水量大大减少,而且酶可反复使用;其主要缺点是酶价太高。
膜分离技术的应用为浸渍水的分离和利用打开了新的途经。
浸渍水的膜分离一般包括两个过程:浸渍水经膜分离的截留物含有长链蛋白质,干燥后并入玉米蛋白粉;浸渍水在进入蒸发器前,先用反渗透膜除去57 %的水,这样可大大降低蒸发所需能耗。
以上先进技术及设备的采用降低了燃料乙醇生产的成本,大幅度提高了乙醇产率。
1.2 中粮肇东玉米燃料乙醇生产技术水平我国燃料乙醇工艺生产技术路线以 4 个大型生产企业为代表,其中又以中粮肇东的玉米“半干法”生产工艺较为先进。
1. 2. 1 生产工艺的选择中粮肇东的三期乙醇装置均采取“半干法粉碎工艺”,彻底抛弃了“湿法”或“改良湿法”的浸泡过程,流程进一步简化,减少了一次水用量。
同时“半干法“又克服了“干法”提油困难的缺点,玉米油收率已接近“改良湿法”,在技术及经济上更加合理。
“半干法”工艺与“湿法”工艺相比具有流程短、设备投资少,能耗低和无浸泡等优点,其优势明显,值得推广。
1. 2. 2 生产工艺特点中粮肇东二期乙醇装置产量18 万吨/年,由广东华达公司设计、天津大学改造完成。
该工艺流程的技术特点为:半干法粉碎、双酶法液化糖化、半连续浓醪发酵、五塔差压精馏、分子筛变压吸附脱水、利用废热蒸气处理废醪液和离心清液回配等。
吨无水燃料乙醇(99.5%) 玉米单耗3.3 吨,水耗约8.7吨(主装置) ,蒸气消耗4.8 吨(主装置) ,饲料乙醇比为77 % ,能量输出输入比为1.09 ;三期装置产量15万吨/年,引进的美国Delta-T 公司的技术,由康泰斯(Chemtex) 公司设计,采用玉米半干法生产乙醇。
吨无水燃料乙醇(99.5%) 玉米单耗3.18 吨,新鲜水耗仅为1.66 吨(主装置) ,蒸气消耗3.3 吨(主装置) ,饲料乙醇比为87 %。
此装置技术达到国内领先,国际先进水平,实现了清洁生产。
1.3 国内燃料乙醇生产技术与美国的差距分析国内大型燃料乙醇装置与美国燃料乙醇装置生产技术特点可以发现存在以下差距:(1) 美国的装置高温液化时间短(104 ℃,6min 左右) 、均进行真空闪蒸降温,国内装置有的喷射液化温度不高(95 —100 ℃) ,也没有类似美国的预液化、后液化过程;美国装置进一步的发展趋势是采用高质量复合液化酶,直接取消喷射液化步骤,在85 ℃下液化,同样达到很好的液化效果,这样无论从设备投资还是能耗方面都是显著降低了成本。
(2) 美国大部分企业取消了糖化工序,直接进入边糖化边发酵工序,其益处是工艺简捷,避免了60 ℃糖化罐中耐高温产酸杂菌的积存与危害。
同步糖化发酵工艺可有效地解决营养过度造成的酵母菌过快生长、同时大量消耗糖分产生的乙醇又影响了酵母菌代谢的反馈抑制问题。
在发酵罐中,糖被限量供应并立即发酵,避免了糖对酶水解的抑制作用,从而实现了发酵过程的高酒分;而国内装置则都继续保持了糖化这道独立的工序。
(3) 美国装置多采用连续浓醪发酵工艺,酵母可以回用2 —3 次,显著降低了生产成本,而国内多采用半连续浓醪发酵,且没有采用酵母回用技术。
此外虽然国内也引进或仿制研发了相应的生产工序,但是由于没有掌握核心技术或技术设计存在差距,在实际的生产过程中暴露出诸如生产性能指标偏低、能耗偏高和副产品质量偏低等缺点,导致生产成本的升高。
1. 3. 1 浓醪发酵醪液酒分含量偏低高浓度酒精发酵工艺具有高发酵率、高转化率、低残糖和节约能源等特点,可大幅度增加产量,显著提高经济效益。
美国企业浓醪发酵酒精浓度普遍可达15 %( v/v) 以上,而国内浓醪发酵酒精浓度仅为11 % —12 %( v/v) 。
经实际测算,每提高1 %的发酵醪酒分(玉米为原料) ,吨酒精收益约为30 —40 元;酒精生产企业中酒精含量每提高1 % , 能耗下降3 % ,整体经济效益提高3 % 。
1. 3. 2 离心清液回配量偏低美国企业可以实现50 %以上甚至100 %酒糟清液的回用,而我国中粮生化能源(肇东) 有限公司回配量仅达到30 %。
吉林燃料乙醇公司开始则没有回配工序,将离心清液白白蒸发掉,既浪费了能源、资源,又污染了环境,后来生产中又补加“循环回配”这道工序。
其他两个燃料乙醇厂的回配量也仅在25 % —30 %之间。
1. 3. 3 DDGS 产品的质量美国DDGS 产品是重要的牛饲料组分,其经济效益较好,冲抵后可以使燃料乙醇的每升生产成本降低0.1 美元。
而国内DDGS 产品的质量则是燃料乙醇厂面临的一个难题。
由于国内装置离心清液回配量偏低,导致蒸发浓缩混入酒糟做饲料的清液部分———糖浆量增加,引起DDGS 产品颜色变深,影响其外观及价格。
如果提高回配比例,虽然可以使加入饲料部分的糖浆量减少,降低能耗,使DDGS 产品颜色变浅,符合质量要求。
但是回配量增加会引起活细菌的污染和发酵醪液黏度增加等不利因素,导致发酵指标降低,产酒率下降,对发酵过程带来破坏性影响。
这是一个系统的技术提升问题,美国企业的装置中这些问题都是不存在的。
2 非粮燃料乙醇生产技术水平目前真正实现大规模工业化生产非粮燃料乙醇的原料有甘蔗、红薯、木薯。
甜高粱、秸秆纤维素乙醇大都处于中试研究阶段。
2.1 甘蔗燃料乙醇生产技术水平在非粮燃料乙醇生产技术中,巴西的甘蔗燃料乙醇技术已实现了商业化,乙醇成本仅为每升012美元左右。
目前巴西的乙醇厂采用间接发酵和连续发酵两种工艺,酵母均被分离出继续回用。
其成熟醪乙醇浓度可达8 % —11 % , 乙醇得率为92 % —93 % ,发酵时间缩短至6 —10h ,导致酵母一天可回用3 次,并且连续运行200 天。
其能量输出输入比平均为8 ,最佳值为10。
我国南方甘蔗资源丰富,但由于我国人口众多,蔗糖需求量大,企业直接生产蔗糖利润高于生产燃料乙醇,所以国内甘蔗燃料乙醇技术始终没有得到发展。
2.2 木薯/红薯燃料乙醇生产技术水平木薯/红薯生产燃料乙醇除了前期预处理阶段与玉米燃料乙醇不同外,其他工序都可以借鉴。
木薯/红薯的DDGS 营养价值低,通常都用于做沼气或者肥料,并且木薯/红薯淀粉加工工艺耗水量大,后期的污水处理难度加大。
国内木薯燃料乙醇大规模生产以中粮广西项目(每年20 万吨) 的技术最具有代表性,它技术起点高,汲取了近些年来各厂技术改造的成果。
其工艺特点:原料预处理采用干法风送二级粉碎、湿法泵送、粉浆回流拌料工艺;生产中采用双酶法中温喷射液化、无糖化大罐浓醪间歇发酵、多塔多耦合差压精馏和分子筛变压脱水等工艺;酒精糟液的综合利用则采用国际先进的IC 反应器处理废水,副产沼气回锅炉燃烧,进行热电联产,实现清洁生产和产业可持续发展。
以上先进工艺的采用使木薯燃料乙醇生产的能耗、水耗、物耗及污水排放等指标都接近或达到国际先进水平。
以乙醇纯度99.5%为标准,按木薯干淀粉含量67 %的标粮计算,原料消耗低于3.05t ;耗新鲜水低于12.7t ;木薯燃料乙醇能耗折标煤低于500kg ;蒸气消耗降至1.8t/t 乙醇;废水达到国家排放标准,具备推广的价值。
2.3 甜高梁燃料乙醇生产技术水平甜高梁与甘蔗类似,都可以榨取糖汁发酵生产乙醇。
由于巴西甘蔗燃料乙醇技术成熟且先进,使国外对甜高梁燃料乙醇研究较少;国内最近几年由于燃料乙醇工业的兴起,企业在甜高梁燃料乙醇的研究方面也投入不少精力,但多处于中试阶段。
甜高粱燃料乙醇生产的最大问题是保持甜高梁糖分的贮存技术。
2006 年中粮集团在内蒙古五原县及山东阳信县分别进行了甜高粱种植及贮存试验,平均亩产5t (包括茎、叶) ,锤度16 左右。
与广西轻工业科学研究院合作进行了甜高粱榨汁液态发酵中试试验,采用类似甘蔗糖蜜发酵生产乙醇工艺,榨汁发酵24 —40h 后,成熟醪液乙醇含量达12 %( v/v) ,其中可发酵糖利用率超过95 %。
在黑龙江省桦川县桦川四益公司建设了年产5 000t乙醇能力的甜高粱茎秆固体发酵工业化生产示范工程。
中粮集团、清华大学和内蒙古五原县政府合作也进行了固态发酵燃料乙醇试验,缩短固态发酵时间至44h ,可发酵糖利用率超过90 %。
2.4 纤维素燃料乙醇生产技术水平用秸秆纤维素生产乙醇是一个备受国内外关注的研究,目前世界上还没有实现工业化生产。
美国国家可再生能源实验室(NREL) 在纤维素生产乙醇技术研究方面走在世界的前列。