年產(chǎn)1萬(wàn)噸秸稈乙醇項(xiàng)目建議書(shū)

1、年產(chǎn)1萬(wàn)噸秸稈乙醇生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目建議書(shū)項(xiàng)目編制單位：項(xiàng)目申報(bào)單位：二0一四年七月目 錄一、項(xiàng)目概述··········································

2、;1二、技術(shù)的可行性分析···································31、秸桿燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀··········

3、83;·················32、生產(chǎn)技術(shù)概述·······························

4、·········6（1）原料········································

5、······7（2）預(yù)處理···········································

6、;·7（3）纖維素酶及酶水解·································9（4）發(fā)酵·············

7、;································10（5）蒸餾、脫水和變性···············

8、3;··················11（6）污水處理······························&

9、#183;··········11三、我場(chǎng)秸桿資源分析··································12四、項(xiàng)目建設(shè)的技術(shù)方案·

10、·······························14五、項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)分析·················&

11、#183;··················16六、存在的問(wèn)題·····························

12、3;··········19七、項(xiàng)目建議······································&#

13、183;···20主要參考文獻(xiàn)·········································23農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)燃料乙醇項(xiàng)目一、 項(xiàng)目概述能源

14、是人類(lèi)生存和發(fā)展的基本需求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展,用以支撐社會(huì)進(jìn)步的一次能源4 v- . r$ k4 v; d* h4 O的代表石油,已成為現(xiàn)代文明賴(lài)以生存的“血液”。然而,地球上的一次能源是有限的、不可再生的,并且已呈逐漸枯竭之勢(shì)。據(jù)聯(lián)合國(guó)能源組織多次評(píng)估,再過(guò)50年左右,地球上的石油儲(chǔ)量大工業(yè)化開(kāi)采將趨結(jié)束。能源短缺已是現(xiàn)代社會(huì)面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。為了尋求替代能源,幾十年來(lái),人們做出了不懈: t2 g" 6 f- : 4 S& k努力,通過(guò)大量的研究、對(duì)比和實(shí)踐,來(lái)尋找可方便制取、使用的可再生能源。近些年來(lái),世界將目光集中 ( i  f+ c4

15、w2 H到生物燃料乙醇上來(lái)。我國(guó)對(duì)生物燃料乙醇發(fā)展特別謹(jǐn)慎。在2008年6月召開(kāi)的全球糧食安全高級(jí)別會(huì)議上,我國(guó)表示：將0 " o+ y5 ' A, J堅(jiān)持走有中國(guó)特色的生物能源發(fā)展道路,堅(jiān)持“不與人爭(zhēng)糧、不與糧爭(zhēng)地”的原則,嚴(yán)格控制用玉米、油料等糧油產(chǎn)品生產(chǎn)生物燃料,堅(jiān)持充分利用秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物發(fā)展生物質(zhì)能源。農(nóng)村廢棄物如稻草、玉米秸稈、麥秸、蔗渣及森林工業(yè)副產(chǎn)品等具有來(lái)源豐富，品種多，再生時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。目前沒(méi)有得到充分利用，而且常常造成環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年可生產(chǎn)生物質(zhì)2200×108t，相當(dāng)于目前世界能源消耗的810倍。我國(guó)纖維素類(lèi)可再生資

16、源非常豐富，僅農(nóng)作物的秸稈就有7×108 t。因此，如何成功地開(kāi)發(fā)這一資源作為液體燃料，已成為世界各國(guó)普遍重視的研究課題。乙醇是來(lái)自可再生資源的最有發(fā)展前景的液體燃料，但目前生物法生產(chǎn)的乙醇還主要來(lái)自糖類(lèi)和淀粉發(fā)酵，面對(duì)世界人口的急劇膨脹和糧食短缺，用糧食生產(chǎn)酒精的發(fā)展將受到限制。近年來(lái)，利用生物技術(shù)轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿中的纖維素生成酒精的工藝因其具有循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)（作物的光合作用取碳于大氣，而作為燃料則把碳放回大氣，實(shí)際是“無(wú)碳經(jīng)濟(jì)”）的特征，以及不與糧爭(zhēng)地和變廢為寶的特點(diǎn)，而引起了人們的濃厚興趣，被認(rèn)為具有良好的發(fā)展前景。燃料乙醇的使用，可減少原油的消耗，保護(hù)寶貴的不可再生資源

17、，可以顯著提高汽油的辛烷值，防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，減少運(yùn)輸設(shè)備的損耗，可以減少汽車(chē)尾氣中C02、CO、S02等對(duì)環(huán)境的污染，尤其可大量減少臭氧排放量，保護(hù)地球大氣環(huán)境。因此，這項(xiàng)技術(shù)也更符合我國(guó)的國(guó)情。事實(shí)上，自20世紀(jì)60年代第一次能源危機(jī)以后，許多發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家即根據(jù)各國(guó)具體資源情況著手燃料乙醇的開(kāi)發(fā)，如美國(guó)以玉米為主，而巴西、印度等以糖蜜為主，在美國(guó)每年生產(chǎn)的燃料乙醇在500萬(wàn)噸以上。在巴西，汽車(chē)所需燃料的43%以上已使用燃料乙醇。燃料乙醇的使用不僅減少了該國(guó)對(duì)進(jìn)口石油的依賴(lài)，還為該國(guó)創(chuàng)造500萬(wàn)人的就業(yè)機(jī)會(huì)。在我國(guó)，燃料乙醇的生產(chǎn)與使用問(wèn)題已提出多年，引起了黨中央和國(guó)務(wù)院的高度重視

18、，明確要求加快燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。秸桿燃料乙醇以玉米、水稻等農(nóng)作物秸桿為原料，經(jīng)預(yù)處理、水解、發(fā)酵、蒸餾和脫水等工藝而制成。乙醇脫水后得到無(wú)水乙醇(99.5%V/V)，它是一種高熱值燃料，每千克發(fā)熱能2.97x104kj。無(wú)水乙醇添加適量變性劑后形成變性燃料乙醇，再把變性燃料乙醇和汽油以一定的比例混配形成車(chē)用乙醇汽油(將乙醇按10%15%的比例加入汽油中作為燃料，現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)不經(jīng)過(guò)任何改裝即可正常運(yùn)行)。農(nóng)作物秸稈燃料乙醇的生產(chǎn)與使用，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展有其重要的作用。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約為7億噸年，居世界首位。農(nóng)作物秸稈的主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，是一種寶貴的可再生資源。目前

19、，我國(guó)秸稈的主要用途是造紙、飼料、農(nóng)村生活能源，還有一部分用來(lái)還田造肥，另有約15.6%的秸稈被廢棄或焚燒。利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)燃料乙醇，既能解決原料問(wèn)題，又能變廢為寶，增加農(nóng)民收入。我場(chǎng)秸桿資料更加豐富，除少部分還田和做為生活燃料外，大部分焚燒了，造成了環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。二、技術(shù)的可行性分析1、秸桿燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀成熟的技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的前提。以秸桿為原料生產(chǎn)乙醇是國(guó)內(nèi)外十分關(guān)注的課題。國(guó)內(nèi)以農(nóng)林廢棄物為原料制備燃料乙醇的研究單位很多，并取得了可喜的成果。中科院過(guò)程所開(kāi)發(fā)了秸稈酶解發(fā)酵燃料乙醇新技術(shù)，在不加酸堿的秸稈汽爆處理技術(shù)、秸稈固相酶解發(fā)酵0 s" c1 m2 a

20、5 V1 L5 Q- g( R8氣提分離乙醇耦合體系和纖維素酶固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)等方面取得了多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并完成了3000t/a秸稈發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的中試。廈門(mén)大學(xué)通過(guò)化學(xué)誘變和物理誘變方法，對(duì)灰綠曲霉等分解菌株進(jìn)行突變，獲得高活力的突變株，其活性比出發(fā)菌株高50%，篩選的酵母菌株用于秸稈制乙醇轉(zhuǎn)化率大于10%。利用灰綠曲霉對(duì)甘蔗渣、稻草秸稈進(jìn)行分解，蔗糖的轉(zhuǎn)化率可達(dá)40%，稻草秸稈的轉(zhuǎn)化率達(dá)45%。0 t( & R2 F4 ( g$ 河南天冠集團(tuán)與山東大學(xué)、浙江大學(xué)等合作，攻克了利用秸稈為原料制備乙醇的關(guān)鍵技術(shù)，使原料轉(zhuǎn)化率超過(guò)了18%，完成了300t/a的中試。山東大學(xué)開(kāi)發(fā)了從原料玉

21、米芯生產(chǎn)低聚木糖、木糖醇的技術(shù)，以廢渣為原料的乙醇收率高達(dá)20%以上，已完成了3000t/a中試。 華東理工大學(xué)完成了600t/a以秸稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇的中試。清華大學(xué)也完成了以秸稈為原料制備燃料乙醇的中試。# P0 k9 v7 W) z) f2此外，中國(guó)農(nóng)林科學(xué)院麻類(lèi)研究所和陜西師范大學(xué)合作開(kāi)展麻類(lèi)纖維素預(yù)處理、糖化液酵解制備燃料乙醇的研究，將超臨界二氧化碳、酶法脫膠、微生物發(fā)酵技術(shù)和酶工程有機(jī)結(jié)合在一起，該技術(shù)可使麻類(lèi)、玉米芯和蘆葦?shù)目偺寝D(zhuǎn)化率達(dá)67%，糖醇轉(zhuǎn)化率達(dá)43%。* n$ e( p) c$ 1 Z* D0 b* _* + M這些研究為以農(nóng)林廢棄物作原料生產(chǎn)燃料乙醇打下了良好的基

22、礎(chǔ)。從現(xiàn)有的技術(shù)分析，采用酶水解技術(shù)更為合適。與酸水解相比，酶水解可在常壓下進(jìn)行，能量消耗低，產(chǎn)率較高。但是由于國(guó)內(nèi)在酶生產(chǎn)技術(shù)、戊糖發(fā)酵菌株構(gòu)建等方面還沒(méi)有取得根本性突破，生產(chǎn)技術(shù)尚未完全成熟。目前國(guó)內(nèi)所進(jìn)行的中試研究，每噸燃料乙醇消耗原料都在6t以上，生產(chǎn)成本在5000-6500元/t，還不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)悉，今后在技術(shù)上的研究重點(diǎn)為：原料的預(yù)處理技術(shù)。農(nóng)林廢棄物的主要成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，只有纖維素能被降解轉(zhuǎn)化為乙醇，因此要開(kāi)發(fā)高效的原料預(yù)處理技術(shù)，從農(nóng)林廢棄物中獲得最大量的纖維素。開(kāi)發(fā)高活性的纖維素酶。纖維素酶存在生產(chǎn)效率低和生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，目前生產(chǎn)1gal(1gal=3

23、.785L)乙醇纖維素酶的費(fèi)用為3050美分，必須研究開(kāi)發(fā)高活性的纖維素酶，使纖維素酶的成本降到5美分/gal乙醇才具競(jìng)爭(zhēng)力。開(kāi)發(fā)高效的發(fā)酵和分離提取工藝。目前燃料乙醇生產(chǎn)存在原料消耗、能耗高，轉(zhuǎn)化率、收率低的問(wèn)題，應(yīng)開(kāi)發(fā)高效的發(fā)酵和分離提取技術(shù)和工藝，降低原料消耗和能耗，提高轉(zhuǎn)化率和收率。國(guó)際上，已有國(guó)家在研發(fā)試驗(yàn)以纖維素為原料的燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)，加拿大Iogen公司在纖維乙醇技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域居世界領(lǐng)先地位, 于2008年率先建成世界第一座工業(yè)規(guī)模纖維乙醇綜合廠。殼牌投資4600萬(wàn)美元，建設(shè)年產(chǎn)20萬(wàn)t燃料乙醇的商業(yè)化生產(chǎn)線。德國(guó)正在開(kāi)發(fā)使用木材和麥稈等生產(chǎn)高級(jí)柴油的技術(shù)。美國(guó)能源部也支持了一個(gè)

24、投資巨大的纖維素乙醇中試及產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)項(xiàng)目，旨在利用木材、稻草、玉米秸等纖維素廢料生產(chǎn)燃料乙醇，其中僅發(fā)展高效纖維素水解酶技術(shù)的公司就獲得能源部的3200萬(wàn)美元的政府撥款資助。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的扶持下，我國(guó)正逐步開(kāi)展以纖維為原料生產(chǎn)燃料乙醇的工作。2006年8月，河南天冠集團(tuán)開(kāi)始建設(shè)年產(chǎn)3000噸的纖維素乙醇項(xiàng)目。這是國(guó)內(nèi)首條纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線。這一生產(chǎn)線的建設(shè)與投入使用，將使得利用農(nóng)作物秸稈類(lèi)纖維質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇成為現(xiàn)實(shí)，其意義非常深遠(yuǎn)。由于受規(guī)模限制，纖維乙醇的生產(chǎn)成本高達(dá)6000至6500元/噸，按當(dāng)時(shí)成本計(jì)算，比小麥為原料生產(chǎn)燃油乙醇的成本高500元至1000元，但是隨著試驗(yàn)成功，產(chǎn)能擴(kuò)

25、大后，成本有望降低。#中糧集團(tuán)500 t/a纖維素中試裝置于2006年11月22日一次試車(chē)成功，在世界上首次將連續(xù)汽爆技術(shù)應(yīng)用于纖維乙醇生產(chǎn)，所用纖維素酶是中糧集團(tuán)與丹麥諾維信公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，從試驗(yàn)結(jié)果看各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。以秸桿為原料生產(chǎn)乙醇首先面臨的是原料體積龐大，收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存問(wèn)題需很好解決；其次是原料木質(zhì)素含量較高，當(dāng)采用酸解預(yù)處理時(shí)所產(chǎn)生的酸性廢水必須好好解決；最后是酶制劑所占成本比重很大，導(dǎo)致燃料乙醇成本偏高。2、生產(chǎn)技術(shù)概述以秸桿為原料生產(chǎn)乙醇的工藝為：秸稈預(yù)處理(有酸處理法、蒸汽爆破法、濕氧化法等)水解工藝(有稀酸、濃酸、酶水解)發(fā)酵(有同步糖化發(fā)酵法、固定化細(xì)胞

26、發(fā)酵、木糖發(fā)酵)出池蒸餾脫水變性處理燃料乙醇。 （1）原料農(nóng)作物秸稈主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大部分組成。纖維素的化學(xué)組成十分簡(jiǎn)單，是由-D一葡萄糖通過(guò)1，4-苷鍵連接而成的線型結(jié)晶高聚物，它容易被纖維素酶水解，產(chǎn)生葡萄糖，進(jìn)而通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，是生產(chǎn)農(nóng)作物秸稈燃料乙醇的主要物質(zhì)，其含量約占總量的40%50。半纖維素在結(jié)構(gòu)和組成上變化很大，一般由較短、高度分枝的雜多糖鏈組成，鏈上連接著數(shù)量不等的甲?；鸵阴；?，其分支結(jié)構(gòu)使半纖維素?zé)o定形化，比較容易被水解成其組成的糖類(lèi)，但其所含的五碳糖不能被發(fā)酵利用，含量約占總量的20%30。木質(zhì)素是以苯丙基為基本結(jié)構(gòu)單元連接而成的高分枝多分散性高聚物

27、,非常難于被降解。纖維素是細(xì)胞壁的主要成份，在纖維素的周?chē)涮钪肜w維素和木質(zhì)素，阻礙了纖維素酶同纖維素分子的直接接觸?？捎糜谵D(zhuǎn)化成酒精的生物質(zhì)資源除農(nóng)作物秸桿外，還包括針葉材、闊葉材、森林加工剩余物、農(nóng)林廢棄物以及城市纖維垃圾等，其原料成分分析如表1。通過(guò)化學(xué)和生物化學(xué)的方法可將纖維素和半纖維素水解成單糖，繼而發(fā)酵成酒精。（2）預(yù)處理 表1 植物纖維原料的組成(單位：，干基)原料纖維素戊聚糖木質(zhì)素苯醇提取物灰分玉米桿40.122.318.85.13.9! Y" Y; b/ x' 2 L* x' E稻 草36.520.617.63.65.8樺 木41.830.420.

28、43.00.3紅 松37.79.5257.50.3植物細(xì)胞壁中，微纖絲被半纖維素和木質(zhì)素通過(guò)物理和化學(xué)作用所包裹，不利于纖維素酶對(duì)纖維素的進(jìn)攻，未經(jīng)預(yù)處理的植物纖維原料的天然結(jié)構(gòu)存在許多物理和化學(xué)的屏障作用，纖維素酶水解得率低，僅為10%20左右，植物纖維原料在酶水解前必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，達(dá)到細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破壞(包括破壞纖維素-木質(zhì)素-半纖維素之間的連接、降低纖維素的結(jié)晶度和除去木質(zhì)素或半纖維素)、增加纖維素比表面積的目的，以便適合于纖維素酶的作用。植物纖維原料預(yù)處理的方法很多，包括物理法、化學(xué)法、生物化學(xué)法以及以上幾種方法的聯(lián)合作用，各種預(yù)處理的方法如表2。物理法預(yù)處理需要較多能量，預(yù)處理成本高，而

29、且水解得率低；化學(xué)法預(yù)處理的不利因素是處理后的原料在產(chǎn)酶或酶解前需用酸或堿中和，產(chǎn)酶時(shí)間較長(zhǎng)；利用白腐菌預(yù)處理的一個(gè)主要缺點(diǎn)是白腐菌在除去木質(zhì)素的同時(shí)分解消耗部分纖維素和半纖維素。因此，物理法、化學(xué)法、生物法都不適合作為工業(yè)化生產(chǎn)的* X( C4 d! s0 M! Q; F8 表2 植物纖維原料的預(yù)處理方法+ 9 e' h1 n! a6 K9 8 J/ X物理法化學(xué)法生物法聯(lián)合法, I6 F  J( w$ D& Q$ d4 w5 h. I9 |% |, E射線處理鹽酸水解白腐菌蒸汽爆碎法機(jī)械磨碎法硫酸水解高溫機(jī)械磨碎法* V/ Z( & x! 醋酸水

30、解堿-機(jī)械磨碎法' Y6 E+ D+ t( v+ * y氫氧化鈉二氧化硫-蒸汽爆碎法; e3 h, E/ n" V預(yù)處理方法。在各種預(yù)處理方法中，蒸汽爆碎法適合于植物纖維原料的預(yù)處理，在蒸汽爆碎過(guò)程中，物理和化學(xué)的作用使半纖維素水解成單糖和寡糖，部分木質(zhì)素溶解而使得原料適合于纖維素酶的作用。蒸汽爆碎預(yù)處理的機(jī)理目前還不十分清楚，瑞典隆德大學(xué)的puri認(rèn)為，在蒸汽爆碎過(guò)程中，醋酸自水解是一個(gè)十分重要的反應(yīng)。但Brownell等發(fā)現(xiàn)半纖維素鏈上含乙?；^少的原料蒸汽爆碎預(yù)處理后酶水解仍能達(dá)到理想的效果。雖然植物纖維原料在蒸汽爆碎過(guò)程中的詳細(xì)變化還不十分清楚，但在蒸汽爆碎過(guò)程中，將

31、發(fā)生以下變化：細(xì)胞結(jié)構(gòu)破環(huán)；纖維素結(jié)晶度和聚合度下降；半纖維素通過(guò)自水解作用轉(zhuǎn)變成單糖和寡糖；纖維素-半纖維素-木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)破壞；部分木質(zhì)素的-芳醚鍵斷裂且木質(zhì)素發(fā)生部分縮合作用。（3）纖維素酶及酶水解纖維素酶是降解纖維素成為其葡萄糖單體所需的一組酶的總稱(chēng)，它不是單種酶，而是起協(xié)同作用的多組分酶系。一般認(rèn)為主要包括三類(lèi)酶組分：3 A$ I0 o+ j8 q9 s/ e! q" l內(nèi)切葡聚糖酶(EG)、外切葡聚糖酶（CBH）和纖維二糖酶（CB）。它們的水解機(jī)理是：EG以隨機(jī)形式水解-1，4-葡聚糖，作用于較長(zhǎng)的纖維素鏈，對(duì)末端鍵的敏感性比中間鍵小，主要產(chǎn)物是纖維糊精；CBH能從纖維素鏈

32、的非還原端或者還原端一個(gè)一個(gè)地依次切下纖維二糖單位；CB能水解纖維二糖和短鏈的纖維寡糖生成葡萄糖。（4）發(fā)酵發(fā)酵是在無(wú)氧條件下，微生物（即酵母菌）分解葡萄糖等有機(jī)物，產(chǎn)生酒精和二氧化碳等不徹底氧化產(chǎn)物,同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。其化學(xué)反應(yīng)式為：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (放出能量:118 kJ/mol) 文字式為：糖（葡萄糖、果糖或蔗糖） 醇類(lèi)（乙醇） + 二氧化碳 + 能量 (ATP)。對(duì)于纖維材料的生物利用總的來(lái)說(shuō)可分為二類(lèi)：一類(lèi)是先經(jīng)纖維素酶或半纖維素酶水解產(chǎn)生葡萄糖、木糖等發(fā)酵性糖，再由另外一類(lèi)微生物(如酵母菌)發(fā)酵產(chǎn)生乙醇等物質(zhì)，即二步發(fā)酵法；第二

33、類(lèi)是經(jīng)過(guò)一個(gè)步驟即可將纖維性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇，其中又分為有二種微生物參與的同時(shí)糖化發(fā)酵和僅用一個(gè)菌株的直接發(fā)酵法兩種。二步發(fā)酵法是先由微生物(多數(shù)為絲狀真菌)在纖維性材料上產(chǎn)生纖維素酶和半纖維素酶，然后進(jìn)行酶解纖維素、半纖維素產(chǎn)生糖，再由酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生乙醇(即產(chǎn)酶、酶解、發(fā)酵三個(gè)步驟)。這三個(gè)步驟所需要的條件各不相同(如溫度)，整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)，需要二種微生物的作用，在工藝上較復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中很難應(yīng)用；利用二株菌的同時(shí)糖化發(fā)酵法與兩步法相比，可消除酶解時(shí)產(chǎn)物對(duì)酶解作用的抑制，縮短了發(fā)酵時(shí)間，但仍需二種微生物的分別作用，自20世紀(jì)八十年代以來(lái)，直接發(fā)酵法得到國(guó)內(nèi)外同行的重視，它是僅利用一種微

34、生物產(chǎn)生的纖維素酶和半纖維素酶酶解產(chǎn)生的糖仍由同一株菌來(lái)完成發(fā)酵的過(guò)程，此方法工藝簡(jiǎn)單，歷時(shí)短，對(duì)纖維性材料的生物法全利用有很大實(shí)際意義。（5）蒸餾、脫水和變性蒸餾法是用來(lái)提高液體酒精度的一種工業(yè)生產(chǎn)方法，即先給含水較多的酒精加熱使它汽化，把蒸氣引出，再經(jīng)過(guò)冷凝管冷卻液化成純度較高的酒精溶液。是一種化工操作的基本方法。脫水是將酒精由共沸物（含乙醇95.5%）提高至99.5%的加工過(guò)程。這一過(guò)程的技術(shù)含量高，目前有汽化膜脫水、真空蒸餾、化學(xué)反應(yīng)脫水、氣相分子篩脫水、三元共沸物蒸餾脫水（稱(chēng)Melle法）和萃取蒸餾等工藝。乙醇變性處理是指加入2%一5%(v/v)的變性劑(車(chē)用無(wú)鉛汽油)后,使其成為與

35、食用酒精相區(qū)別而不能飲用的燃料乙醇。此外還要加入微量的金屬防銹劑。（6）污水處理目前我國(guó)以玉米為原料生產(chǎn)燃料乙醇的過(guò)程中排出大量高濃度有機(jī)廢水，生產(chǎn)1t燃料乙醇排放廢水約11-13t，其中COD含量一般都在8萬(wàn)-12萬(wàn)mg/L，最高達(dá)17萬(wàn)mg/L；硫酸根濃度為5000-8000mg/L，有的高達(dá)1.2萬(wàn)mg/L。如果以農(nóng)林廢棄物為原料生產(chǎn)燃料乙醇，排放的廢水量更大。較先進(jìn)的污水處理工藝是采用“厭氧、好氧結(jié)合”工藝對(duì)生產(chǎn)和生活污水進(jìn)行治理，處理后排放出水的水質(zhì)達(dá)到國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。此工程包括：收集池、好氧工藝處理污水、發(fā)酵產(chǎn)沼氣，生產(chǎn)用燃煤蒸汽鍋爐進(jìn)行燃

36、氣改造。濾液經(jīng)好氧處理后污染物穩(wěn)定就可達(dá)標(biāo)排放?？纱罅繙p少COD排放量，大大促進(jìn)了廢物減量化、資源化和無(wú)害化。其經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣水分離及脫S處理后送儲(chǔ)氣罐，通過(guò)管道則可用于鍋爐燃料。據(jù)資料介紹，每生產(chǎn)1噸乙醇所產(chǎn)的廢水可產(chǎn)沼氣190m3-220m3。每立方米沼氣的熱值相當(dāng)于1公斤標(biāo)煤，故每產(chǎn)一噸乙醇可節(jié)約燃煤200公斤。三、我縣秸桿資源分析我縣是農(nóng)業(yè)大縣，秸稈年產(chǎn)量約51萬(wàn)噸，以稻草、玉米秸稈、小麥秸稈和油菜秸稈為主，主要集中在平川和丘陵一帶的主要農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)，以馬暢到槐樹(shù)關(guān)沿108沿線鎮(zhèn)最為集中。由于秸稈產(chǎn)量未列入有關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)范圍，直接測(cè)量農(nóng)作物秸稈單位面積的產(chǎn)量也比較困難，因而秸稈

37、的產(chǎn)量通常依據(jù)農(nóng)作物的產(chǎn)量計(jì)算而得，即采用“秸稈系數(shù)”法估測(cè)秸稈產(chǎn)量。, 6 K' E7 v' r* x; W5 e- u*秸稈系數(shù)是秸稈產(chǎn)量與谷物籽實(shí)產(chǎn)量的比值，其值參見(jiàn)表3我縣各類(lèi)農(nóng)作物秸稈的種類(lèi)及其對(duì)應(yīng)的秸稈系數(shù)。利用秸稈系數(shù)乘以籽實(shí)產(chǎn)量可以估算出農(nóng)作物秸稈的資源量。其估算公式如下。6 t/ I1 ' Y* O6 P6 e7 M2 E* u# c 表3 我縣各類(lèi)農(nóng)作物秸稈的種類(lèi)及其對(duì)應(yīng)的秸稈系數(shù)作物種類(lèi)作物名稱(chēng)秸桿系數(shù)糧 食水 稻 1.0玉 米2.0高 粱2.0小 麥1.4油料作物大 豆1.5油菜籽2.0向日葵2.0式式中：S秸稈資源量；k秸稈的種類(lèi)數(shù)；3 Y5

38、w4 D( b2 v* dsj某種農(nóng)作物的籽實(shí)產(chǎn)量；Dj某種農(nóng)作物對(duì)應(yīng)的秸稈系數(shù)。我縣現(xiàn)有耕地面積58萬(wàn)畝,農(nóng)業(yè)常用耕地41.6萬(wàn)畝，其中水田20.3萬(wàn)畝，旱地21.3萬(wàn)畝。其糧油產(chǎn)量可按2013年種植計(jì)劃和正常年份糧食單產(chǎn)計(jì)算，去年全年糧食收獲面積52.5萬(wàn)畝。其中小麥18.9萬(wàn)畝6.9萬(wàn)噸，玉米10.9萬(wàn)畝3.3萬(wàn)噸，水稻21萬(wàn)畝12.6萬(wàn)噸，油菜16萬(wàn)畝6萬(wàn)噸。種植水稻21萬(wàn)畝，應(yīng)產(chǎn)水稻12.6萬(wàn)噸；種植玉米10.9萬(wàn)畝，應(yīng)產(chǎn)玉米3.3萬(wàn)噸；種植小麥18.9萬(wàn)畝，應(yīng)產(chǎn)小麥6.9萬(wàn)噸；種植油菜16萬(wàn)畝，應(yīng)產(chǎn)菜籽6萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)豆類(lèi)雜糧總產(chǎn)為8萬(wàn)噸。根據(jù)表3和式（1）可計(jì)算出我縣秸桿總量約為51

39、萬(wàn)噸。我縣所產(chǎn)秸桿現(xiàn)除用于還田和燒火做飯外，大部分焚燒掉了。這樣即浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。估計(jì)焚燒量大約占秸桿總量的75%，為38.3萬(wàn)噸。這部分秸桿完全可以用來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇。秸稈中纖維素含量35%，按現(xiàn)有技術(shù)僅纖維素可產(chǎn)乙醇和每克葡萄糖理論酒精產(chǎn)量0.57克計(jì)算，每年這38.3萬(wàn)噸秸桿可產(chǎn)生乙醇約7.6萬(wàn)噸。隨著纖維素酶酶解和發(fā)酵技術(shù)的不斷進(jìn)步，秸稈中的半纖維素也可部分或全部轉(zhuǎn)化為乙醇，可產(chǎn)燃料乙醇的數(shù)量還將大幅度提高。在我們開(kāi)發(fā)利用秸稈資源的同時(shí)，應(yīng)充分重視秸稈還田，以增加土壤有機(jī)肥含量，改善土壤的物理性質(zhì)，保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)。而另一方面，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷深入，居民點(diǎn)的

40、集中，居住條件的改善，秸桿的家庭燃料作用將會(huì)消失，因而會(huì)為生物質(zhì)燃料乙醇的生產(chǎn)提供更多的原料。& G6 ) 2 X0 M3 U3 e3 四、項(xiàng)目建設(shè)的技術(shù)方案根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，擬選用下述工藝路線。工藝流程為：（農(nóng)作物秸桿）收集粉碎蒸汽連續(xù)爆碎纖維酶水解過(guò)濾酵母發(fā)酵過(guò)濾蒸餾冷凝脫水（無(wú)水乙醇）變性（燃料乙醇）產(chǎn)品方案為：以燃料乙醇為主產(chǎn)品，以二氧化碳、沼氣、DDGS飼料和有機(jī)肥為副產(chǎn)品。主產(chǎn)品燃料乙醇除調(diào)入汽油作為車(chē)用燃料外，還可以無(wú)水乙醇身份用來(lái)制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料。此外乙醇還可用在稀釋劑、有機(jī)溶劑、涂料溶劑等

41、幾大方面，其中用量最大的是消毒劑。但因含有過(guò)多的雜醇油，不宜食用。副產(chǎn)品還可以進(jìn)一步深加工生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。在以農(nóng)林廢棄物為原料制取燃料乙醇時(shí)，只有纖維素被轉(zhuǎn)化為乙醇，半纖維素和木質(zhì)素未利用。半纖維素中含有木聚糖類(lèi)、葡萄糖甘露聚糖、半乳糖，由于結(jié)構(gòu)中帶有羥基、醛基和糖甙鍵，在一定條件下，均能進(jìn)行酯化或醚化反應(yīng)。利用這些化學(xué)性質(zhì)可以制備一些高附加值的化工產(chǎn)品，例如糠醛，它是合成高分子樹(shù)脂、纖維、醫(yī)藥、農(nóng)藥等的重要原料，以糠醛為原料可進(jìn)一步制備糠醇、四氫糠醇、順丁烯二酸酐、糠酸等重要精細(xì)化工產(chǎn)品。* e; H7 q& w) q' O5 O& S8 木質(zhì)素是一類(lèi)以苯丙烷單體為

42、骨架、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無(wú)定形高聚物，由于結(jié)構(gòu)中含有羥基和醚鍵，可以利用這些性質(zhì)制備一些化工產(chǎn)品，例如木質(zhì)素磺酸鹽，可用作混凝土減水劑、染料分散劑、石油鉆井與采油助劑等。另外，采用接枝等方法制備的改性木質(zhì)素，可以用作土壤調(diào)節(jié)劑、助凝劑、增稠劑等，還可制備碳纖維等。副產(chǎn)品中的二氧化碳是酵母發(fā)酵中產(chǎn)生的，給予收集后可銷(xiāo)售給食品企業(yè)作為食品級(jí)二氧化碳使用。五、項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)分析燃料乙醇售價(jià)受制于汽油的價(jià)格波動(dòng)。目前, 國(guó)家對(duì)燃料乙醇實(shí)行特殊定價(jià)政策并且有專(zhuān)門(mén)財(cái)政補(bǔ)貼以使市場(chǎng)上燃料乙醇價(jià)格略低于汽油價(jià)格,從而增強(qiáng)燃料乙醇相對(duì)于汽油的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。燃料乙醇的價(jià)格是按照汽油價(jià)格的0.9111倍確定的,所以銷(xiāo)售燃料乙

43、醇的實(shí)際收入包括兩部分,即汽油價(jià)格的0.9111- e# p' O. z* # Z倍和政府補(bǔ)貼，即實(shí)際收入=0.9111 ×汽油價(jià)格+政府補(bǔ)貼。根據(jù)國(guó)家2005年制定的燃料乙醇財(cái)政補(bǔ)貼辦法, 20052008年,每一年度的財(cái)政補(bǔ)貼分別為1883元/噸、1628元/噸、1373元/噸和1373元/噸。而20052007年，而每年的汽油平均價(jià)格分別為3874元/噸、4608元/噸和4990元/噸，則各年度的燃料乙醇企業(yè)的實(shí)際收入分別為5412元/噸、5826元/噸和5919元/噸。纖維燃料乙醇噸成本因不受原料價(jià)格的控制，大約一直在6000元/噸左右，在取得國(guó)家補(bǔ)貼的情況下，仍與上

44、述各年度的實(shí)際收入相比還有81588元/噸的虧損?？梢钥闯?企業(yè)銷(xiāo)售乙醇取得的收入還不能完全彌補(bǔ)生產(chǎn)成本。據(jù)報(bào)道, 2007年國(guó)家實(shí)行了彈性制的財(cái)政補(bǔ)貼。政府定期對(duì)以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)乙醇結(jié)算價(jià)格和生產(chǎn)成本進(jìn)行核算，計(jì)算出合理的補(bǔ)貼價(jià)格，根據(jù)企業(yè)之前銷(xiāo)售的燃料乙醇數(shù)量進(jìn)行追溯調(diào)整。據(jù)悉，2007年國(guó)家給予安徽豐原生化（以玉米為原料）的補(bǔ)貼是2251元/噸,超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),以補(bǔ)貼由于原料和汽油的價(jià)格波動(dòng)造成的虧損，使其燃料乙醇業(yè)務(wù)加上政府補(bǔ)貼后的毛利率達(dá)到20%以上。目前，由于糧食價(jià)格的上漲，以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)成本和以秸桿為原料的燃料乙醇生產(chǎn)成本已相近。因此，如果取得國(guó)家補(bǔ)貼，則

45、肯定是有利益的。如果爭(zhēng)取不到國(guó)家在銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的財(cái)政補(bǔ)貼，這81588元/噸的虧損有望從下面兩個(gè)部分找回。一是爭(zhēng)取國(guó)家對(duì)于以秸桿為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)建廠補(bǔ)貼。2006年，財(cái)政部印發(fā)的可再生能源發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金管理暫行辦法明確提出：“石油替代可再生能源開(kāi)發(fā)利用，重點(diǎn)是扶持發(fā)展生物乙醇燃料、生物柴油等”。2007年9月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布關(guān)于促進(jìn)玉米深加工業(yè)健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)，意見(jiàn)指出“十一五”期間原則上不再核準(zhǔn)新建玉米深加工項(xiàng)目。因而限制了以玉米為原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展，為以秸桿為原料生產(chǎn)燃料乙醇項(xiàng)目提供了更廣闊的生存空間。因此，秸桿燃料乙醇項(xiàng)目符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策，并且，在未來(lái)它承擔(dān)著改變中國(guó)能源結(jié)構(gòu)重

46、任。普遍認(rèn)為，大規(guī)模開(kāi)發(fā)生產(chǎn)木質(zhì)纖維類(lèi)生物質(zhì)燃料乙醇的工業(yè)技術(shù)，是解決以糧為原料生產(chǎn)燃料乙醇存在的原料成本高、原料有限的根本出路。因此，獲取項(xiàng)目扶持資金是非常有必要、有可能的。二是申請(qǐng)CDM（清潔發(fā)展機(jī)制）項(xiàng)目資金。CDM項(xiàng)目的核心內(nèi)容是允許發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用資金和技術(shù)與發(fā)展中國(guó)家合作，在發(fā)展中國(guó)家實(shí)施生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)和利用，從而達(dá)到減少溫室氣體排放的目的。每噸燃料乙醇能夠產(chǎn)生2噸的二氧化碳減排量，根據(jù)目前國(guó)際市場(chǎng)的平均價(jià)格，減排量約為10美元/噸，每噸燃料乙醇的減排收益為20美元/噸，按現(xiàn)行匯率，每生產(chǎn)一噸燃料乙醇可獲得CDM項(xiàng)目資金 140元。此外，通過(guò)副產(chǎn)品的加工升值，可以增加一部分收益。目前，

47、汽油價(jià)格已達(dá)7750 元/噸，現(xiàn)行燃料乙醇的理論售價(jià)應(yīng)為（7061元/噸+政府補(bǔ)貼），已超出成本，有結(jié)余1061/噸。但實(shí)際售價(jià)僅為6200元/噸，與成本持平，取得的國(guó)家補(bǔ)貼部分為純利潤(rùn)。國(guó)家財(cái)政部2007年制定的生物燃料乙醇彈性補(bǔ)貼財(cái)政財(cái)務(wù)管理辦法規(guī)定，定點(diǎn)生物燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)享受彈性制的財(cái)政補(bǔ)貼。政府定期對(duì)以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)乙醇結(jié)算價(jià)格和生產(chǎn)成本進(jìn)行核算，計(jì)算出合理的補(bǔ)貼價(jià)格，根據(jù)企業(yè)之前銷(xiāo)售的燃料乙醇數(shù)量進(jìn)行追溯調(diào)整。此處，副產(chǎn)品的加工、銷(xiāo)售也可帶來(lái)豐厚的收益。同理，乙醇的深加工可給企業(yè)帶來(lái)更大的利潤(rùn)。乙醇脫水后，是生產(chǎn)乙烯、乙酸乙脂等189種化工、生物產(chǎn)品的原料，2004年乙烯的需求量達(dá)到1800萬(wàn)噸，每噸價(jià)格在14000元以上，但國(guó)內(nèi)只能滿(mǎn)足600萬(wàn)噸。 參考生產(chǎn)規(guī)模為5000噸/年以秸桿為原料的燃料乙醇項(xiàng)目的總投資，按山東大學(xué)和河南天冠集團(tuán)聯(lián)合攻關(guān)的稀酸處理纖維酶解工藝生產(chǎn)燃料乙醇中試項(xiàng)目投資計(jì)算，總投資為1611萬(wàn)元?？芍?，我縣年產(chǎn)1萬(wàn)噸秸稈乙醇項(xiàng)目總投資為3222萬(wàn)元。項(xiàng)目除了具有良好的經(jīng)濟(jì)效益外，還有利于刺激農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，穩(wěn)定糧食價(jià)格，鞏固農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，提高農(nóng)民收入。同時(shí)，項(xiàng)目的建設(shè)還將間接推動(dòng)周邊地區(qū)交通運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)、飼料業(yè)、有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)和綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，增加就業(yè)機(jī)會(huì)，社會(huì)效益顯著。六、存在的問(wèn)題1