燃料乙醇的生产与利用

综述专论化工科技200311(4)44~47 SCIENCE TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY燃料乙醇的生产与利用*黄治玲(吉林燃料乙醇有限责任公司吉林吉林132101)摘要燃料乙醇作为一种新兴能源已经列入我国十五发展规划项目。笔者介绍了我国燃料乙醇的发展规划项目建设及相关政策介绍了美国、巴西等国及我国燃料乙醇的生产和使用情况介绍了我国生产燃料乙醇和使用乙醇汽油对于节省石油资源、改善环境和增加农民收入的意义。关键词燃料乙醇乙醇汽油玉米酒精中图分类号:TQ223.12+2文献标识码:文章编号:1008-0511(2003040044-04乙醇俗称酒精,它以玉米小麦、薯类、糖蜜白饲料DDGS)玉米粕、玉米油、CO2、沼气等。吉等为原料经发酵蒸馏而制成将乙醇进一步脱林60万ta燃料乙醇项目引进国外先进技术和水得燃料乙醇。为了避免燃料乙醇流入食用酒精关键设备以玉米为原料采用改良湿法生产燃料市场而被饮用要将燃料乙醇变性即在燃料乙醇乙醇。如图1所示生产过程包括玉米预处理粉中加入变性剂适量汽油后形成变性燃料乙醇。碎)脱胚制浆、液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水和变车用乙醇汽油是在汽油中加入一定比例的变性。性燃料乙醇形成的一种新型混合燃料国际上称原料玉米预处理脱胚制浆干胚玉米油车间汽油醇,商品名GASOHOL)这项技术在国外已淀粉浆十分成熟。目前国外使用车用乙醇汽油的国家主液化糖化辅料制备要是美国和巴西,欧共体自20世纪90年代初也放或加工二氧化碳化酸、碱、酵等开始生产使用车用乙醇汽油。在这种燃料中乙发酵成熟醇既是一种能源,又是一种良好的汽油增氧剂和DDS车间稀酒精燃料乙醇变性产品高辛烷值调和组分用以代替四乙基铅和甲基叔图1燃料乙醇生产流程简图丁基醚MTBE)或乙基叔丁基醚(ETBE)用乙醇1.1.1玉米脱胚制浆作增氧剂可显著降低汽车尾气中的有害物质起玉米经水或酒糟离心清液在一定温度下进行到净化空气的功效。同时用粮食制造的乙醇是浸泡浸泡后的玉米经破碎磨破碎分离出胚芽并一种生物转化的太阳能是一种用之不竭的可再将纤维及淀粉颗粒破碎到一定的粒度。脱胚后的生资源。这样在汽油中加入一定比例的乙醇作玉米淀粉浆(含有淀粉、蛋白质和纤维等物质)送燃料就能收到节约石油、净化空气和转化过剩的粮食等一举多得之效。为人类社会的可持续发展入液化工段。提供了一条简单有效的途径。1.1.2液化、糖化和发酵淀粉在高温下糊化,同时在a-淀粉酶的作用1燃料乙醇的生产下降解物料的粘度降低这一过程称为液化。液1.1生产过程化后的醪液称为液化醪。液化前需加入氢氧化钠发酵法酒精的生产工艺有干法和湿法1,不和氨水来调节物料的pH值和补充部分氮源同同的工艺会产生不同的副产品,其中包括酒糟蛋时加入氯化钙用于保持a淀粉酶的稳定性。液化醪经稀硫酸调节pH值后加入糖化酶进行糖化。收稿日期2003-02作者简介黄治玲(1965-)广西柳州人吉林燃料乙糖化的目的是将液化醪中的淀粉及糊精水解成酵第4期黄治玲燃料乙醇的生产与利用45化醪。通过酵母对糖化醪进行连续发酵。在发酵1.2我国燃料乙醇生产装置过程中酵母将糖转化成乙醇和CO2同时释放出在国家原计委的统一安排下在中国石油、中热量所产生的二氧化碳经水洗回收随之带出的国石化两大集团的参与下我国于2000年正式启乙醇排入大气。动了燃料乙醇的生产与试用工作按照新建厂与1.1.3蒸馏、脱水、变性老厂改造相结合的精神国家制定了燃料乙醇生含有乙醇的发酵成熟醪通过蒸馏装置进行蒸产试点规划2。根据这一规划我国目前建成、正馏提纯所产生的高纯度乙醇蒸汽经过两级分子在建设和拟建设的燃料乙醇装置如表1所示。吉筛的交替吸附作用吸除水分从分子筛出来的含林60万t/a和河南30万t/a年燃料乙醇项目分有少量水分的乙醇气体经冷却后即为燃料乙醇。别于2001年9月和2002年11月开工建设安徽分子筛即3A沸石该材料上的微孔孔径比水分丰原30万t/a燃料乙醇的可行性报告正待国务子大而小于乙醇分子因此水分子可以被吸附,院审批。另外河南天冠20万ta与黑龙江华润而乙醇分子可从其表面通过产生高纯度乙醇气金玉10万ta燃料乙醇的改扩建项目已分别于体。2000年和2001年完成并在当地开始了乙醇汽油所生产的燃料乙醇加入体积分数为2%~的试用工作。5%的变性剂汽油成为变性燃料乙醇产品。表1我国燃料乙醇生产装置企业名称规模投资产品方案万ta-)/亿元万ta-)备注黑龙江华润金玉(老厂改造)2001年初完成河南天冠集团老厂改造)0002000年3月完成河南天冠集团新建)3012.88燃料乙醇30 DDGS:182002年11月开工燃料乙醇60吉林燃料乙醇有限责任公司6028.9 DDGS 602001年9月开工建设第一条生玉米油5产线30万a)安徽丰源待批)30可研报告待国务院审批酒精50山东久久集团非国家试点项目)5021 DDGS 312002年6月建成。可根据政策玉米毛油4.5和市场情况转产燃料乙醇玉米胚芽112燃料乙醇的使用政策31对车用乙醇汽油的生产和使用给予财政补贴。美国主要以玉米为原料生产燃料乙醇所2.1国外燃料乙醇的使用情况耗玉米占全美玉米总产量的7%~8%。1990年,目前世界上使用乙醇汽油时间最长成效最全美燃料乙醇销售量为265万t到2000年已达大的国家属巴西和美国。由于乙醇和汽油在燃料559万年均增长率为20%。1999年美国环保性能上的差别,世界上对乙醇汽油的使用方法也局与国会合作针对汽油增氧剂MTBE对地下水各异。一般的方法分两大类用汽油发动机的汽资源的污染研究了2002~011年期间新的国家车乙醇加入体积分数为5%~22%专用发动机“清洁燃料替代”计划,一些州已明令禁止使用的汽车20世纪70年代就已是成熟技术乙醇加MTBE。如果2004年美国在全国范围内全面禁止入体积分数为85%~100%世界上已有约00万使用MTBE,将极大地刺激车用乙醇汽油的需求辆这样的汽车在运行。增长。20世纪70年代末在石油危机的背景下美美国推广使用车用乙醇汽油不但在一定程国为减少对进口原油的依赖联邦政府制定了乙度上缓解了石油供求矛盾同时由于扩大了玉米醇发展计划开始大力推广车用乙醇汽油。作为消费市场从而刺激了农业生产增加了农民收入;46化工科技第11卷善了环境和空气质量经济效益和社会效益得到显著提高3我国推广使用燃料乙醇的意义巴西政府于1975年推行车用乙醇汽油计划,乙醇这一传统产品经过半个多世纪的沉沦并在税收补贴和优惠贷款等方面对燃料乙醇产之后自20世纪90年代以来,之所以又重新成为业发展配套实施了完整的支持政策。与美国不同许多国家大力研究和发展的对象究其原因是人的是巴西是以甘蔗糖蜜、砂糖为主要原料生产们对乙醇极优越的物理、化学特性有了更深入的燃料乙醇。2000年该国燃料乙醇总产量达793万认识和了解。乙醇已不单是一种优良燃料,它己t约占该国汽油消耗总量的13目前巴西是世经成为一种优良的燃油品质改善剂被广泛使用。界上最大的燃料乙醇生产和消费国也是唯一不它的主要特性可以概括为四个方面第一乙醇是使用纯汽油作为汽车燃料的国家。燃油氧化处理的增氧剂,使汽油增加内氧燃烧充欧共体积极发展车用乙醇汽油最直接的原因分达到节能和环保目的第二,乙醇具有极好的是解决农产品过剩问题目前在税收优惠政策抗爆性能调合辛烷值一般都在120左右作为汽的支持下车用乙醇汽油在欧共体的使用呈上升油的高辛烷值组分,它可有效提高汽油的抗爆性趋势。(辛烷值)第三在新标准汽油中乙醇还可以经2.2我国燃料乙醇的使用情况济有效地降低烯烃、芳烃含量降低炼油厂的改造我国推广使用车用乙醇汽油燃料乙醇的加费用第四,乙醇是太阳能的一种表现形式在整入量初步确定从体积分数为10%起步。这样做个自然界系统中,乙醇的整个生产和消费可形成的好处是现有车辆和加油装置不需任何改装,无污染和洁净的闭路循环过程永恒再生永不枯油耗动力基本不受影响汽车尾气的污染可大幅竭。在我国推广使用车用乙醇汽油主要有如下三度降低又不消耗过多的粮食。个重要意义。变性燃料乙醇的国家标准GB18350-2001和一是可缓解石油紧缺矛盾。目前我国石油消车用乙醇汽油的国家标准GB18351-201已于费正以每年13%的速度增长并从1993年开始成2001年颁布并实施。为石油净进口国,1999年我国原油加工量为2.2.1我国燃料乙醇使用区域和数量17700万t其中进口3660万t汽油年消耗量约从2001年开始我国先后在河南黑龙江开3600万t。原油的供求矛盾将成为制约我国经济始试用车用乙醇汽油采取地方立法的手段在试发展的长期压力。九届人大四次会议通过的《匡点城市封闭运行。河南先在南阳、洛阳、郑州三市民经济和社会发展第十个五年计划纲要》提出要使用车用乙醇汽油2001年消耗了147燃料乙开发燃料乙醇等石油替代品采取措施节约石油醇2002年消耗了约500燃料乙醇黑龙江先资源。如果我国向美国一样每年使用约500万t在肇东和哈尔滨使用车用乙醇汽油2001年消耗的燃料乙醇,替代等量的汽油,每年可节省外汇了127t燃料乙醇2002年消耗了约500燃料乙15亿美元。用粮食制造燃料乙醇是一种生物转醇。化的太阳能是一种用之不竭的可再生资源。2.2.2我国对生产燃料乙醇的财政扶植政策4二是可有效解决玉米等粮食的转化,促进农(1)免征燃料乙醇5%的消费税业生产的良性循环。我国是一个农产品生产和消(2)燃料乙醇的增值税实行先征后返费大国近年来粮食综合生产能力已接近5亿t,(3)使用陈化玉米原料执行陈化粮补贴政玉米产量约占22%~25%实现了农产品供给由策;长期短缺到总量基本平衡、丰年有余的历史性转(4)项目新增建设用地有偿使用费上缴中央变。然而粮食深加工转化问题未能得以很好解部分实行先征后返;决。粮食虽然增产但并未形成增产消费—刺(5)实行上述政策后燃料乙醇项目仍然亏激再生产的良性循环。针对目前粮食供给相对损的按保本微利的原则由国家给予政策补贴。项过剩、粮价下跌、农民收入增长缓慢问题《国民经的销佳利问销的1顶计通和社屏午出两通过第4期黄治玲燃料乙醇的生产与利用47品阶段性供过于求问题。发展车用乙醇汽油可推广使用车用乙醇汽油作为我们国家的一项有效解决玉米等粮食作物的转化形成一个长期、战略举措充分体现了国家对调整能源结构治理稳定、可控的粮食消费市场使国家又拥有了一个环境污染增加农民收入的深切关注。随着吉林可靠的粮食调控手段有助于增加和稳定农民收60万t/a燃料乙醇项目第一条生产线于2003年9入实现农业生产的良性循环为农业的产业化探月份的开车投产随着河南、安徽新建燃料乙醇装索一条新途径。按年生产500万燃料乙醇计,置相继建成投产随着车用乙醇汽油在全国范围可消耗玉米1500万t全国玉米产量的11%左的推广使用相信燃料乙醇必将为我国创造出巨右。因此不会对粮食供应产生冲击。大的经济效益和社会效益。三是有利于环境的改善。使用车用乙醇汽油可以使汽车尾气污染水平平均降低30%以参考文献上。其中一氧化碳(CO排放下降30.8%挥发性【1】谢林吕西军.玉米酒精生产新技术M]北京中国轻工业烃类化合物(CH)排放下降13.4%。使用乙醇替出版社2001.120代等量汽油还可以提高汽油的辛烷值清洁汽车2】刘铁男在河南天冠集团30万a燃料乙醇开工仪式上的引擎减少机油替换。作为增氧剂燃料乙醇替代【3】张晓阳在中部汽车论坛上的演Z]南阳河南天冠集汽油中的MTBE、ETBE还可以避免对地下水造成团2000污染。所以燃料乙醇是一种绿色能源”。[4]关于下达燃料乙醇亏损补贴的通知Z]北京中华人民共和国财政部2002. THE PRODUCTION AND APPLICATION OF FUEL ETHANOL HUANG Zhi-ling( Jilin Fuel Ethanol Co.ltd. Jilin132101,China) Abstract: As kind of new energy resource fuel thanol project has been isted as development project of'the tenth five-year-plan". The subjects including the development plan of fuel ethanol in China the construction of pro- ject and relative policies,the production and application situations of fuel ethanol in USA, Brazil and China the significance of fuel ethanol production and the application of gasohol in China in aspect of saving oil resource, im- proving environmental conditions and increasing the income of farmer are briefly discussed. Key words: Fuel ethanol Gasohol; Maize; Alcohol会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会5纤维、电影胶片、制药、染料和香料等。简讯该装置经过历年挖潜改造年生产能力由当初的6000t二级品达到了现在年产55000t优级品。2003年该厂针对装置回收工序尚有余量的中油吉林石化公司电石厂对醋酐回收实际对共沸蒸馏塔、萃取塔、酯水蒸馏塔等关键工序改造年可回收稀醋酸650t设备实施技术改造改造后每年可多回收稀醋酸650t回收后的稀醋酸用于裂解后,可使产品的中油吉林石化公司电石厂醋酐装置采用冰醋消耗指标大幅度下降年创效益可观。酸裂解法生产工艺其产品主要用途是制造醋酸王军)