利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产乙醇项目可行性研究报告

- - 第一章 总论 目名称及承办单位 山东科技有限公司 利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产乙醇项目 山东科技有限公司是致力于国家高技术生物工程科研开发的国家级重点高新技术企业 、中国功能糖城重点支柱企业、山东省农业产业化重点龙头企业。 公司在国内独家实现低聚木糖工业化生产，唯一通过国家科技成果鉴定，填补国内空白，达国内领先、国际先进水平 。 现已形成以功能糖和淀粉糖两大系列产品为主导的农副产品加工龙头企业。 法人代表： 禹城市高新技术开 发区龙力高科技产业园内 单位名称： 山东省工业研究设计院， 证书等级：甲级 证书编号： 工咨甲 1 委托合同号：。 - - 究工作的依据 a、轻工业建设项目可行性研究报告编制内容深度规定（ b、国家计委一般工业项目可行性研究编制大纲 c、 山东科技有限公司 与山东省工业研究设计院签定的工程咨询合同书。 d、 山东科技有限公司 编制的 利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产乙醇项目简介 。 e、建设单位提供的有关基础资料。 究工作的范围 根据国家法律、 法规、产业政策，对项目提出的背景、市场前景、建设规模及建设条件进行分析论证。对项目产品进行产品方案和产品技术水平分析论证，通过与当前国内的先进技术和设备进行比选，确定了先进合理的工艺方案和设备选型。初步确定了建设项目的建筑结构形式、给排水、电气自控的方案和节能措施。对项目的实施条件、地址、原料供应、交通条件、环境保护、劳动安全卫生及消防等进行可行性研究。对项目的总投资、成本进行估算，对项目的经济效益进行分析，通过对成本、效益和投资回收情况的分析进行财务经济评价。 究工作概况 根据本项目建设地 现有原料来源情况，对产品方案和生产规模进行了确定和完善，使产品方案和建设规模更趋合理，更符合中国国情和项目需要，并开始与国内酒精设备生产厂家进行广泛接触，对其酒精设备进行考 察和论证，对这些公司的设备从产品质量、机械性能、技术指标、- - 设备投资进行了综合比较，为本项目的顺利进行打下了良好的基础。 1. 5 研究结论 项目投产后产品品种及年产量为： 1） 生物乙醇 5 万吨 /年 2）杂醇油 年 3）二氧化碳 3 万吨 /年 4）废渣 12 万吨 /年 本项目以生产低聚木糖、木糖醇、糠醛等的下脚料玉米芯废渣为原料，利用现代生物技术，通过采用纤维素酶酶解的方式生产 生物 乙醇。 工艺路线： 玉米芯废渣 配料杀菌 酶解浓缩发酵蒸馏脱水 生物 乙醇 工艺说明：通过对原料玉米芯废渣进行 配料和杀菌 。然后用酶法对玉米芯废渣进行水解使之转化为葡萄糖。在纤维质原料转化为葡萄糖之后，对葡萄糖溶液进行浓缩和发酵，然后经蒸馏、脱水而 制得 生物 乙醇。 本项目 技术 支撑为山东大学科研成果，技术先进 可靠，生产工艺具有良好的节能效果，产品质量高，同时尽量降低项目建设投资。 本项目起点高、关键工序采用先进生物技术，为确保产品质量稳定， - - 提高产品在市场上的竞争力，项目所用生产设备均为国内最先进的设备。 材料及动力供应 该项目主要原、辅材料为 玉米芯废渣 、酵母等，年用量为 吨。 玉米芯废渣 由龙力公司的低聚木糖车间及周边的糠醛厂等提供，其它辅助材料就近购买。 项目年用电 市供电局高压 电源专线供应；用汽 280万吨，由开发区内的新园热电厂供应；用水 立方米，采用地下水。 项目拟建地点在禹城市高新技术产业开发区内的龙力高科技产业园。京沪铁路、济邯铁路、京福高速、青银高速、 308 国道贯穿市区，建设地点距济南国际机场 50 公里，交通运输十分便利。 该厂址位置优越， 交通方便，供电、供汽等配套工程设施 完善，厂区地势平坦，排水方便，因此项目选址不仅符合公司的总体发展规划 ， 也符合所在地高新技术产业开发区整体发展规划，项目选址 是可行的。 本项目的污染源主要有车 间排出的废气，生产过程中产生的废渣、污废水、噪音。发酵工段产生二氧化碳，直接排掉会对大气产生污染，因此本项目配套二氧化碳车间，对二氧化碳进行回收，其余废气主要是含有少量余热余湿的空气，对大气不构成污染，本设计不再对此处理；废渣主要是生产废渣、污水处理产生的污泥以及生活垃圾等；污废水主要产生于生产车间以及生活排放的污废水；噪声污染源主要来自于空压机、车间风机、各类泵等机械设备产生的噪音。 - - 设计方案中针对以上污染物，采用了先进、成熟的工艺进行处理，以达保护环境之目的。具体处理方案见第六章环境保护。 项目新增定员合计 185人，其中管理人员 35 人、工程技术人员 41 人，工人 109。由于本生产线采用技术较高及设备较多，对人员的素质要求较高，关键岗位需文化层次及素质较高的人员。 项目总投资： 其中：建设投资： 铺底流动资金： 该项目规模较大，但因生产工艺成熟，前期准备工作充分，因此建议建设期为 12 个月。 该项目产品方 案合理，建设规模经济，工艺技术先进，部分关键技术设备可以在保证产品质量的前提下，降低能耗并节约投资，提高产品质量，使产品在市场上有较强的竞争力。 本项目建成投产后，将会产生良好的社会效益，具体如下： 一、 推动农业的可持续发展 该项目的成功，可将植物纤维变废为宝，缓解了燃料的紧张，同时减少了环境污染，对促进工农业的发展，提高人民的生活水平都具有显著的经济效益和社会效益。 - - 二、 启用可再生能源 生物乙醇的一个重要应用就是 燃料乙醇 ，其 作为煤、石油等一次性能源的替代品，属以生物质为原料生产的可再生资源。玉米芯用于生产 低聚木糖、木糖醇、糠醛等，玉米芯废渣转化为 生物 乙醇，乙醇燃烧放出二氧化碳和水，农作物经光和作用消耗二氧化碳，再生成粮食，用以生产功能糖、淀粉糖等，废渣用来生产 生物 乙醇。 三、 有利于 改善 环境 将大量的低聚木糖、木糖醇、糠醛、玉米芯废渣生产生物乙醇， 避免了因焚烧而造成的环境污染， 同时 用 生物 乙醇替代等量汽油后，可提高汽油辛烷值，增加氧含量，使汽油燃烧更完全，降低汽车尾气中有害物质排放。测试表明，含 生物 乙醇 10%（体积）的车用乙醇汽油比同牌号汽油，汽车尾气中一氧化碳（ 放量可下降 30%，烃化物排放下降 10%， 使用车用乙醇汽油有利于改善环境。 本项目建成投产后，正常生产可实现销售收入销售收入为 元 /年，利润总额 年，利税总额 年。 综上所述，本项目建设既有必要性，也是可行的。 主要技术经济指标见表 1 1。 - - 表 1 1 主要技术经济指标表 序号 指标 单位 数量 备注 1 生产规模 处理玉米芯废渣 吨年 200000 2 产品方案 物 乙醇 吨年 50000 醇油 吨 年 260 氧化碳 吨年 30000 废渣 吨年 120000 3 总投资 万元 设投资 万元 底流动资金 万元 4 投资指标 元销售收入占用总资金 元 元销售收入占用建设投资 元 5 劳动定员总计 人 185 人 人 109 术人员 人 41 理人员 人 35 6 全年生产天数 天 300 7 主要原、辅材物料及动力用量 维原料 吨年 200000 固定化酵母 吨年 21 - - 维素酶液 吨年 350000 万吨年 万度年 万吨年 280 8 年运输量 吨 400990 入量 吨 200130 出量 吨 200860 9 项目占地面积 平米 73280 10 年总成本 万元 11 年销售收入 万元 12 年利税 万元 13 年利润 万元 14 投资回收期（税前） 年 建设期一年 15 投资回收期（税后） 年 建设期一年 16 投资利税率 % 17 投资利润率 % 18 财务内部收益率（税前） % 19 财务内部收益率（税后） % - - 第二章 项目背景与发展概况 目提出的背景及依据 山东科技有限公司是致力于国家 高技术生物工程科研开发的国家级重点高新技术企业 、中国功能糖城重点支柱企业、山东省农业产业化重点龙头企业。 公司在国内独家实现低聚木糖工业化生产，唯一通过国家科技成果鉴定，填补国内空白，达国内领先、国际先进水平 。 现已形成以功能糖和淀粉糖两大系列产品为主导的农副产品加工龙头企业。 公司现有资产总额 元，固定资产 元，资产负债率 52%；是中国工商银行 信用企业，中国农业银行 信用企业，中国人民银行外部授信 信用企业（德州市仅有 2 家企业获 ，另一家为皇明集团）。 2003 年实现销售收入 7278 万元，利润 2172 万元，税金716 万元。 2004 年实现销售收入 17252 万元，利润 2238 万元，税金 724万元。 2005 年实现销售收入 元，利润 8482 万元，税金 4677 万元。 公司拥有自营进出口权，是国家 “十五 ”科技攻关计划和国家 “863”计划课题承担单位。公司顺利通过 量管理体系认证、 境管理体系认证、 品卫生安全预防体系认证和香港安全食品认证，产品生产线在美国通过 册，获得走向国际的通行证。 业法人代表情况 - - 程少博，男，汉族， 1964年 6 月出生，高级经济师，研究生文化。现任山东科技有限公司董事长兼总经理。 主要获奖情况： 2000 年 5月 被授予德州市第五届“十大杰出青年” 2000 年 12月 获得山东省科技成果一等奖 2000 年 12月 获得山东省优秀新产品科技工作者二等奖 2001 年 6月 被评为“禹城市专业技术拔尖人才” 2001 年 6月 被授予“禹城市优秀共产党员企业家” 2001 年 8月 获得教育部科技成果完成者证书 2001 年 9月 荣获首届“山东省青年科技创新杰出奖” 2002 年 9月 荣获“山东省科技进步二 等奖” 2002 年 12月 被评为“山东省十大杰出青年” 2003 年 2月 被评为德州市人大代表 2004 年 5月 被评为德州市职工劳动模范 2004 年 6 月 被评为德州市优秀共产党员 2004 年 7月 被评为德州市青年文明号十年成就奖先进个人 2005 年 2月 被评为德州市文明市民 2005 年 10 月 被评为第四届德州人民好公仆、获德州人民好公仆特别奖 近年来的主要事迹： 2000 年 4 月 领导完成“低聚异麦芽糖、低聚果糖饲料添加剂的作用机理与应用开发”课题，通过国家科技成果鉴定。（ 2000）农科 果鉴字 057号 。 - - 2001年 4 月 领导完成“玉米芯酶法制备低聚木糖工业化生产的研制与开发”项目，通过国家科技成果鉴定。鉴字 教 003号 2001年 领导完成玉米芯酶法制备低聚木糖的工业化生产，该项目被列入“十五”国家重点科技攻关课题、国家“ 863”计划、国家生物技术产业化重大专项、国家 “双高一优”项目、国家第七批国债项目、国家高技术产业化推进项目、国家重点火炬计划项目，并被评为国家重点新产品、山东省十大科技成果、山东省环境保护优秀科技成果、山东省科技进步二等奖。 2005 年成立 龙力药业公司，通过药品 证，胃肠道动力药西沙必利投入生产。占地 800 亩的龙力高科技产业园投入建设，预计 2006 年3 月一期工程竣工投产。 曲音波，山东大学生命科学学院院长，微生物技术国家重点实验室主任，理学博士，教授，博士生导师，中国青年科技奖获得者，山东省十大杰出留学科技专家。主要从事资源和环境微生物技术方面研究，主持承担了国家或省部级相关课题十余项（如国家 九五 科技攻关课题 纺织造纸工业用酶 ， 1996135万元），已发表相关论文 100余篇，出版著作3 部。 获得国家教委、山东省科学进步一等奖 2 项、二等奖 3 项，国家发明四等奖 1 项，国家发明专利 2项。 一、国内外现状和技术发展趋势 随着 生物乙醇在多个应用领域的使用 ， 生物 乙醇的生产发展 和 推广使用 虽然 几经起伏， 但是 目前已呈现出快速上升 的 趋势。巴西从 20 世纪 - - 30 年代开始在全国依法推广使用 生物 乙醇和车用乙醇汽油，已成为世界上第一个在汽油机上只使用 生物 乙醇的国家；美国 生物 乙醇产量已从 1980年的 52 万吨达到 2001 年的 540 万吨，车用 生物 乙醇的使用范围从 2001年的 19 个州发展到目前的 41 个州；欧盟诸多发达国家相继制定了 生物 乙醇发展规划，我国的近邻印度和泰国也开始在部分省、邦推广使用 生物 乙醇。 我国于 2002年制定了 生物 乙醇“十五”发展规划，并在河南省郑州、洛阳、南阳和黑龙江省的哈尔滨、肇东市的中心城区进行了车用 生物 乙醇汽油的使用试点。试点证明，在我国推广使用车用 生物 乙醇汽油在技术、管理上都是可行的，且环保效益明显，社会经济效益显著。按照国家的统一部署，截止 2005 年底，河南、安徽、黑龙江、辽宁、吉林五省全境和山东、江苏、河北、湖北四省的部分地区已基本实现车用 生物 乙醇汽油替代无铅汽油。 二、 对产业发展的作用与影响，产业关联度分析 能源、环境、农业、人口与就业是影响全球经济社会可持续发展的主要因素。如何统筹协调地解决上述问题，已引起国内和国际社会的广泛关注。 生物 乙醇的开发应用与车用 生物 乙醇汽油的推广使用，将是缓解上述问题的有效途径之一，也是对科学发展观的积极探索。 首先， 生物 乙醇作为一种绿色可再生能源，伴随着科学技术发展将有丰富的原料来源 粮食与各类植物纤维， 在化工领域， 它可以部分替代不可再生的石油资源 ，因为它又是一种重要的化工原料， 所以 生物 乙醇的开发应用有利用于国家能源安全，在一定程度上是国 家能源一种有效的生产储备。 其次， 生物 乙醇 的使用 可改善大气环境。 生物 乙醇以粮食及各 类植物- - 纤 维为主。 生物 乙醇在其整个生产使用循环中，即农作物生长 生物 乙醇生产 车用 生物 乙醇汽油使用 汽车尾气的排放（ 农作物再生长（光合作用）的生物转化过程中，可以实现 自身平衡，不增加温室气体排放。在我国汽车尾气排放量已占大中城市有害气体排放总量的 50%左右，是影响人民群众身心健康的主要因素之一。不解决城市大气污染就不能实现人与自然的和谐发展，人类的生存环境质量就难以改善，小康社会的目标也就很难在 真正意义上实现，推广车用 生物 乙醇汽油可以使汽车尾气中的一氧化碳排放量减少 30%，碳氢化合物排放量减少 10%以上，是目前改善大气环境的有效途径之一。 第三， 生物 乙醇的开发应用和推广，有利于农业生产农业产业化，有利于 “ 三农 ” 问题的解决。随着农业生产力的提高，农业社会化大生产的步伐加快和现代科学技术在农业的推广应用，农作物的产量 有了 大幅度提高，粮食相对过剩将逐步成为现实。粮食价格相对于其它社会产品，特别是工业品将在波动中处于较低的价位。农民增收受限，谷贱伤农将 大大 削弱和动摇农业的基础地位。如何调控粮食价格，稳定 农业生产发展和农民收入，促进 “ 三农 ” 问题解决，已成为制约我国社会经济可持续发展的主要因素之一。 生物 乙醇的开发与应用不仅可以给国家提供一个有效的易于操作的粮食价格调控手段，还将大幅度提升粮食精深加工能力和综合利用水平，达到“吃干榨净，变废为宝”的目的。它不仅可以向社会提供新型替代能源 燃料乙醇，其综合利用产品将为医药工业、食品工业，畜牧业、农业提供优质的高级药用、食用添加剂（品质改良剂），专用饲料和家用复合肥，最终 ， 生物 乙醇将从目前生产企业的主产品退居为副产品， 并 取得良好的经济效益。巴西推广 生物 乙醇，- - 发展甘 蔗经济取得了巨大 的成功；美国一些农业大州提出“为了农民兄弟，请使用 生物 乙醇汽油”的口号。作为农业大省的吉林计划实施玉米经济战略，河南省政府提出发展 生物 乙醇产业，拉长农业生产链，其十分重要的动因就是推动农业产业化，促进三农问题的解决，也是对落实科学发展观、统筹城乡发展进行的积极探索。 第四， 生物 乙醇的开发应用与推广，可在一定程度上缓解人口增长与社会就业的矛盾。从石油勘探 石油开发 成品油提练的产业链与土地 农作物生产（主要是粮食） 生物 乙醇的生产 汽油调合组分油的生产 车用 生物 乙醇汽油调配的产业链 对比，前者是不可再生的石油工业现代化生产，后者是农业、轻化工业、石油工业、油品加工业的可再生与不可再生能源的有机结合。据巴西有关部门对 生物 乙醇产业与石油燃料产业每当量能源单位就业人数对比分析，其比例在 152： 1 左右，我国是人口大国，也是石油进口大国，且农业生产效率低，工业化整体水平与巴西相当，以此为基点判断分析，两者的比例应不低于巴西。 综上所述， 生物 乙醇作为一种绿色可再生资源，在世界石油资源紧缺、原油价格不断攀升、环境压力日益加重的条件下，已形成了新一轮的快速发展态势。 生物 乙醇的开发应用和车用 生物 乙醇汽油 的推广使用，符合我国广大人民群众的根本利益，有利于缓解石油资源短缺，保障国家能源安全；有利于改善大气环境，提高居民生活质量；有利于促进农业发展，稳定增加农民收入。它是国家的一项重大战略举措，是用科学发展观对解决我国经济社会全面、协调、持续发展诸多制约因素的积极探索，是利国利民、功在当代、利在千秋的善事。 我国是一个地域辽阔的农业大国，农作物纤维及工业费纤维资源丰- - 富，目前这一植物纤维资源大部分被粉烧掉，造成对环境的大量污染，对人们的身体健康带来极大的危害，同时对这一纤维资源造成了极大的浪费。 禹城市是全国知名 的中国功能糖城，有世界上规模最大的木糖醇生产企业福田药业公司和低聚木糖生产企业龙力公司，下脚料玉米芯废渣近 40万吨，而且周边还有数家规模较大的糠醛厂，因此在禹城市发展利用纤维素废渣生产 生物 乙醇项目是很有必要的。 随着生物工程的迅速发展以植物纤维生产纤维素酶山东大学生命科学学院 1996年就获得成功，进入了工业化生产。以植物纤维为主要原料，以纤维素酶为糖化剂，以酒精酵母为发酵剂生产 生物 乙醇 指日可待，该项目的成功，可将植物纤维变废为宝，缓解了燃料的紧张，同时减少了环境污染，对促进工农业的发展，提高人民的生活水平都 具有显著的经济效益和社会效益。 目的发展概况 经过反复论证和考察， 山东科技有限公司 认为应当充分利用原料资源优势和先进的生产技术条件，走发展式道路，为此委托山东省工业研究设计院承担本项目可行性研究报告的编制工作，在编写过程中，我院安排了部分工程技术人员和有关专家，共同赶赴建设现场，就有关于本次 项目 的技术问题与企业的管理层、技术人员达成了共识，在双方努力合作的基础上，完成本项目的可行性研究。 - - 第三章 市场需求预测与建设规模 场需求预测 有关专家指出，推广使用 生物 乙醇，不但 可以缓解石油短缺，还可以解决环境恶化等问题。 生物 乙醇 已经 成为新的基础产业是一个不可逆转的方向，其未来市场主要有近、中、远三个方向。近期市场是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。随着国家 乙醇汽油政策 的推出，在未来 10年内，其需求量每年将达 1000 万吨，这是乙醇的近期市场。乙醇的中期市场是作为燃料电池的燃料，在低温燃料电池、手机、笔记本电脑以及新一代燃料电池、汽车等可移动电源领域有非常广阔的应用前景。专家预计，在未来 10 20 年内， 生物 乙醇以其无污染、可再生的特点，将拥有新型燃料电池 30% 40%的市场份额 ，容量将是车用燃料市场的 5 倍以上。石化工业是 生物 乙醇的远期市场。在未来 20 年内，由于石油资源的日趋紧张，加上纤维质原料乙醇的大规模工业化生产，相对于石油来说，在成本上，生物 乙醇已具有可竞争性，将顺理成章地进入石化基础原料领域。目前，用乙醇生产乙烯的技术已经成熟。同时， 生物 乙醇还可以广泛应用于食品、饮料、医药、香精香料领域，是优良的日用化工基本原料。 该项目已经成为 本世纪最有发展潜力的新兴基础产业。特别是在国际原油价格日益高 升的今天 ，生物 乙醇的发展潜力无疑十分巨大。 我国石油资源供求矛盾比较突出， 2003 年我国 已超过日本成为全球- - 第二大石油消费国，预计 2010 年我国石油的对外依存度将达到 50。目前汽车已经成为中国成品油消费第一大户，截至 2002 年底，全国汽油用车保有量已达 1536 万辆，年耗油 2825 万吨，柴油车保有量 529 万辆（不含 2250万辆农用柴油车在内），年耗油已达 1888 万吨，占到了整个柴油消耗量的 24。汽车用油合计占到了中国汽柴油消耗量的 47。专家们估计，到了 2020 年，中国汽车保有量将突破 1 亿辆，届时仅汽车用油每年将消耗 吨，而相应的能源状况将难以保证需求。 专家们分析，随着 生物 乙醇、液化石油气、压缩天然气等替代能源的研究推广，每年汽车耗油中将会 相当一部分 被这些新型燃料所替代。由于 生物 乙醇技术已经成熟，利用 生物 乙醇替代部分汽油，是目前最具有可操作性的发展可再生能源的措施。 目前我国推广的主要是含 10乙醇（体积比）的车用 生物 乙醇汽油。总的来说，使用 生物 乙醇汽油，汽车油耗变化不大，动力性也基本不变，但尾气排放有较大改善，一氧化碳排放量下降 30以上，碳氢化合物的排放量下降 10以上。普通汽车不用改装就可以直接使用车用 生物 乙醇汽油 。车用 生物 乙醇汽油很有推广前景。目前 ， 国家对 生物 乙醇的生产实行财政补贴政策，车用 生物 乙醇汽油与无铅汽油 “ 同升同价 ” 。有的地方为了推广车用 生物 乙醇汽油，价格还比无铅汽油稍低，因此不会增加消费者负担。 该项目投产后，市场销路将不成问题 。 近 3 年来 生物 乙醇的市场推广速度快得超出了大多数人的想象。 其中乙醇汽油所扮演的角色，也从当初有关部门确定的 既能发展替代能源，又能有效地解决玉米等陈化粮的转化问题，促进农业生产的良性循 环 ，- - 更多 地转向成为中国替代能源的主力。 可见，在我国 生物 乙醇的推广使用方面的工作比较顺利， 生物 乙醇销量也将会进一步增长。现在，我国急需扩大 生物 乙醇产量，增加 生物 乙醇在我国汽油消费中的消费比例。 乙醇的产量是随着 国民经济的发展而 增加的 ,1975 年世界乙醇的总产量约 燃料乙醇只占总产量的 2/9,到了 2000年总产量约 燃料乙醇占 5/8。 2002 年全球乙醇产量为 吨，美国及巴西产量之和占全球产量的 66%，中国 2002年乙醇产量为 213 万吨，仅次于美国及巴西的产量。预计美国到 2025 年以玉米为主要原料的乙醇产量将达到 1200万吨，随着市场需求量的剧增，国内乙醇生产存在较大空间。 近年来 ，由于国际原油供应日趋紧张，汽油的价格不断上涨，造成 生物 乙醇的价格也不断上涨。 2005年底，我国各主要城市 生物 乙醇的价格见下表： 表 005 年底 全国主要城市化工产品价格行情表 品种 北京 天津 深圳 上海 南京 济南 青岛 计量单位 元吨 元吨 元吨 元吨 元吨 元吨 元吨 生物 乙醇 6000 5600 7123 5300 5100 4700 4900 1、采用纤维素原料制 生物 乙醇的成本大大低于其他乙醇成本。 以玉米为例，目前我国乙醇加工企业生产 1 吨乙醇 需要 - 而 1 吨玉米当前的市场价格在 1044元 （不含税价） 左右 。 甘蔗是目前世界上用于加工乙醇最成功的农产品。由于其单位面积产量高，加工乙醇的产能大大高于玉米等其它农产品，是发展车用乙醇汽油最理想的原料之一。但我国甘蔗种植面积十分有限，主要集中在广西、云南等少数几个省份，随着国民经济快速增长和食品加工业飞速发展，国内食糖消费量大幅增加，市场供不应求，价格一路上扬。据了解，目前市场上 1 吨蔗糖价格大约在 3045 元 （不含税价） 左右，产糖 1吨只需要甘蔗 810 吨，产乙醇则需 15 吨，甘蔗制糖效益明显 高于制造乙醇。因此，国内甘蔗主要用于制糖，用于加工乙醇的很少。 玉米芯废渣（干）价格每吨 ， 1 吨 生物 乙醇吨消耗玉米芯废渣的资金在 ，加上生产 1 吨 生物 现在用玉米转化的乙醇主要原料成本降低 。 以上价格均为不含税价。 2、该项目原材料供应充足。 禹城市是全国知名的中国功能糖城，有世界上规模最大的木糖醇生产企业福田药业公司和低聚木糖生产企业龙力公司，下脚料玉米芯废渣近 40万吨，而且周边还有数家规模较大的糠醛厂，因此原料充足。 3、国际油价上涨， 促进 生物 乙醇产业的发展。 此前油价上涨对于车用乙醇汽油的推广和产业化发展，有两点好处：一是汽油价格上涨使乙醇汽油价格水涨船高，提高了销售环节的承受能力， 推动了乙醇汽油产业的发展 ；二是油价的上涨将推动 生物 乙醇产业生产工艺的调整优化， 该项目乙醇成本大大降低，与 油价上涨形成的反- - 差将 越来越明显 ，可 增强乙醇汽油的市场竞争力。 5、有充足的劳动力资源。在技术人才培养方面，山东科技有限公司与多家大中专院校合作，定向招收发酵、食品专业人才。在用工方面，山东禹城市劳动力富裕，保证工厂充足的劳动力且劳动成本较低。 品方 案 该项目能部分解决我国的能源问题，符合我国可持续发展的战略需求，利国利民。产品市场前景广阔，销路不成问题。主要考虑到当地的原料资源情况及企业现有技术水平和资金能力，确定生产规模为： 1） 生物 乙醇 5 万吨 /年 2）杂醇油 年 3）二氧化碳 3 万吨 /年 4）废渣 12 万吨 /年 - - 第四章 建厂条件与厂址 辅材料 本项目所需的主要原辅材料的品种、数量和要求见表 米芯废渣 由龙力公司的低聚木糖车间及周边的糠醛厂等提供， 禹城市是全国知名的中国功能糖城，有世界上规模最大的木糖醇生产企业福田药业公司和低聚木糖生产企业龙力公司，下脚料玉米芯废渣近 40 万吨，而且周边还有数家规模较大的糠醛厂，完全能够满足需求；其它辅助材料供应充分，价格平稳，国内市场即可满足供应。 表 项目主要原、辅材料需用量估算 序号 名称 单位 年需用量 来源 1 玉米芯废渣 吨 200000 内部及周边企业 2 固定化 酵母 吨 30 国内 3 纤维素酶液 吨 350000 本项目纤维素酶车间 力能源 本项目所需的水、电、汽等动力消耗见表 表 动力需用估算表 序号 名称 单位 年需要量 规格 备注 1 水 万吨 饮用水标准 2 电 万 80V 3 汽 万吨 280 - - 厂址 自然条件 1、地理位置及交通运输 禹 城市地处环渤海经济圈，是山东省会济南的 卫星城 ，鲁西北的区域性中心城市之一。 拟建项目建设在禹城市 高新技术开发区内。 南依山东省会济南 40 公里，北距北京 350 公里，东至青岛港 460 公里，建设地点距济南国际机场 50 公里，京沪、济邯铁路，京福高速公路， 308 国道、 101、109 省道和正在建设中的青银高速公路穿境而过。交通运输十分便利。 2、工程地质及水文状况禹城位于华北陆台渤凹陷的南部，是长期沉降区，为第四系地层中河流冲积而成。因此，地层水平、垂亘方向变动频繁，主要为轻 中等的亚砂上构成，其次为薄层粘土及部分细砂层。本项目场地内地势比较平坦，地基承载力较高。 禹城市位于黄河冲积平原，属鲁西、鲁北陆向斜水文地 质区，新第三系和第四系地层厚度达 1500米以上，地下水较丰富。浅层地下水补给条件较好，含水层较发育，为浅层淡水突出区。除淡水广泛分布外，还有微咸水与淡水相间分布，构成水化学垂直分带的咸 淡、淡 咸 淡及全淡型结构。3、气象条件 该市地处温暖带季风区，具有明显的季风变化和季风气候特征，属半湿润大陆型气候，四季分明，光照充足，雨热同步，降水时空分布不均。 - - 降水多集中 7 8月，占全年降水量的 60左右，地下水埋深负 2米左右。 主导风向：夏季，西南风；冬季，东北风； 年平均气温 绝对最高气温 绝对最低气温 年平均降雨量 最大降雨量 平均蒸发量 平均相对湿度 65 最大冻土深度 35地下水埋深 年平均风速 s 历年最大风速 s 地震设防烈度 禹 城市地处环渤海经济圈，是山东省会济南的 卫星城 ，鲁西北的区域性中心城市之一。辖 7 镇 3 乡 1 个街道办事处， 995 个行政村，总面积990 平方公里，耕地 80万亩，人口 50万。 禹城历史悠久，是大禹治水之域，酿酒之乡，扒鸡之城， 龙山文化 发源地之一。夏商时属九州之兖州，唐朝天宝元年设禹城县，意在纪念大禹曾在此率众治水，城西现有禹王亭遗址。 1993年 9月撤县设市。 近年来，欣欣向荣的开放型经济使禹城驶上了发展的快车道。以生 - - 物制药、高档纺织、精密机械、木材加工、食品、化工为主导的工业群体不断壮大；商贸流通繁荣活跃，是鲁西北重要的物资集散地，禹城先后被授予全国科技实力百强市、全国食品工业强市、全国农业引用外资项目先进市等荣誉称号。 禹城高新技术开发 区位于禹城市区东部 ， 总规划面积 20 平方公里，实行公司化运营，自主开发、滚动发展。优惠的政策，宽松的环境，吸引了众多国内外客商前来投资兴业。区内已形成了两大完整的产业链条：一是以玉米、玉米芯为原料，玉米淀粉、玉米油、 三糖 等系列产品的玉米深加工产业链；二是以大豆为原料的食用油、低温豆粕、大豆分离蛋白、大豆蛋白纤维和大豆纤维纺织及服装面料生产的大豆系列深加工产业链。已初步成为以生物技术为特色，新材料、机电一体化、精细化工、纺织工艺品、出口发制品等为主导的高新技术产业开发区。目前，高新区已成为禹城高新技术的密集 区、工业经济的增长点、民营企业和外商投资的大载体、城市建设的新亮点。 禹城自然条件优越，交通方便快捷，基础设施完善，商业流通活跃，政策务实优惠，各项服务优质高效。 本项目建设于禹城市高新技术开发区内 的龙力高科技产业园 ， 在京沪铁路和京福高速公路之间 ，地理位置优越，交通运输方便。 供电、供水等配套工程设施完善， 企业综合运营成本低 ，厂区地势平坦，排水方便，该项目选址不仅符合开发区总体规划，而且具有得天独厚的自然条件，选址是可行的。 - - 第五章 工程技术方案 目组成 设项 目组成 本项目为 利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产 5 万吨 /年 生物乙醇 项目 ，主要建设项目见表 表 主要建设项目组成表 序号 建构筑物名称 规模 备 注 一 主生产区 1 纤维素酶车间 35 万吨酶液 /年 2 空压机房 3 发酵 前 处理车间 5万吨 生物 乙醇 /年 4 发酵罐区 5万吨 生物 乙醇 /年 5 二氧化碳车间 3万吨 二氧化碳 /年 6 蒸馏装置 5万吨 生物 乙醇 /年 7 脱水装置 5万吨 生物 乙醇 /年 8 成品罐区 5万吨 生物 乙醇 /年 9 原料库 二 生活区 1 综合楼 2 科研中心 3 职工餐厅 4 职工宿舍 三 污水处理场 设项目说明 本项目完成后，可生产 生物 乙醇 5 万吨年，且附带生产副产品杂醇油 260 吨年，二氧化碳 3万吨 /年，废渣 12万吨 /年。 - - 产技术方案 生物 乙醇作为一种原料性的产品，其产品质量必须达到一定的标准。本项目 生物 乙醇质量严格执行乙醇标准 (学纯标准，感官要求详见表 表 醇 678目 678别 出口级 分析纯 化学纯 含量 % 状 无色透明易挥发液体。醇香味浓厚。易吸湿。能与水、乙醚和三氯甲烷任意混溶 密度 与水混合试验 合格 合格 合格 蒸发残渣 % 份 % 度 度 醇 % 丙醇 % 基化合物 % % 锌 % 还原高锰酸钾 % 碳化物质 合格 合格 合格 - - 一、生产技术方案选择 1、 本项目工艺采用山东科技有限公司与 山东大学生命科学学院 合作开发 的利用现代生物 技术 酶解工业纤维废渣生产乙醇技术 。 2、本项目所选用高活性优良纤维素酶获得国家发明专利 (专利名称：高活性纤维素酶的制造方法，专利号： 6 1 并获国家发明奖四等奖，国家教委科技进步一等奖，山东省科技进步二等奖等。 3、项目技术特点 一直以来，由于原料预处理的效率低下、所用纤维素酶的酶活偏低、原料中半纤维素所占比重较大，致使纤维素原料乙醇生产成本很高，在经济上一直是不可行的。 在项目技术开发中， 要使植物纤维性材料得以充分利用，生产高品质生物乙醇，关键之一是生产高酶解效率的纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶的总称，它主要有三种酶组成：内切葡聚糖酶（ 外切葡聚糖酶（ 纤维二糖酶（ 或称为 纤维素的有效降解，需要纤维素酶系各主要组份之间有合适的比例，从而能够充分发挥协同水解作用生成葡萄糖。目前国内外生产的纤维素酶，普遍存在着葡萄酶糖苷酶活力偏低，致使纤维二糖积聚反馈抑制纤维素酶活力，影响纤维素酶解效率的问题。我们的科技人员经过几年的努力，对产纤维素酶菌株进行诱变并优化培养基组成及培养条件，以获得能够产生高酶活力、酶系结构合理的纤维素产生菌为目的，对 株用紫外线、离子注入法进行了交替诱变处理，获得了、 突变高产菌株，纤维素酶活力达到 U/菌与产 到了文献所报道的 :1 的理想比例，极大地提高了纤维素的酶解效率，- - 为酶解纤维素生产乙醇提供了可靠的技术保证。 项目原料玉米芯废渣通过生产低聚木糖、木糖醇、糠醛等已经经过深度预处理，基本将其中的半纤维素全部去除，比较容易被纤维素酶水解生成葡萄糖，进而发酵生成乙醇。由于半纤维素中的木聚糖大部分已经被转化成高 附加 值的木糖相关产品，单独生产乙醇工艺中木糖难以被酒精酵母转化为酒精的难 题自然化解。并且 摒除酸水解法腐蚀设备、污染环境的弊端，采用酶法在相对温和的条件下进行水解反应，从而使以纤维质为原料生产乙醇成为现实。 二、生产工艺的简要说明 1、纤维素酶生产 a、菌种培养、扩培 提高菌种产生纤维素酶的能力，必须选择培育具有酶活高、生产适应性强、不易退化等优点的菌种，本项目采用的菌种由山东大学生命科学学院提供，该菌种性能优越。菌体经过摇床培养及二级种子罐的逐次 扩大，使菌种达到相应的数量，提供发酵工序接种所需。 种子罐的培养基碳源应以纤维素原料为主，辅以有机氮、 诱导 剂等。 b、 配料 将纤维素原料、辅料加入拌料罐内加水充分混合，底物固形物浓度控制在 8%左右 。 c、 杀菌 、发酵 应技术方要求，本工序中的 杀菌 及发酵均在发酵罐内完成。 将配完的料液泵入发酵罐内，通蒸汽进行 杀菌 ，温度控制在 120左右，时间约为 40 杀菌 完成后，将料液降温至 30，并接入培养好的菌种进行发酵。由于接入的菌种是好氧菌，所以应保证发酵料液中一定的溶氧量，发酵早- - 期应控制的通气量为 1： 入产酶期适当加大。搅拌既可以增加发酵液中的溶氧量，又能保证菌体与培养基的充分接触，但机械搅拌也会导致纤维素酶发 生表面变形引起失活，且容易打断菌丝引起代谢发生变化，因此本方案采用气 升 式。 发酵温度前期 30最为适宜，保持约 30h，进入产酶期后降低温度至28，较低的温度有利于提高酶的稳定性，延长细胞产酶时间。 发酵时间一般在 4 5 天左右， 控制在 间，另外，发酵过程中还需添加部分有利于纤维素酶分泌增加产量的表面活性剂及产酶诱导 剂等。 发酵完成后所生成的纤维素酶液进入酒精发酵 前 处理车间。 2、 生物 乙醇生产 a、 配料 配料 水用浓缩工段的冷凝水及蒸馏工段的冷却余水，水温控制在 50左右，料水比控制在 1： 3。 b、 杀菌 将料液泵入蒸煮罐，并迅速升温至 100， 杀菌 时间应在 40 c、酶解 杀菌 完成后，将醪液迅速降温至 50 55，加入纤维素酶液进行酶解。酶解过程中控制 在 右，酶解过程中定期测量葡萄糖浓度，当浓度达到约 9%时，停止酶解。 d、分离 将酶水解液泵入压滤机进行固液分离。分离所得的滤液去浓缩工段浓缩，滤渣回收，可用于烧锅炉。 e、浓缩 分离所得的滤液中糖浓度低于 10%，糖度太低，如果直接进行发酵，- - 不符合浓醪发酵原则，也不利于蒸馏，因此本方案中在发酵之前增加浓缩工序，利用四 效降膜浓缩器将滤液浓缩至糖浓度 18%以上。 f、发酵 浓缩液冷却后进入发酵罐内进行发酵，发酵温度 30 34，发酵时间控制在 72h 左右。发酵成熟醪检测指标为：酸度 糖 1%，残余还原糖 酒精份 9 11%（ v/v）。 本项目配置二氧化碳回收装置回收二氧化碳，既可减少对环境的污染，又能 增加企业效益。 酒精车间发酵工段排出的二氧化碳气，经过捕沫器和二氧化碳洗涤塔回收夹带的酒精后进入气柜。从气柜出来的二氧化碳气体在净化塔净化，经过压缩机压缩，在吸附塔进行吸附净化，然后经过干燥器干燥后进入冷却系统 冷却得到高纯度液体二氧化碳进入储存罐。部分二氧化碳经增压泵把低温的液态二氧化碳加压后灌入钢瓶之中，作为小批量瓶装二氧化碳：大部分商品液体二氧化碳则直接灌入槽车，送至用户。 g、蒸馏 发酵成熟醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进