燃料乙醇制备与应用

1、燃料乙醇制备与应用燃料乙醇制备与应用一、生物质能简介一、生物质能简介l 燃料燃料乙醇乙醇指以生物质指以生物质为原料通过生物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇为原料通过生物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇。l 生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量体的能量。它具有以下特点：。它具有以下特点： 可再生性可再生性。生物质通过植物的光合作用可以再生，与风能、太阳能同属可再生能源。生物质资源丰富，生物质通过植物的光合作用可以再生，与风能、太阳能同属可再生能源。生物质资源丰富，可保证能源可保证能

2、源的持续利用。的持续利用。 生物质生物质含硫、含氮都较低，灰分含量也很少，燃烧后含硫、含氮都较低，灰分含量也很少，燃烧后SO2SO2、NOxNOx和灰尘排放量比化石燃料小得多，是一和灰尘排放量比化石燃料小得多，是一种清洁的燃料。种清洁的燃料。 生物质生物质资源分布广、产量大，转化方式多种多样。资源分布广、产量大，转化方式多种多样。 生物质生物质的分布比较分散，收集、运输和预处理的成本较高。的分布比较分散，收集、运输和预处理的成本较高。 传统能源面临枯竭，开传统能源面临枯竭，开发新能源已成为人类发展发新能源已成为人类发展中的紧迫课题。中的紧迫课题。发展生物发展生物质能源迫质能源迫在眉睫在眉睫 环

3、境危机日益加重，环境危机日益加重，生物质能可代替部分煤炭、生物质能可代替部分煤炭、石油、天然气等石化燃料，石油、天然气等石化燃料，减少温室气体排放，对生减少温室气体排放，对生态环境具有保护作用。态环境具有保护作用。 开发生物质能可以减开发生物质能可以减少对石油的依赖程度，对少对石油的依赖程度，对保障国家能源安全具有重保障国家能源安全具有重要作用。要作用。 未来的能源结构将是未来的能源结构将是以生物质能等可再生能源以生物质能等可再生能源为主的多种能源形式并存为主的多种能源形式并存的可持续的能源系统。的可持续的能源系统。二、发展生物质能源的必要性二、发展生物质能源的必要性物理转化物理转化生物转化生

4、物转化热量热量/ /电力电力直接燃烧直接燃烧气化气化热化学法热化学法热解热解直接液化直接液化生物质燃气生物质燃气木炭或生物油木炭或生物油液化油液化油化学法化学法间接液化间接液化直接液化直接液化甲醇、醚甲醇、醚生物柴油生物柴油水解发酵水解发酵乙醇乙醇沼气技术沼气技术甲烷甲烷固体燃料固体燃料生生物物质质化学转化化学转化三、生物质能源的主要利用技术三、生物质能源的主要利用技术燃料乙醇简介燃料乙醇简介 燃料乙醇燃料乙醇：糖基生物质通过生物糖基生物质通过生物发酵方式发酵方式获得的乙醇，可以制成乙醇汽油、乙醇柴获得的乙醇，可以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等工业燃料。油、乙醇润滑油等工业燃料。 可可直

5、接作为液体燃料或者同汽油混合直接作为液体燃料或者同汽油混合使用，而不用更换发动机。汽油中加使用，而不用更换发动机。汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值, , 有效地提高汽油的抗爆性。有效地提高汽油的抗爆性。 作为作为汽油汽油添加剂，可添加剂，可减少减少汽油消耗量，汽油消耗量， 增增 加加燃烧燃烧的含氧量的含氧量，使汽油更充分，使汽油更充分燃烧。燃烧。 乙醇乙醇是是可再生能源可再生能源，这这对减少大气污对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。染及抑制温室效应意义重大。燃料乙醇与汽油柴油理化性能对比燃料乙醇与汽油柴油理化性能对比燃料乙醇的原料来源燃料乙醇的原料来源

6、原料的种类原料的种类谷物原料（玉米、小麦、谷物原料（玉米、小麦、高粱、高粱、水稻）水稻）: :淀粉淀粉薯类原料（甘薯、木薯、马铃薯）：淀粉薯类原料（甘薯、木薯、马铃薯）：淀粉糖质原料（甘蔗、甜菜、糖蜜）：蔗糖糖质原料（甘蔗、甜菜、糖蜜）：蔗糖纤维素原料（农作秸秆、林业废弃物等）：纤维素纤维素原料（农作秸秆、林业废弃物等）：纤维素第一代燃料乙醇生产技术第一代燃料乙醇生产技术特点：以特点：以糖质和淀粉质作物为原糖质和淀粉质作物为原料生产料生产乙醇，其工艺流程乙醇，其工艺流程主要主要分分为为五个阶段，即五个阶段，即液化、糖化、发液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水酵、蒸馏、脱水。生产工艺流程生产工艺流程第二

7、代燃料乙醇生产技术第二代燃料乙醇生产技术特点：特点：以以木质纤维素质为木质纤维素质为原料原料与与第一代第一代技术相比，第二代燃料乙技术相比，第二代燃料乙醇技术首先要进行醇技术首先要进行预处理预处理，即脱去即脱去木质素，增加原料的木质素，增加原料的疏松性疏松性以增加以增加各种酶与纤维素的接触，提高酶效各种酶与纤维素的接触，提高酶效率。率。u预处理技术预处理技术生产工艺比较生产工艺比较燃料乙醇国内外发展概况燃料乙醇国内外发展概况国家国家原料原料推广使用推广使用使用的乙醇燃料使用的乙醇燃料巴西甘蔗全国范围推广，并成功应用于航空领域，是世界上唯一一个不用纯汽油的国家。含水乙醇、乙醇汽油（20%-25%

8、）、乙醇柴油美国90%为玉米中北部地区，西部各州实行区域封闭销售。E10乙醇汽油、E85乙醇汽油中国玉米50%，薯类23%，高粱13%，糖类11%河南、安徽和东北三省全省封闭推广；湖北、山东、河北、江苏等省27个市成为试点。E10乙醇汽油中国燃料乙醇产业面临主要问题中国燃料乙醇产业面临主要问题 目前我国的燃料乙醇生产成本较高，企业不能完全通过生产燃料乙醇来盈目前我国的燃料乙醇生产成本较高，企业不能完全通过生产燃料乙醇来盈利，为鼓励燃料乙醇推广，国家对于批准生产的燃料乙醇企业实行定额补贴利，为鼓励燃料乙醇推广，国家对于批准生产的燃料乙醇企业实行定额补贴政策。即免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙

9、醇政策。即免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%5%的消费税；企业生产的消费税；企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返；企业生产调配车调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返；企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇所使用的陈化粮享受陈化粮补贴政策；变性燃料用乙醇汽油用变性燃料乙醇所使用的陈化粮享受陈化粮补贴政策；变性燃料乙醇生产和调配、销售过程中发生的亏损实行定额补贴。乙醇生产和调配、销售过程中发生的亏损实行定额补贴。 纤维素酶的成本，是纤维素乙醇能否实现工业化生产的关键因素。目前全纤维素酶的成本，是纤维素乙醇能否实现工业化生产的关键因素。目前全世界只有两家企

10、业能够生产用于纤维素工业化水解的酶，一家是丹麦的诺维世界只有两家企业能够生产用于纤维素工业化水解的酶，一家是丹麦的诺维信信, ,一家是美国的杰能科，后者一家是美国的杰能科，后者20052005年年4 4月已经被丹尼斯克公司全资收购。两月已经被丹尼斯克公司全资收购。两家公司目前垄断着全球酶制剂市场份额的家公司目前垄断着全球酶制剂市场份额的65%65%以上，并拥有全球最先进的研以上，并拥有全球最先进的研究设施和菌种库。两家公司目前拥有近究设施和菌种库。两家公司目前拥有近40004000项专利，而且新型酶制剂开发路项专利，而且新型酶制剂开发路径也被诺维信公司注册专利加以保护。径也被诺维信公司注册专利

11、加以保护。燃料乙醇产业发展方向燃料乙醇产业发展方向-纤维素燃料纤维素燃料乙醇乙醇 糖类和淀粉类原料生产乙醇的工艺已经十分成熟，但从能源的投入、产出分析，利用粮食糖类和淀粉类原料生产乙醇的工艺已经十分成熟，但从能源的投入、产出分析，利用粮食类作物生产液体燃料是不经济的，利用纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的原料类作物生产液体燃料是不经济的，利用纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的原料来源和降低成本的主要途径之一。美国、德国、加拿大等国家都开始积极探索纤维素乙醇。来源和降低成本的主要途径之一。美国、德国、加拿大等国家都开始积极探索纤维素乙醇。 美国能源部一位官员说，美国在积极投资开发下一

12、代燃料乙醇美国能源部一位官员说，美国在积极投资开发下一代燃料乙醇利用非食用物质生产的利用非食用物质生产的纤维素乙醇，而不再投资研发基于玉米等粮食作物的传统燃料乙醇纤维素乙醇，而不再投资研发基于玉米等粮食作物的传统燃料乙醇。 20082008年，美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。美国农业部和能源部共同支持了年，美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。美国农业部和能源部共同支持了3 3个个纤维素乙醇产业化示范项目。即：纤维素乙醇产业化示范项目。即：AbengoaAbengoa公司在内布拉斯加州建设的以玉米秸秆作原料的公司在内布拉斯加州建设的以玉米秸秆作原料的乙醇生产厂，乙醇生产厂，BroinBroin公司在艾奥瓦州建设的以整个玉米（包括秸秆）作原料的乙醇生产厂和公司在艾奥瓦州建设的以整个玉米（包括秸秆）作原料的乙醇生产厂和IogenIogen