农作物秸秆生产燃料乙醇项目可行性研究报告

目 录HYPERLINK\l“_TOC_250014“一工程概述 1HYPERLINK\l“_TOC_250013“二技术的可行性分析 3HYPERLINK\l“_TOC_250012“1秸杆燃料乙醇生产技术现状 3HYPERLINK\l“_TOC_250011“2生产技术概述 6HYPERLINK\l“_TOC_250010“(1〕原料 7HYPERLINK\l“_TOC_250009“(2)预处理 7HYPERLINK\l“_TOC_250008“〔3〕纤维素酶及酶水解 9HYPERLINK\l“_TOC_250007“(4)发酵 10HYPERLINK\l“_TOC_250006“(5〕蒸馏脱水和变性 11HYPERLINK\l“_TOC_250005“(6)污水处理 11HYPERLINK\l“_TOC_250004“三我场秸杆资源分析 12HYPERLINK\l“_TOC_250003“四工程建设的技术方案 14HYPERLINK\l“_TOC_250002“五工程的经济分析 16HYPERLINK\l“_TOC_250001“六存在的问题 19HYPERLINK\l“_TOC_250000“七工程建议 20能源是人类生存和进展的根本需求.随着社会经济的持续高现代文明赖以生存的“血液“。然而,地球上的一次能源是有限50。能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题.为了寻求替代将目光集中到生物燃料乙醇上来。我国对生物燃料乙醇进展特别慎重。在2023年6月召开的全球粮食安全高级别会议上,我国表示：将坚持走有中国特色的生物能源进展道路,坚持“不与人争粮、不与粮争地”的原则,秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物进展生物质能源。2200×10t8~107×108t。因此，如何成功地开发这一资源作为液体燃料,已成为世界各国普遍重视的争论课题。10急剧膨胀和粮食短缺,用粮食生产酒精的进展将受到限制。近年来,利用生物技术转化农业废弃物秸杆中的纤维素生成酒精的工艺因其具有循环经济和低碳经济(作物的光合作用取碳于大气,而作为燃料则把碳放回大气，实际是“无碳经济“〕的特征，以,C02CO、S02,保护地球大气环境。因此，这项技术也更符合我国的国情。2060国家和局部进展中国家即依据各国具体资源状况着手燃料乙醇50043%500万人的就业时机。在我国,燃料乙醇的生产与使用问题已提出多年，引起了党水解、发酵、蒸馏和脱水等工艺而制成。乙醇脱水后得到无水乙〔10％～15％的比例参加汽油中作为燃料,现有发动机不经过任何改装即可正常运行〕.农作物秸秆燃料乙醇的生产与使用,对我国农业进展有其重7亿吨／年，素,是一种贵重的可再生资源。目前，我国秸秆的主要用途是造纸、饲料、农村生活能源，还有一局部用来还田造肥，另有约15。6％的秸秆被废弃或燃烧.利用农作物秸秆生产燃料乙醇，既能解决原料问题，又能变废为宝,增加农民收入.大局部燃烧了，造成了环境的污染和资源的铺张。二、技术的可行性分析1、秸杆燃料乙醇生产技术现状醇是国内外格外关注的课题.国内以农林废弃物为原料制备燃料乙醇的争论单位很多,并技术,在不加酸碱的秸秆汽爆处理技术、秸秆固相酶解发酵气提分别乙醇耦合体系和纤维素酶固态发酵系统等方面取得了多试。50％，10％。利用灰绿曲40％，稻45%.18%，完成300t/a203000t/a试。中试。清华大学也完成了以秸秆为原料制备燃料乙醇的中试。此外,中国农林科学院麻类争论所和陕西师范大学合作开展67%，糖醇转化43%。这些争论为以农林废弃物作原料生产燃料乙醇打下了良好的根底。从现有的技术分析，承受酶水解技术更为适宜.与酸水解相比,酶水解可在常压下进展，能量消耗低，产率较高。但是6t5000-6500/t木质素,只有纤维素能被降解转化为乙醇，因此要开发高效的原活性的纤维素酶.纤维素酶存在生产效率低和生产本钱高的问题,30～50分，必需争论开发高活性的纤维素酶，使纤维素酶的本钱降到5目前燃料乙醇生产存在原料消耗、能耗高，转化率、收率低的问能耗，提高转化率和收率。Iogen公司在纤维乙醇技术开发领域居世界领先地位，于2023年领先建成世界第一座工业规模纤维乙醇综合厂460020万t产线.德国正在开发使用木材和麦秆等生产高级柴油的技术。美3200产燃料乙醇的工作。202383000乙醇工程.这是国内首条纤维素乙醇产业化生产线.这一生产线醇成为现实,其意义格外深远。由于受规模限制，纤维乙醇的生60006500/吨，按当时本钱计算，比小麦为原产能扩大后，本钱有望降低。500t/a20231122日一次结果看各项技术指标均到达国际先进水平.以秸杆为原料生产乙醇首先面临的是原料体积浩大,收集、酸解预处理时所产生的酸性废水必需好好解决;最终是酶制剂所占本钱比重很大，导致燃料乙醇本钱偏高。2、生产技术概述(有酸处理法、蒸汽爆破法、湿氧化法等〕→(有稀酸、浓酸、酶水解〕→发酵(有同步糖化发酵法、固定化细胞发酵、木糖发酵〕→出池→蒸馏→脱水→变性处理→燃料乙醇。〔1)原料成。纤维素的化学组成格外简洁，是由β—D一葡萄糖通过水解,产生葡萄糖，进而通过发酵生产乙醇，是生产农作物秸秆40％～50%。半纤维素在构造和组成上变化很大,一般由较短、高度分枝的杂多糖链组维素无定形化，比较简洁被水解成其组成的糖类,但其所含的五碳糖不能被发酵利用，含量约占总量的20％～30％。木质素是触.等,其原料成分分析如表1。通过化学和生物化学的方法可将纤维素和半纤维素水解成单糖，继而发酵成酒精。〔2〕预处理植物纤维原料的组成(单位：％，干基〕原料纤维素戊聚糖木质素苯醇提取物灰分玉3米杆18.840。5.113。922。稻6桦草木3655.841。206817630.4203。。43。00.3红5松3770。39.5257。云8杉41。90.77。327。13。植物细胞壁中,微纤丝被半纤维素和木质素通过物理和化学酶水解得率低，仅为10%～20％左右,植物纤维原料在酶水解前〔包括破坏纤维素—木质素-半纤维素之间的连接、降低纤维素的结晶度和除去木质素或半纤维素〕、增加纤维素比外表积的目的，以便适合于纤维素酶生物化学法以及以上几种方法的联合作用,各种预处理的方法如2。低;化学法预处理的不利因素是处理后的原料在产酶或酶解前需点是白腐菌在除去木质素的同时分解消耗局部纤维素和半纤维素.因此，物理法、化学法、生物法都不适合作为工业化生产的2植物纤维原料的预处理方法物理法 化学法 生物法 联合法射线处理 盐酸水解 白腐菌 法机械磨碎法 硫酸水解 醋酸水解 碱-机械磨碎法氢氧化钠 二氧化硫-蒸汽爆碎法预处理方法。在各种预处理方法中,蒸汽爆碎法适合于植物纤维原料的预处理,在蒸汽爆碎过程中,物理和化学的作用使半纤维酶的作用.puri认为，在蒸汽爆碎过程中，醋酸自水解是一个格外重要的Brownell维素-木质素的构造破坏;局部木质素的β-芳醚键断裂且木质素发生局部缩合作用.(3〕纤维素酶及酶水解纤维素酶是降解纤维素成为其葡萄糖单体所需的一组酶的(EG〕〔CBH)和纤维二糖酶〔CB〕。它们的水解机理是：EG比中间键小,主要产物是纤维糊精；CBH端或者复原端一个一个地依次切下纤维二糖单位;CB二糖和短链的纤维寡糖生成葡萄糖。〔4〕发酵发酵是在无氧条件下,微生物(即酵母菌分解葡萄糖等有机CHO→2CHOH

2ATP〔放6126 25 2醇类(乙醇〕〔ATP〕.纤维素酶或半纤维素酶水解产生葡萄糖、木糖等发酵性糖,再由又分为有二种微生物参与的同时糖化发酵和仅用一个菌株的直半纤维素产生糖，再由酵母菌发酵产生乙醇(即产酶、酶解、发酵三个步骤〕。这三个步骤所需要的条件各不一样〔如温度)，简单，实际生产中很难应用;利用二株菌的同时糖化发酵法与两步法相比，可消退酶解时产物对酶解作用的抑制,缩短了发酵时20纤维素酶和半纤维素酶酶解产生的糖仍由同一株菌来完成发酵的过程,此方法工艺简洁，历时短，对纤维性材料的生物法全利用有很大实际意义.(5〕蒸馏、脱水和变性蒸馏法是用来提高液体酒精度的一种工业生产方法,即先给液化成纯度较高的酒精溶液.是一种化工操作的根本方法.脱水是将酒精由共沸物〔95。5％〕99.5%的〔称Melle〕和萃取蒸馏等工艺。25％〔v/v)的变性剂(车用无铅汽油〕后,使其成为与食用酒精相区分而不能饮用的燃料乙醇.此外还要参加微量的金属防锈剂.〔6〕污水处理目前我国以玉米为原料生产燃料乙醇的过程中排出大量高1t11—13t,COD8-12万mg/L，17万mg/L；硫酸根浓度5000—8000mg/L，有的高达1。2mg/L。假设以农林废弃物为原料生产燃料乙醇，排放的废水量更大.较先进的污水处理工艺是承受“厌氧、好氧结合”工艺对生产和(GB8978-1996)中一级标准.此工程包括：收集池、好氧工艺处理污水、发酵产沼气，生产用燃煤蒸汽锅炉进展燃气改造.滤液经好COD进了废物减量化、资源化和无害化.其经厌氧发酵产生的沼气经气水分别及脱S1190m3-220m3。每立方米沼1200三、我场秸杆资源分析主,主要集中在中部和东北的主要农作物产区和西南局部省市，以黑龙江、河北、山东、江苏和四川五省最为集中。作物秸秆单位面积的产量也比较困难,因而秸秆的产量通常依据3我国各类农作物秸秆的种类及其对应的秸秆系数。量.其估算公式如下.3作物种类 作物名称 秸杆系数水稻水稻1。0玉米2.0高粱2。0小麦1。4大豆1。5油料作物 油菜籽向日葵

2.02。0式式中：S———秸秆资源量;k-——秸秆的种类数；sj——-某种农作物的籽实产量；6020232023452710651343〔1)40.5产秸杆现除用于还田和烧火做饭外,大局部燃烧掉了。这样即铺张75％，30。435%，按现有技术仅纤维素可产乙醇和每克葡萄糖理6万吨。随着纤维素酶酶解和发酵技术的不断进步，秸秆中的半纤维素也可局部或全部转化为乙醇,可产燃料乙醇的数量还将大幅度提高。在我们开发利用秸秆资源的同时,应充分重视秸秆还田，以进展可持续农业。而另一方面，随着农场城镇化建设的不断深入,居民点的集生物质燃料乙醇的生产供给更多的原料。四、工程建设的技术方案线。工艺流程为:〔农作物秸杆)-—收集——粉碎--蒸汽连续爆碎——纤维酶水解--过滤--酵母发酵-—过滤—-蒸馏—-冷凝-—脱水——〔无水乙醇〕-—变性——〔燃料乙醇〕DDGS饲料和有机肥为副产品。制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料.此外乙醇还可用在稀释但因含有过多的杂醇油，不宜食用。副产品还可以进一步深加工生产高附加值产品.在以农林废弃物为原料制取燃料乙醇时，只有纤维素被转化为乙醇,半纤维半乳糖，由于构造中带有羟基、醛基和糖甙键，在肯定条件下,加值的化工产品,例如糠醛,它是合成高分子树脂、纤维、医药、羟基和醚键，可以利用这些性质制备一些化工产品,例如木质素磺酸盐，可用作混凝土减水剂、染料分散剂、石油钻井与采油助调整剂、助凝剂、增稠剂等，还可制备碳纤维等。副产品中的二氧化碳是酵母发酵中产生的,赐予收集后可销售给食品企业作为食品级二氧化碳使用。五、工程的经济分析燃料乙醇售价受制于汽油的价格波动。目前，国家对燃料乙醇实行特别定价政策并且有特地财政补贴以使市场上燃料乙争力。燃料乙醇的价格是依据汽油价格的0。9111以销售燃料乙醇的实际收入包括两局部,即汽油价格的0.91110。911120232023—20231883/吨、1628/吨、1373/1373/2023—20234990/吨，则各年度的燃料乙醇5412/吨、5826/5919/吨。纤维燃料乙醇吨本钱因不受原料价格的掌握，大约始终在/吨左右,在取得国家补贴的状况下，仍与上述各年度的醇取得的收入还不能完全弥补生产本钱。对以粮食为原料的燃料乙醇生产企业乙醇结算价格和生产本钱进展核算,计算出合理的补贴价格，依据企业之前销售的燃料乙2251/吨，超过规定标准,以补贴由于20%以上.目前,由于粮食价格的上涨，以粮食为原料的燃料乙醇生产得国家补贴,则确定是有利益的。81-588/吨的亏损有望从下面两个局部找回。一是争取国家对于以秸杆为原料的燃料乙醇生产企业建厂2023暂行方法》明确提出：“石油替代可再生能源开发利用，重点是指出“十一五“期间原则上不再核准建玉米深加工工程。因而限制了以玉米为原料生产燃料乙醇的进展,为以秸杆为原料生产的工业技术,是解决以粮为原料生产燃料乙醇存在的原料本钱要、有可能的.二是申请CDM(清洁进展机制CDM210/得CDM140此外，通过副产品的加工升值，可以增加一局部收益.元〔202323〔7061/吨+1061/6200元/吨，与本钱持平,取得的国家补贴局部为纯利润.国家财政部2023年制定的《生物燃料乙醇弹性补贴财政财前销售的燃料乙醇数量进展追溯调整.2023版)。这样，以秸杆为原料的燃料乙醇生产企业假设得到国家补贴的话,20231859/吨，即为吨获利。此处，副产品的加工、销售也可带来丰厚的收益。同理，乙1892023量到达180014000600万吨。乙酸乙酯是汽车工业和医药工业原料，近年来,需求量以202314。63.5生产规模为5000吨/年以秸杆为原料的燃料乙醇工程的总1611稳定粮食价格，稳固农业根底，提高