农作物秸秆生成燃料乙醇项目建议书

..----农作物秸秆生产燃料乙醇工程建议书0一、工程概况工程名称：农作物秸秆生产燃料乙醇工程法人单位：建设地址：建设性质：建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速进展,用以支撑社会进步的一次能源的代表——石油,已成屡次评估,再过50年左右,地球上的石油储量大工业化开采将趋完毕。能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题。为了寻求替代能源,几十年来,人们做出了不懈努力,通过大量的争论、比照和实践,来查找可便利制取、使用的可再生能源。近些年来,世界将目光集中到生物燃料乙醇上来。20236秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物进展生物质能源。农村废弃物如稻草、玉米秸秆、麦秸、蔗渣及森林工业副产品等具有来源丰富，品种多，再生时间短等优点。目前没有得到充分利用，而且常常造成环境污染。据统计，全世界每年可生产生物质2200×108相当于目前世界能源消耗的8～10倍。界各国普遍重视的争论课题。乙醇是来自可再生资源的最有进展前景的液体燃料，但目前生物法生产的乙醇还主要来自糖类和淀粉发酵，面对世界人口的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〔作物的光合作用的特征，以及不与粮争地和变废为宝的特点，而引起了人们的深厚兴趣，被认为具有良好的进展前景。燃料乙醇的使用，可削减原油的消耗，保护贵重的不行再生资源，可以显著提高汽油的辛烷值，防止发动机爆震，削减运输设备的损耗，可以削减汽车尾气中C02、CO、S02等对环境的污染，尤其可大量削减臭氧排放量，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50043了该国对进口石油的依靠，还为该国制造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，引起了党中心和国务院的高度重视，明确要求加快燃料乙醇产业的发展。秸杆燃料乙醇以玉米、水稻等农作物秸杆为原料，经预处理、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醇(99.5%V/V)，它是一种高热值燃料，每千克发热能2.97x104kj。无水乙醇添加适量变性剂后形成变性燃料乙醇，再把变性燃料乙醇和汽油以肯定的比例混配形成车用乙醇汽油(将乙醇按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要的作用。我国是农业大国，农作物秸秆产量约为7年，居世界首位。农作物秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，是一种贵重的可再生资源。目前，我国秸秆的主要15.6乙醇，既能解决原料问题，又能变废为宝，增加农民收入。我县秸杆资料更加丰富，除少局部还田和做为生活燃料外，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成熟的技术是实现工业产业化的前提。以秸杆为原料生产乙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，并取得了可喜的成果。中科院过程所开发了秸秆酶解发酵燃料乙醇技术，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3000t/a料乙醇的中试。厦门大学通过化学诱变和物理诱变方法，对灰绿曲霉等分解菌株进展突变，获得高活力的突变株，其活性比动身菌株高灰绿曲霉对甘蔗渣、稻草秸秆进展分解，蔗糖的转化率可达40%45%。河南天冠集团与山东大学、浙江大学等合作，攻克了利用18%，300t/a山东大学开发了从原料玉米芯生产低聚木糖、木糖醇的技术，以废渣为原料的乙醇收率高达 20%以上，已完成了3000t/a中试。华东理工大学完成了600t/a以秸秆为原料生产燃料乙醇的中试。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麻类纤维素预处理、糖化液酵解制备燃料乙醇的争论，将超临界二氧化碳、酶法脱胶、微生物发酵技术和酶工程有机结合67%，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。与但是由于国内在酶生产技术、戊糖发酵菌株构建等方面还没有取得根本性突破，生产技术尚未完全成熟。目前国内所进展的中试争论，每吨燃料乙醇消耗原料都在6t以上，生产本钱在5000-6500/t，还不适合产业化生产。据悉，今后在技术上的争论重点为：①原料的预处理技术。农林废弃物的主要成分是纤维素、半纤维素、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料预处理技术，从农林废弃物中获得最大量的纤维素。②开发高活性的纤维素酶。纤维素酶存在生产效率低和生产本钱高的问题，目前生产1gal(1gal=3.785L)30～505美分/gal乙醇才具竞争力。③开发高效的发酵和分别提取工艺。目前燃料乙醇生产存在原料消耗、能耗高，转化率、收率低的问题，应开发高效的发酵和分别提取技术和工艺，降低原料消耗和能耗，提高转化率和Iogen界领先地位,于2023年领先建成世界第一座工业规模纤维乙460020万t的商业化生产线。德国正在开发使用木材和麦秆等生产高级柴油的技术。美国能源部也支持了一个投资巨大的纤维素乙醇中试及产业化攻关工程，旨在利用木材、稻草、玉米秸等纤维素废料生产燃料乙醇，其中仅进展高效纤维素水解酶技术的公司3200在国家产业政策的扶持下，我国正逐步开展以纤维为原料生产燃料乙醇的工作。2023年8月，河南天冠集团开头建设年产3000吨的纤维素乙醇工程。这是国内首条纤维素乙醇产业化生产线。这一生产线的建设与投入使用，将使得利用农作物秸秆类纤维质原料生产乙醇成为现实，其意义格外深远。由于受规模限制，纤维乙醇的生产本钱高达6000至6500元/5001000随着试验成功，产能扩大后，本钱有望降低。500t/a20231122试车成功，在世界上首次将连续汽爆技术应用于纤维乙醇生产，所用纤维素酶是中粮集团与丹麦诺维信公司联合开发的，从试验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，收当承受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、生产技术概述法、蒸汽爆破法、湿氧化法等)→水解工艺(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。原料农作物秸秆主要是由纤维素、半纤维素和木质素三大局部组成。纤维素的化学组成格外简洁，是由β-D一葡萄糖通过β—1，4-苷键连接而成的线型结晶高聚物，它简洁被纤维素酶水解，产生葡萄糖，进而通过发酵生产乙醇，是生产农作物秸秆燃料乙醇的主要物质，其含量约占总量的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成，链上连接着数量不等的甲酰基和乙酰基，其分支构造使半纤维素无定形化，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％分散性高聚物,格外难于被降解。纤维素是细胞壁的主要成份，在纤维素的四周充填着半纤维素和木质素，阻碍了纤维素酶同纤维素分子的直接接触。可用于转化成酒精的生物质资源除农作物秸杆外，还包括针叶材、阔叶材、森林加工剩余物、农林废弃物以及城市纤维垃圾等，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。预处理植物细胞壁中，微纤丝被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹，不利于纤维素酶对纤维素的进攻，未经预处理的植物纤维原料的自然构造存在很多物理和化学的屏障作用，纤维素酶水解得率低，仅为10%～20％左右，植物纤维原料维素-木质素-半纤维素之间的连接、降低纤维素的结晶度和除于纤维素酶的作用。植物纤维原料预处理的方法很多，包括物理法、化学法、生物化学法以及以上几种方法的联合作用。物理法预处理需要较多能量，预处理本钱高，而且水解得率低；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用酸或碱中和，产酶时间较长；利用白腐菌预处理的一个主要缺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。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总称，它不是单种酶，而是起协同作用的多组分酶系。一般认为主要包括三类酶组分：内切葡聚糖酶(EG)、外切葡聚糖酶〔H〕和纤维二糖酶BG以随机形式水解β-1，4-葡聚糖，作用于较长的纤维素链，对末端键CBH能从纤维素链的非复原端或者复原端一个一个地依次切下纤维二糖单位；CB发酵发酵是在无氧条件下，微生物〔即酵母菌〕分解葡萄糖等量能量的过程。其化学反应式为：C6H12O6→2C2H5OH2CO22ATP(放出能量:118kJ/mol)文字式为：糖〔葡萄糖、果糖或蔗糖〕→醇类〔乙醇〕+二氧化碳+能量(ATP)。对于纤维材料的生物利用总的来说可分为二类：一类是先经纤维素酶或半纤维素酶水解产生葡萄糖、木糖等发酵性糖，再由另外一类微生物(如酵母菌)发酵产生乙醇等物质，即二步发酵法；其次类是经过一个步骤即可将纤维性物质转化为乙醇，其中又分为有二种微生物参与的同时糖化发酵和仅用一个酶解、发酵三个步骤)。这三个步骤所需要的条件各不一样(如工艺上较简单，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，缩短了发酵时间，但仍需二种微生物的分别作用，自20世纪八十年月以来，直接发酵法得到国内外同行的重视，它是仅利用一种微生物产生的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。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，即先给含水较多的酒精加热使它汽化，把蒸气引出，再经过冷凝管冷却液化成纯度较高的酒精溶液。是一种化工操作的根本方法。加工过程。这一过程的技术含量高，目前有汽化膜脱水、真空蒸馏、化学反响脱水、气相分子筛脱水、三元共沸物蒸馏脱水〔Melle〕和萃取蒸馏等工艺。乙醇变性处理是指参加2%一5%(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。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1t11-13t，其中COD8-12mg/L，最高达17万mg/L；硫酸根浓度为5000-8000mg/L，有的高达1.2万mg/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”工艺对生产和生活污水进展治理，处理后排放出水的水质到达国家《污水综合排放标准》(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。滤液经好氧处理后污染物稳定就可达标排放。可大量削减COD排放量，大大促进了废物减量化、资源化和S储气罐，通过管道则可用于锅炉燃料。据资料介绍，每生产1190m3-220m3热值相当于1公斤标煤，故每产一吨乙醇可节约燃煤200公斤。三、我县秸杆资源分析为主，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。由于秸秆产量未列入国家有关部门的统计范围，直接测量农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农作物的产量计算而得，即承受“秸秆系数”法估测秸秆产量。103134222松嫩两江流经边疆长达242.86公里，是全省第一积温带，年全省渔业大县和全省绿色食品基地县。肇源县所产秸杆现除用于还田和烧火做饭外，大局部燃烧掉了。这样即铺张了资源，又污染了环境。估量燃烧量大约占秸杆总量的75%，为30.4万吨。这局部秸杆完全可以用来生产燃料乙醇。秸秆中纤维素0.5730.46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还田，以增加土壤有机肥含量，改善土壤的物理性质，保护土壤生态环境，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，居民点的集中，居住条件的改善，秸杆的家庭燃料作用将会消逝，因而会为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依据目前国内外的生产技术进呈现状，拟选用下述工艺路线。〔农作物秸杆〕——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〕产品方案为：以燃料乙醇为主产品，以二氧化碳、沼气、DDGS主产品燃料乙醇除调入汽油作为车用燃料外，还可以无水乙醇身份用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料。此外乙醇还可用在稀释剂、有机溶剂、涂料溶剂等几大方面，其中用量最大的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，半纤维素和木质素未利用。半纤维素中含有木聚糖类、葡萄糖甘露聚糖、半乳糖，由于构造中带有羟基、醛基和糖甙键，在肯定条件下，均能进展酯化或醚化反响。利用这些化学性质可以制备一些高附加值的化工产品，例如糠醛，它是合成高分子树脂、纤维、医药、农药等的重要原料，以糠醛为原料可进一步制备糠醇、四氢糠醇、顺丁烯二酸酐、糠酸等重要精细化工产品。木质素是一类以苯丙烷单体为骨架、具有网状构造的无定形高聚物，由于构造中含有羟基和醚键，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、石油可以用作土壤调整剂、助凝剂、增稠剂等，还可制备碳纤维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16004000600万元，4年可收回全部投资额。二期工程打算总投资额为3.2〔不包括热电厂81.6，3额。工程除了具有良好的经济效益外，还有利于刺激农业生产，稳定粮食价格，稳固农业根底，提高农民收入。同时，项有机肥产业、效劳业和绿色有机农业的进展，增加就业时机，社会效益显著。六、工程建议依据上述分析，我县引进该工程应实施两步走战略。第一步，近几年内，建设一座生产规模为年产5000燃料乙醇生产企业，年所需秸杆量为5万吨，占我县秸杆年总产12.3价〔普遍认为国际石油价格在60美元/桶以上时〕使盈利空间稳定增大