燃料乙醇与食用酒精有一定的差别,食用酒精对杂质的要求较高,但对水份的要求不高,而燃料乙醇对杂质要求不高,但对水分要求较高。
1, 流程:
酒精 → 脱水变性 → 燃料乙醇 → 车用乙醇汽油
2, 脱水采用分子筛脱水
90%以上的乙醇 → 预热器 → 吸附器(80℃以上,3A分子筛)→ 冷凝器
可以得到水分子含量小于8000ppm的乙醇产品。
分子筛脱水工艺流程图
3, 变性处理
目的:防止作燃料或燃料添加剂的乙醇流入食用酒精市场。
目前广泛使用的变性剂为汽油,按国家标准规定,可添加1.96-4.76(v/v)的汽油进行变性处理。
GB18350-2001 变性燃料乙醇 |
Modified fuel ethanol GB10343-2002 |
||
特级 (sg) |
优级(fg) |
普通级(cg) |
|
甲醇浓度 0.5% |
2ppm |
50ppm |
150ppm |
4, 中国燃料乙醇生产工艺的主要特点为:
A, 双酶法低温糖液化
采用高浓度配浆(DS>31%),和低温蒸煮工艺.TUS技术采用两次加酶,一次高温喷射液化,真空闪蒸急冷和低温二次液化技术.充分发挥耐高温淀粉酶的效能,降低液化酶过程的酶的消耗,提高淀粉转化率,同时采用精馏系统废蒸汽进行喷射液化,闪蒸凝液返回粉浆罐等手段,降低新鲜蒸汽和水资源的消耗
B, 浓醪连续发酵
采用特殊设计的分布式低功能多维侧搅拌装置,解决了乙醇连续发酵过程超大型生物反应器中固相物易沉淀的问题。
采用CIP技术,对生产装置和管道进行清洗,杀菌
C, 热偶合精馏
TUS 采用了热偶精馏技术及换热网络合成技术,有效地降低生产过程中能量消耗。
在传统酒精生产工艺中,精馏过程所消耗蒸汽和冷却水量在总消耗量中占有很大的比例,所消耗的蒸汽量达4.0吨以上,采用TUS技术后, 蒸汽消耗量可降至1.4吨以下。
精馏
――将醪塔的再沸器与主精馏塔的冷凝器设计成热偶合过程,采用专用技术设计的醪塔再沸器,具有高效,不易结垢及堵塞等特点。
D, 变温变压分子筛脱水
传统的无水乙醇生产采用共沸法精馏或萃取精馏的方法,生产过程能耗,物耗较高。
吸附脱水技术是燃料乙醇生产中的主流脱水技术,TUS技术首次在乙醇分子筛脱水工艺中复合了变温及变压过程,实现了吸附,解吸过程的高效率操作,每吨燃料乙醇蒸汽消耗仅为传统工艺方法的1/3。
E, 酒糟综合造粒干燥技术
选用低造价的旋转管束干燥机,降低投资费用
5,主要消耗指标与技术标准:
A, 燃料乙醇主要原、辅材料消耗(陈化小麦原料)
序号 No |
内容 content |
消耗 consumption |
|
单位 unite |
数量amounts |
||
1 |
小麦 wheat |
T/t |
3.3 |
2 |
液体曲 liquid enzyme |
Kg/t |
200 |
3 |
活性干酵母 yeast |
Kg/t |
0.1 |
4 |
水water |
T/t |
8.17 |
5 |
电power |
Kw.h/t |
182 |
6 |
汽vapor |
T/t |
3.28 |
7 |
煤coal |
T/t |
0.66 |
项目 itme |
指标 specification |
乙醇,V%最小 ethanol min. |
92.1 |
甲醇,V%最大 methanol max |
0.5 |
被洗过的溶剂树脂mg/100ml,最大 Washed solute resin, max |
5.0 |
水含量,V%最大water, max |
1.0 |
变性剂含量,V%, denaturant |
1.96-4.76 |
无机氯化物含量ppm(mg/L)最大 Cl- max |
40(32) |
銅含量,mg/kg最大 copper max |
0.1 |
酸(如乙酸),m%(mg/L)最大Acetic acid max |
0.007(56) |
外观 appearance |
无悬浮物或沉淀杂质(清洁透明)clear |
四, 介绍几个主要燃料乙醇生产厂
1, 吉林燃料乙醇有限公司
规划年产60万吨燃料乙醇,目前已经实现能力40万吨/年。工程总投资28.9亿元人民币。
项目全部完成后,年可转化玉米192万吨, 生产燃料乙醇60万吨/年,蛋白饲料57.38万吨/年,玉米油4.5万吨/年。
2, 河南天冠燃料乙醇有限公司
它是中国最早生产燃料乙醇的工厂之一,目前利用河南的大量小麦陈化粮为原料生产燃料乙醇。小麦生产酒精时,可得到大量高附加值的副产品,如小麦谷朊粉、蛋白等。
此厂开发出新型低成本复合吸附剂脱水技术,工艺简化,吨产品脱水成本仅为70元。目前天冠集团建成年产30万吨燃料乙醇项目,年处理陈化小麦105万吨,副产品有谷朊粉4.5万吨,夫皮10.14万吨,小麦胚芽1350吨,DDGS14.975万吨。项目总投资12.86亿元,
投产后年均销售收入12.67亿元,年均利润1268万元,年需财政补贴3.53亿元(即每吨产品补贴1190元)
3, 黑龙江华润金玉米实业有限公司
此公司是由香港华润集团与黑龙江合资的企业,现有员工近3000人,拥有5条铁路线,资产21亿人民币。
目前拥有年产80万吨燃料乙醇生产线,采用广西轻工业研究院的固定化酵母发酵技术。
4, 安徽丰原生物化学股份有限公司
此公司于2003年9月开始建设年产32万吨燃料乙醇项目,于2005年投产。总投资12.58亿元。
此项目采用膜分离清液发酵技术,可以同时得到酵母精粉1万吨、酵母精膏0.75万吨,酵母饲料1.8万吨,玉米蛋白饲料23万吨。
由于采用以上技术,成本较低,平均吨成本为2993元,年需要财政补贴2.05亿元,折吨补贴650元。
五, 中国车用乙醇汽油试点及推广
1、推广步骤:
2002年6月起,在河南郑州、洛阳、南阳和黑龙江哈尔滨、肇东5个城市开展为期一年的试点,并实现了预期目标。
2004年2月,决定在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省及湖北、山东、河北、江苏部分市扩大试点。到2005年底,这些地方基本实现车用乙醇汽油替代其它汽油。
2005年底,把乙醇汽油试点范围扩大到9个省,包括黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽、湖北、山东、河北、江苏。上述省人口总数占中国的将近一半。
2、添加比例:
我国车用燃料乙醇汽油中,含有燃料乙醇量为10%(V/V), 氧含量为3.5%(w),达到 BPA规定的氧含量的上限,辛烷值增高2.5%,可使燃料燃烧更完全,减少一氧化碳排放,烃类排放可降低到一个较低的水平。
3、推广中解决的几个疑问
――由于乙醇的溶解性,会不会有污垢溶解下来堵塞管道?试验结果证明,不会带来太大的影响。建议使用里程超过3万公里的车辆换燃料前先清洗,因为乙醇汽油清洗能力比较强,油箱里沉积污垢,容易清洗下来,造成滤芯或化油器堵塞。
另外,如果油箱里有水,乙醇容易溶解于水,会影响正常运行。解决方法:换用乙醇汽油前,清洗油箱及油路。
――动力损失问题
乙醇的热值仅为汽油的一半,乙醇汽油的热值低于普通汽油。从使用情况看,由于燃烧充分,增加的热量抵消了这部分热值损失,所以多数使用者反映,并没有动力损失。广州的一些车主反映,他们使用普通汽油的车到外地,需要加乙醇汽油时,未发现什么问题。
――燃料酒精的节能问题
有人提出,既然燃料酒精的主要目的之一是替代能源,到底它能否实现替代能源?
大家知道,酒精的热值约为5400大卡,采有老工艺,吨酒精综合能耗为800公斤标煤(6000大卡),相当于4800大卡,那就根本谈不到替代能源。
由于酒精技术的进步,目前已经可以做到吨酒精综合能耗相当于300-400公斤标煤,即1800-2400大卡。不仅可以实现能源转换,而且可以达到替代部分能源的目的。
第三部分 广西酒精生产现状和燃料乙醇发展前景
一,现状:
目前广西有酒精生产企业77家,其中10万吨生产能力以上的1家,5万吨生产能力以上的2家,3-5万吨的1 家。2005年共生产酒精27.8万千升,比2004年增长29.3%,在全国排第六位。
原料以木薯和糖蜜为主,蒸馏采用三塔半直接式流程。
国内的糖蜜酒精厂(车间)生产技术水平差别较大,其中良好以及较差的工厂为少数,以中等水平的为多。
我国南方糖蜜酒精生产技术水平情况见下表:
技术经济指标名称 |
生产技术水平 |
||
良好 |
中等 |
较差 |
|
发酵酒分 % |
9-11 |
8-9 |
7-8 |
成熟醪残还原物 % |
1.8-2.2 |
2-2.4 |
2.2-2.8 |
其中残糖分 % |
0.1-0.3 |
0.3-0.4 |
0.5-0.6 |
发酵残糖损失率 % |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
发酵成熟醪挥发酸度 |
0.2-0.4 |
0.4-0.6 |
0.6-0.8 |
发酵成熟醪酸度增长 |
1-1.5 |
1.5-2.5 |
2.5-4 |
发酵率(可发酵糖) % |
91-93 |
89-91 |
88-89 |
蒸馏率 % |
98-99 |
97-98 |
96-97 |
总收率(可发酵糖) % |
90-92 |
87-89 |
85-86.5 |
糖分出酒精率 % |
49-50 |
48-49 |
46-47 |
吨酒精耗标准糖蜜 吨 |
4 |
4.15 |
4.3 |
吨酒精耗蒸汽 吨 |
3.8-4.2 |
4.4-4.8 |
5-6 |
吨酒精耗电 度 |
25-30 |
30-35 |
35-45 |
吨酒精耗水 吨 |
40-60 |
50-70 |
60-80 |
吨酒精综合能耗 公斤 |
432-476.2 |
503.7-551.9 |
573.4-689.8 |
由于北方大部分是采用玉米与小麦为原料生产燃料乙醇。目前国家正在寻求采用非粮食原料生产燃料乙醇,因此广西有望列入国家发展乙醇计划之中,有良好的发展前景。
二,广西发展燃料乙醇中需要引起注意的问题:
(1),认真学习与总结外地燃料乙醇发展的经验,作好广西的发展规划:
A、国家发改委近日提出,应当把燃料乙醇产业当作战略产业来发展,作为一个新兴产业来规划和发展,逐步由政府行政主导,转变为行政手段与市场机制相结合,并建议制定相应的制度和程序。国家发改委组织的专家会议认为:生物燃料乙醇推广工作的困难与障碍已基本消除,十一五应扩大发展规模,确定合理布局,如果按汽油市场容量10%来考虑,产业规模在“十一五”期间可达600万吨/年。在此大前提下,广西如何合理安排燃料乙醇的总体规划,应当认真考虑。
B、专家认为,燃料乙醇的发展应突出拉动作用,更多地寻求政策支持。从四个试点企业来看,到目前为止,生产燃料乙醇成本前没有过关,目前国家对首批批准的四个燃料乙醇的生产企业实现每吨乙醇补助1000-1600元的政策。首批实现燃料乙醇的公司之一,安徽丰原生化股份公司根据几年来燃料乙醇的产销情况,提出:如果以乙醇为唯一产品,在未来竞争中肯定没有生存空间,必须坚持生物能源和生物化工结合,追求合理的经济效益。广西在发展燃料乙醇的规划中,应当将此政策列入财政计划之中。
C、许多专家提出,燃料乙醇的建设,需要设立技术门槛,以保证技术先进性。大家知道,尽管目前国际原油价格在不到二年内从20美元攀升,一度高达75美元/桶,绝对不完全是资源短缺的原因,其中很大一部分原因是国际利益集团炒作的原因。目前原油价格已经跌到60美元以下,再下跌20%,降至50美元,甚至40美元,也不是没有可能的。如果我们花了很大的投资,上马后再遇到原油大幅度降价,企业就会面临十分困境。若国际石油价格下降到一定程度我,发展燃料酒精生产将失去成本优势。控制成本,是提高企业抗风险能力的关键。所以,新上马的酒精企业,必须立足高技术,努力将酒精生产的物耗、能耗降低到足以承担国际能源价格波动的风险。
D、特别要关注环保排放控制水平,对环保达不到排放标准的企业坚决不允许生产,防止一哄而上。燃料酒精的生产废水量是相当大的,平均每吨酒精有十吨废水,平均COD都在3万以上,如果达不到达标排放,对环境影响是相当大的。
三,广西发展燃料乙醇工业的建议
燃料乙醇产业的发展必须依托主导力量,有序推进。
由于有以上问题,一般中小型企业是很难解决的,广西发展燃料乙醇,要发挥中石油,中石化等这类国家特大型企业的作用,要有产业准入标准,才有安全保障。因为从长远看,燃料乙醇是必然要进入市场经济的,国家财政补贴肯定会逐步减少,甚至取消,企业必须全部承担市场风险。
必须注意三大门槛:
发展燃料乙醇有三大门槛:价廉物美的原料供应;先进的生产工艺;环境保护,是三大门槛。符合这三条的,才有条件上马,否则不能考虑。
广西是我国木薯种植最适宜的省份之一,种植面积和产量都占全国的60%以上,但由于产业化率低,木薯品种有退化的趋势。木薯种植对地力要求不高,广西有大量低坡荒地适宜种植木薯,广西应开发这个潜力。但是燃料酒精要求大规模生产,需要稳定、充足的原料供应,零星的原料供应不能够满足要求,必须建立大规模的原料基地,这是一个矛盾。广西部分酒精生产企业正在建立“公司+基地+农户”的良性互动循环机制,进行木薯良种繁育的推广,这可能有利于原料基地的建设。
酒精生产企业产生大量废液,如何处理酒精废液,达到环保要求,应该成为酒精生产企业投产的重要前提。目前,中国年产酒精约300万吨,糖厂酒精废液采用浓缩焚烧法处理技术是目前比较理想的处理方法,能达到环保治理和回收综合利用的双重目的,但这种处理设备前期投入较大,在酒精生产企业中推广有一定的难度,在广西仅有一家上规模的浓缩焚烧法酒精废液处理线。
木薯酒精行业的废水与糖厂废水有得不同,可以考虑采用沼气回收的办法,利用废水产生的沼气,提供酒精生产能源,减少能源消耗,这方面,海南岛一些淀粉厂有很好的经验,值得大家学习。
必须努力创造符合木薯原料的燃料乙醇先进生产工艺
应当指出,无论是现有的玉米酒精生产工艺,或是小麦酒精生产工艺,与木薯酒精都有很大不同。玉米与小麦酒精生产工艺中,副产物的回收占了其主要原料成本的60-70%,即使这样,他们的生产成本仍然不能适应市场竞争,还需要政府补贴。木薯的副产物很少,利用价值远低于玉米与小麦。玉米与小麦的酒精生产工艺,也与木薯酒精不同,所以要实现以木薯为原料的燃料乙醇生产,必须根据实际情况,按照市场竞争的要求,创造自己独特的生产工艺,解决面临的独特技术难关。这方面,希望有关企业与高等院校、科研院所合作,作为一个课题,努力解决。
建议对中国知名酒精老专家胡象尧先生、曾昭政先生多次推荐的国外先进成熟的“发酵蒸馏耦合法”(BIOSTIL)生产糖蜜酒精的工艺技术予以重视。
发酵蒸馏耦合法
原材料及水电汽消耗指标(以1吨酒精计)
糖蜜(50%全糖分/总还原物) 约4.5吨
尿素 3—4公斤
磷酸(100%计,酒母培养用) <1公斤
烧碱(100%计) <1公斤
硝酸(100%计) <1公斤
消泡剂 1.5公斤
工艺水 10千升
冷却水(≤29℃) 220千升
电 154度
蒸汽(0.3mpa) 3.1吨
工厂实际生产情况
序号 |
项目 |
印度A厂 |
印度B厂 |
澳洲S厂 |
1 |
生产规模 吨/日 |
36 |
36 |
130 |
2 |
吨酒精耗糖蜜 吨 |
4.26 |
4.25 |
4.3 |
3 |
吨酒精耗电 度 |
93 |
94 |
186-248 |
4 |
吨酒精耗蒸汽 吨 |
2.62 |
2.7 |
3.1 |
5 |
吨酒精耗工艺水 吨 |
7.5 |
8.7 |
15 |
6 |
吨酒精耗冷却水 吨 |
133 |
133 |
|
7 |
吨酒精综合能耗 公斤 |
335.53 |
343.82 |
390.09-408 |
8 |
吨酒精废液量 吨 |
4.5 |
6 |
5 |
9 |
废液浓度 Bx |
28 |
27 |
35-37 |
以上发言是我参加全国行业活动时所了解的情况与自己学习的体会,不很全面,也不一
定准确,仅供各位参考。