農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)燃料乙醇項目可行性研究報告

目 錄HYPERLINK\l“_TOC_250014“一工程概述 1HYPERLINK\l“_TOC_250013“二技術(shù)的可行性分析 3HYPERLINK\l“_TOC_250012“1秸桿燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 3HYPERLINK\l“_TOC_250011“2生產(chǎn)技術(shù)概述 6HYPERLINK\l“_TOC_250010“(1〕原料 7HYPERLINK\l“_TOC_250009“(2)預處理 7HYPERLINK\l“_TOC_250008“〔3〕纖維素酶及酶水解 9HYPERLINK\l“_TOC_250007“(4)發(fā)酵 10HYPERLINK\l“_TOC_250006“(5〕蒸餾脫水和變性 11HYPERLINK\l“_TOC_250005“(6)污水處理 11HYPERLINK\l“_TOC_250004“三我場秸桿資源分析 12HYPERLINK\l“_TOC_250003“四工程建設的技術(shù)方案 14HYPERLINK\l“_TOC_250002“五工程的經(jīng)濟分析 16HYPERLINK\l“_TOC_250001“六存在的問題 19HYPERLINK\l“_TOC_250000“七工程建議 20能源是人類生存和進展的根本需求.隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)高現(xiàn)代文明賴以生存的“血液“。然而,地球上的一次能源是有限50。能源短缺已是現(xiàn)代社會面臨的一個重大問題.為了尋求替代將目光集中到生物燃料乙醇上來。我國對生物燃料乙醇進展特別慎重。在2023年6月召開的全球糧食安全高級別會議上,我國表示：將堅持走有中國特色的生物能源進展道路,堅持“不與人爭糧、不與糧爭地”的原則,秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物進展生物質(zhì)能源。2200×10t8~107×108t。因此，如何成功地開發(fā)這一資源作為液體燃料,已成為世界各國普遍重視的爭論課題。10急劇膨脹和糧食短缺,用糧食生產(chǎn)酒精的進展將受到限制。近年來,利用生物技術(shù)轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿中的纖維素生成酒精的工藝因其具有循環(huán)經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟(作物的光合作用取碳于大氣,而作為燃料則把碳放回大氣，實際是“無碳經(jīng)濟“〕的特征，以,C02CO、S02,保護地球大氣環(huán)境。因此，這項技術(shù)也更符合我國的國情。2060國家和局部進展中國家即依據(jù)各國具體資源狀況著手燃料乙醇50043%500萬人的就業(yè)時機。在我國,燃料乙醇的生產(chǎn)與使用問題已提出多年，引起了黨水解、發(fā)酵、蒸餾和脫水等工藝而制成。乙醇脫水后得到無水乙〔10％～15％的比例參加汽油中作為燃料,現(xiàn)有發(fā)動機不經(jīng)過任何改裝即可正常運行〕.農(nóng)作物秸稈燃料乙醇的生產(chǎn)與使用,對我國農(nóng)業(yè)進展有其重7億噸／年，素,是一種貴重的可再生資源。目前，我國秸稈的主要用途是造紙、飼料、農(nóng)村生活能源，還有一局部用來還田造肥，另有約15。6％的秸稈被廢棄或燃燒.利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)燃料乙醇，既能解決原料問題，又能變廢為寶,增加農(nóng)民收入.大局部燃燒了，造成了環(huán)境的污染和資源的鋪張。二、技術(shù)的可行性分析1、秸桿燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀醇是國內(nèi)外格外關注的課題.國內(nèi)以農(nóng)林廢棄物為原料制備燃料乙醇的爭論單位很多,并技術(shù),在不加酸堿的秸稈汽爆處理技術(shù)、秸稈固相酶解發(fā)酵氣提分別乙醇耦合體系和纖維素酶固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)等方面取得了多試。50％，10％。利用灰綠曲40％，稻45%.18%，完成300t/a203000t/a試。中試。清華大學也完成了以秸稈為原料制備燃料乙醇的中試。此外,中國農(nóng)林科學院麻類爭論所和陜西師范大學合作開展67%，糖醇轉(zhuǎn)化43%。這些爭論為以農(nóng)林廢棄物作原料生產(chǎn)燃料乙醇打下了良好的根底。從現(xiàn)有的技術(shù)分析，承受酶水解技術(shù)更為適宜.與酸水解相比,酶水解可在常壓下進展，能量消耗低，產(chǎn)率較高。但是6t5000-6500/t木質(zhì)素,只有纖維素能被降解轉(zhuǎn)化為乙醇，因此要開發(fā)高效的原活性的纖維素酶.纖維素酶存在生產(chǎn)效率低和生產(chǎn)本錢高的問題,30～50分，必需爭論開發(fā)高活性的纖維素酶，使纖維素酶的本錢降到5目前燃料乙醇生產(chǎn)存在原料消耗、能耗高，轉(zhuǎn)化率、收率低的問能耗，提高轉(zhuǎn)化率和收率。Iogen公司在纖維乙醇技術(shù)開發(fā)領域居世界領先地位，于2023年領先建成世界第一座工業(yè)規(guī)模纖維乙醇綜合廠460020萬t產(chǎn)線.德國正在開發(fā)使用木材和麥稈等生產(chǎn)高級柴油的技術(shù)。美3200產(chǎn)燃料乙醇的工作。202383000乙醇工程.這是國內(nèi)首條纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線.這一生產(chǎn)線醇成為現(xiàn)實,其意義格外深遠。由于受規(guī)模限制，纖維乙醇的生60006500/噸，按當時本錢計算，比小麥為原產(chǎn)能擴大后，本錢有望降低。500t/a20231122日一次結(jié)果看各項技術(shù)指標均到達國際先進水平.以秸桿為原料生產(chǎn)乙醇首先面臨的是原料體積浩大,收集、酸解預處理時所產(chǎn)生的酸性廢水必需好好解決;最終是酶制劑所占本錢比重很大，導致燃料乙醇本錢偏高。2、生產(chǎn)技術(shù)概述(有酸處理法、蒸汽爆破法、濕氧化法等〕→(有稀酸、濃酸、酶水解〕→發(fā)酵(有同步糖化發(fā)酵法、固定化細胞發(fā)酵、木糖發(fā)酵〕→出池→蒸餾→脫水→變性處理→燃料乙醇。〔1)原料成。纖維素的化學組成格外簡潔，是由β—D一葡萄糖通過水解,產(chǎn)生葡萄糖，進而通過發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，是生產(chǎn)農(nóng)作物秸稈40％～50%。半纖維素在構(gòu)造和組成上變化很大,一般由較短、高度分枝的雜多糖鏈組維素無定形化，比較簡潔被水解成其組成的糖類,但其所含的五碳糖不能被發(fā)酵利用，含量約占總量的20％～30％。木質(zhì)素是觸.等,其原料成分分析如表1。通過化學和生物化學的方法可將纖維素和半纖維素水解成單糖，繼而發(fā)酵成酒精?！?〕預處理植物纖維原料的組成(單位：％，干基〕原料纖維素戊聚糖木質(zhì)素苯醇提取物灰分玉3米桿18.840。5.113。922。稻6樺草木3655.841。206817630.4203。。43。00.3紅5松3770。39.5257。云8杉41。90.77。327。13。植物細胞壁中,微纖絲被半纖維素和木質(zhì)素通過物理和化學酶水解得率低，僅為10%～20％左右,植物纖維原料在酶水解前〔包括破壞纖維素—木質(zhì)素-半纖維素之間的連接、降低纖維素的結(jié)晶度和除去木質(zhì)素或半纖維素〕、增加纖維素比外表積的目的，以便適合于纖維素酶生物化學法以及以上幾種方法的聯(lián)合作用,各種預處理的方法如2。低;化學法預處理的不利因素是處理后的原料在產(chǎn)酶或酶解前需點是白腐菌在除去木質(zhì)素的同時分解消耗局部纖維素和半纖維素.因此，物理法、化學法、生物法都不適合作為工業(yè)化生產(chǎn)的2植物纖維原料的預處理方法物理法 化學法 生物法 聯(lián)合法射線處理 鹽酸水解 白腐菌 法機械磨碎法 硫酸水解 醋酸水解 堿-機械磨碎法氫氧化鈉 二氧化硫-蒸汽爆碎法預處理方法。在各種預處理方法中,蒸汽爆碎法適合于植物纖維原料的預處理,在蒸汽爆碎過程中,物理和化學的作用使半纖維酶的作用.puri認為，在蒸汽爆碎過程中，醋酸自水解是一個格外重要的Brownell維素-木質(zhì)素的構(gòu)造破壞;局部木質(zhì)素的β-芳醚鍵斷裂且木質(zhì)素發(fā)生局部縮合作用.(3〕纖維素酶及酶水解纖維素酶是降解纖維素成為其葡萄糖單體所需的一組酶的(EG〕〔CBH)和纖維二糖酶〔CB〕。它們的水解機理是：EG比中間鍵小,主要產(chǎn)物是纖維糊精；CBH端或者復原端一個一個地依次切下纖維二糖單位;CB二糖和短鏈的纖維寡糖生成葡萄糖?！?〕發(fā)酵發(fā)酵是在無氧條件下,微生物(即酵母菌分解葡萄糖等有機CHO→2CHOH

2ATP〔放6126 25 2醇類(乙醇〕〔ATP〕.纖維素酶或半纖維素酶水解產(chǎn)生葡萄糖、木糖等發(fā)酵性糖,再由又分為有二種微生物參與的同時糖化發(fā)酵和僅用一個菌株的直半纖維素產(chǎn)生糖，再由酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生乙醇(即產(chǎn)酶、酶解、發(fā)酵三個步驟〕。這三個步驟所需要的條件各不一樣〔如溫度)，簡單，實際生產(chǎn)中很難應用;利用二株菌的同時糖化發(fā)酵法與兩步法相比，可消退酶解時產(chǎn)物對酶解作用的抑制,縮短了發(fā)酵時20纖維素酶和半纖維素酶酶解產(chǎn)生的糖仍由同一株菌來完成發(fā)酵的過程,此方法工藝簡潔，歷時短，對纖維性材料的生物法全利用有很大實際意義.(5〕蒸餾、脫水和變性蒸餾法是用來提高液體酒精度的一種工業(yè)生產(chǎn)方法,即先給液化成純度較高的酒精溶液.是一種化工操作的根本方法.脫水是將酒精由共沸物〔95。5％〕99.5%的〔稱Melle〕和萃取蒸餾等工藝。25％〔v/v)的變性劑(車用無鉛汽油〕后,使其成為與食用酒精相區(qū)分而不能飲用的燃料乙醇.此外還要參加微量的金屬防銹劑.〔6〕污水處理目前我國以玉米為原料生產(chǎn)燃料乙醇的過程中排出大量高1t11—13t,COD8-12萬mg/L，17萬mg/L；硫酸根濃度5000—8000mg/L，有的高達1。2mg/L。假設以農(nóng)林廢棄物為原料生產(chǎn)燃料乙醇，排放的廢水量更大.較先進的污水處理工藝是承受“厭氧、好氧結(jié)合”工藝對生產(chǎn)和(GB8978-1996)中一級標準.此工程包括：收集池、好氧工藝處理污水、發(fā)酵產(chǎn)沼氣，生產(chǎn)用燃煤蒸汽鍋爐進展燃氣改造.濾液經(jīng)好COD進了廢物減量化、資源化和無害化.其經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣水分別及脫S1190m3-220m3。每立方米沼1200三、我場秸桿資源分析主,主要集中在中部和東北的主要農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)和西南局部省市，以黑龍江、河北、山東、江蘇和四川五省最為集中。作物秸稈單位面積的產(chǎn)量也比較困難,因而秸稈的產(chǎn)量通常依據(jù)3我國各類農(nóng)作物秸稈的種類及其對應的秸稈系數(shù)。量.其估算公式如下.3作物種類 作物名稱 秸桿系數(shù)水稻水稻1。0玉米2.0高粱2。0小麥1。4大豆1。5油料作物 油菜籽向日葵

2.02。0式式中：S———秸稈資源量;k-——秸稈的種類數(shù)；sj——-某種農(nóng)作物的籽實產(chǎn)量；6020232023452710651343〔1)40.5產(chǎn)秸桿現(xiàn)除用于還田和燒火做飯外,大局部燃燒掉了。這樣即鋪張75％，30。435%，按現(xiàn)有技術(shù)僅纖維素可產(chǎn)乙醇和每克葡萄糖理6萬噸。隨著纖維素酶酶解和發(fā)酵技術(shù)的不斷進步，秸稈中的半纖維素也可局部或全部轉(zhuǎn)化為乙醇,可產(chǎn)燃料乙醇的數(shù)量還將大幅度提高。在我們開發(fā)利用秸稈資源的同時,應充分重視秸稈還田，以進展可持續(xù)農(nóng)業(yè)。而另一方面，隨著農(nóng)場城鎮(zhèn)化建設的不斷深入,居民點的集生物質(zhì)燃料乙醇的生產(chǎn)供給更多的原料。四、工程建設的技術(shù)方案線。工藝流程為:〔農(nóng)作物秸桿)-—收集——粉碎--蒸汽連續(xù)爆碎——纖維酶水解--過濾--酵母發(fā)酵-—過濾—-蒸餾—-冷凝-—脫水——〔無水乙醇〕-—變性——〔燃料乙醇〕DDGS飼料和有機肥為副產(chǎn)品。制取染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料.此外乙醇還可用在稀釋但因含有過多的雜醇油，不宜食用。副產(chǎn)品還可以進一步深加工生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品.在以農(nóng)林廢棄物為原料制取燃料乙醇時，只有纖維素被轉(zhuǎn)化為乙醇,半纖維半乳糖，由于構(gòu)造中帶有羥基、醛基和糖甙鍵，在肯定條件下,加值的化工產(chǎn)品,例如糠醛,它是合成高分子樹脂、纖維、醫(yī)藥、羥基和醚鍵，可以利用這些性質(zhì)制備一些化工產(chǎn)品,例如木質(zhì)素磺酸鹽，可用作混凝土減水劑、染料分散劑、石油鉆井與采油助調(diào)整劑、助凝劑、增稠劑等，還可制備碳纖維等。副產(chǎn)品中的二氧化碳是酵母發(fā)酵中產(chǎn)生的,賜予收集后可銷售給食品企業(yè)作為食品級二氧化碳使用。五、工程的經(jīng)濟分析燃料乙醇售價受制于汽油的價格波動。目前，國家對燃料乙醇實行特別定價政策并且有特地財政補貼以使市場上燃料乙爭力。燃料乙醇的價格是依據(jù)汽油價格的0。9111以銷售燃料乙醇的實際收入包括兩局部,即汽油價格的0.91110。911120232023—20231883/噸、1628/噸、1373/1373/2023—20234990/噸，則各年度的燃料乙醇5412/噸、5826/5919/噸。纖維燃料乙醇噸本錢因不受原料價格的掌握，大約始終在/噸左右,在取得國家補貼的狀況下，仍與上述各年度的醇取得的收入還不能完全彌補生產(chǎn)本錢。對以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)乙醇結(jié)算價格和生產(chǎn)本錢進展核算,計算出合理的補貼價格，依據(jù)企業(yè)之前銷售的燃料乙2251/噸，超過規(guī)定標準,以補貼由于20%以上.目前,由于糧食價格的上漲，以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)得國家補貼,則確定是有利益的。81-588/噸的虧損有望從下面兩個局部找回。一是爭取國家對于以秸桿為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)建廠2023暫行方法》明確提出：“石油替代可再生能源開發(fā)利用，重點是指出“十一五“期間原則上不再核準建玉米深加工工程。因而限制了以玉米為原料生產(chǎn)燃料乙醇的進展,為以秸桿為原料生產(chǎn)的工業(yè)技術(shù),是解決以糧為原料生產(chǎn)燃料乙醇存在的原料本錢要、有可能的.二是申請CDM(清潔進展機制CDM210/得CDM140此外，通過副產(chǎn)品的加工升值，可以增加一局部收益.元〔202323〔7061/噸+1061/6200元/噸，與本錢持平,取得的國家補貼局部為純利潤.國家財政部2023年制定的《生物燃料乙醇彈性補貼財政財前銷售的燃料乙醇數(shù)量進展追溯調(diào)整.2023版)。這樣，以秸桿為原料的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)假設得到國家補貼的話,20231859/噸，即為噸獲利。此處，副產(chǎn)品的加工、銷售也可帶來豐厚的收益。同理，乙1892023量到達180014000600萬噸。乙酸乙酯是汽車工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)原料，近年來,需求量以202314。63.5生產(chǎn)規(guī)模為5000噸/年以秸桿為原料的燃料乙醇工程的總1611穩(wěn)定糧食價格，穩(wěn)固農(nóng)業(yè)根底，提高