自20世纪中期以来,石油成为世界上最重要的能源物资。但当前世界石油供应比较充裕的状况难以持久,新发现的石油储量越来越少,产量也日渐减少。近年来,中东局势动荡,尤其是日渐减少的石油资源和日益增加的开采费用,使得石油价格持续攀升,给世界经济的发展投下浓重的阴影,从而使以可再生物质生产代用能源成为大势所趋。汽车尾气对环境的污染日益严重,环境的恶化是人类共同面对的一大难题。添加10%的燃料乙醇,可以减少汽车尾气CO排放量的30%,烃类排放量的40%,同时减少CO2和氮氧化合物的排放。
世界各国对可再生能源的发展给予了高度重视,竞相开发。美国、巴西走在世界前列,该两国燃料乙醇产量占产量世界的69%。我国从20世纪80年代起即考虑用可再生物质生产能源产品以应对能源危机,国内第一套以玉米为原料生产乙烯/环氧乙烷联合装置在1985年正式立项,1992年开工建设。
1国外燃料乙醇生产使用概况
1.1美国
1.1.1燃料乙醇生产使用量
目前,美国燃料乙醇生产量约占世界产量的33%。
根据美国能源部公布的资料可以看出,近年来美国燃料乙醇的生产与使用获得迅猛发展:年产量突破10亿加仑用了10年时间(1984~1993年),突破20亿加仑也用了10年时间(1993~2002年),而由20亿至30亿加仑仅仅用了2年时间(2002~2004年)。
根据美国能源部的计划,到2025年可再生物质生产的生物燃料将代替从中东进口的石油的75%,到2030年将用生物燃料代替现在汽油使用量的30%,届时将需要燃料乙醇600亿加仑,即约1.8亿t。
1.1.2美国燃料乙醇生产原料及工艺
美国的燃料乙醇生产,主要以玉米为原料,90%以上的燃料乙醇生产企业将厂建在玉米带上。生产工艺主要是全粒法(干法)阶梯式连续发酵。1995年时美国44个燃料乙醇生产厂只有11个采用湿法工艺。20世纪50年代后新建企业几乎全部采用干法工艺,主要原因是建设期短,投资较少(许多工厂是由当地农民和其他资本投资建设的),并且其副产物干酒槽颗粒饲料(DDGS)也是当地养牛业所需的全价饲料。
为了进一步提高综合经济效益,美国有企业用溶剂将DDGS中所含油脂萃取出来,进一步制成生物柴油和甘油,也有企业将初馏塔釜底液进一步处理后,经复合纤维素酶酶解其中的纤维和半纤维素,分离后残渣加工成蛋白饲料,酶解液进一步发酶制醋酸。醋酸可直接销售,也可与乙醇生成醋酸乙酯,再氢解为乙醇,在这一系列反应中,葡萄糖将全部转化为乙醇,而无CO2析出,因此原料利用率大为提高。据报道,由于DDGS等副产物收益较好,冲抵后美国燃料乙醇的生产成本约为0.4~0.5美元/升。
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