·153·
可再生能源
Renewable Energy Resources
第28卷第1期2010年2月
Vol.28No.1Feb.2010
随着全球工业化进程的飞速发展，世界将不可避免地出现能源供给问题。当前石油是满足能源需求的主要资源，但是石油资源是有限的。科学家预测，2050年全世界原油的生产将由现在的每年250亿桶下降到50亿桶，因此全球范围内对于开发新的可替代能源的兴趣越来越大。
生物质是一种广泛存在的可再生资源，利用生物质来生产能源可以减少温室气体的排放，其中最直接、最重要的生物质能源应用体系就是采用生物质发酵技术生产乙醇。随着化石资源渐趋枯竭，越来越多的国家已经将乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化战略当成能源政策的一个主要方向。石油价格的上涨、燃料乙醇制造技术的不断进步、灵活燃料汽车(FFV)的广泛使用和燃料乙醇可再生原料来源的拓展，使燃料乙醇产业具有可靠的经济可行性和技术可行性。另外，燃料乙醇在柴油机上的应用，可以进一步扩大燃料乙醇的应用范围，这将为燃料乙醇的利用提供更广阔的空间。
1乙醇的主要性质与用途1.1乙醇的物理性质
乙醇（ethanol ）又称酒精，是由C ，H ，O 3种元素组成的有机化合物，乙醇分子由烃基(-C 2H 5)和官能团羟基(-
OH )两部分构成，分子式为C 2H 5OH ，相对分子量为46.07，
常温常压下，乙醇是无色透明的液体，具有特殊的芳香味和刺激味，吸湿性很强，可与水以任何比例混合并产生热量，混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为0.79，沸点
78.3℃，凝固点为-130℃，燃点为424℃，乙醇易挥发、易
燃烧。
乙醇能使细胞蛋白凝固，尤以体积分数为75%的乙醇作用最为强烈，浓度过高，细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向组织内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此，常用75%（体积分数）的乙醇作消毒杀菌剂。
乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速分解放出热量，少量乙醇对大脑有兴奋作用，若数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。
工业酒精含乙醇约95%，含乙醇达99.5%以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇95.6%、水4.4%的酒精是恒沸混合液，沸点为78.15℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时，通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇，有毒，不能掺水饮用。
1.2乙醇的化学性质
乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧，能够和多种物质如强氧化剂、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中，由于氧原子的电负性比较大，使C-O 键和
O-H 键具有较强的极性而容易断裂，这是乙醇易发生反应
的两个部位。
1．2．1乙醇燃烧反应机理
乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方，都是先裂解成为碳和氢气，然后燃烧，所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。
在较高的温度下，乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃，可以认为，乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃，烃再裂解形成碳和氢气，然后碳和氢气在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，乙醇燃烧反应的总反应式：
CH 3CH 2OH+3O 2→2CO 2+3H 2O+Q
1．2．2乙醇的着火和燃烧特性
乙醇的引燃温度为434℃，在空气中燃烧表观活化能为176.7kJ/mol ，火焰呈蓝色，最高火焰温度可以达到
1000℃以上。
乙醇闪点较低，闭口状态下只有12.5℃。最小点火能量也仅为0.63mJ ，所以非常易于引燃。另外乙醇的爆炸极限上下限范围也较宽，有爆炸的危险性。
燃料乙醇技术讲座（一）
燃料乙醇及其发展概况
孙
清
（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳
110161）
中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B 文章编号：1671-5292（2010）01-0153-03
收稿日期：2010-01-24。
作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail ：qings2004@https://www.doczj.com/doc/075677496.html,
1．3变性燃料乙醇
按照我国国家标准“变性燃料乙醇”(GB18350-2001)和“车用乙醇汽油”(GB18351-2001)的规定，燃料乙醇是未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇。变性燃料乙醇是以淀粉、糖质为原料，经发酵、蒸馏制得，脱水后，再添加变性剂改性的乙醇。
车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料，是替代和节约汽油的最佳燃料。为规范燃料乙醇发展，一些国家制定了相应的国家标准，表1为我国变性燃料乙醇国家标准（GB18350-2001）。
由表1可见，乙醇中改性剂的体积分数为1.96%~ 4.76%。由于水分的增加易造成乙醇汽油相分离，导致汽车运转故障。同时，乙醇有较强的吸湿性，必须对水分严加控制，以避免出现油水相分离的问题，所以水的体积分数对于车用乙醇汽油是一个非常重要的指标。国标要求加变性剂后，水份应小于0.8%，不可食用。
为防止车用乙醇汽油在发动机燃烧过程中腐蚀金属部件及堵塞管路系统。标准中还规定了甲醇、实际胶质、无机氯、酸度、铜的限量指标。
2燃料乙醇主要特点及用途
2.1辛烷值及抗爆性
乙醇的辛烷值(RON)达到111，辛烷值(MON)为91。添加乙醇可以较有效地提高汽油的抗爆性，有关研究结果显示，国内典型催化裂化汽油中添加体积分数为10%的乙醇后，其辛烷值(RON)提高3.4个单位，辛烷值(MON)增加1.4个单位。乙醇对烷烃类汽油族组成(烷基化油、轻石脑油)的辛烷值调合效果好于烯烃类汽油族组成(催化裂化汽油)和芳烃类汽油族组成。可见乙醇辛烷值高，抗爆性能好。
2.2乙醇的体积分数对调合蒸汽压的影响
乙醇在40℃时的饱和蒸气压为18kPa。但研究表明，乙醇调入汽油后，会产生明显的蒸气压调和效应，调和后的车用乙醇汽油蒸气压显著增加，直到乙醇在混合燃料中的比例达到22％时，饱和蒸气压才降低到和调和组分汽油的值相等。
乙醇的体积分数最高可达34.7%，与MTBE相比，乙醇在汽油中的添加量较少(美国含氧汽油中通常需添加乙醇的体积分数为7.7%，新配方汽油通常添加乙醇的体积分数为5.7%)。添加乙醇体积分数为7.7%的汽油，氧的质量分数达到2.7%；乙醇添加体积分数为10%的汽油，氧的质量分数可以达到3.5%。但乙醇调入汽油后会产生蒸气压调合效应，乙醇汽油的调合蒸气压随乙醇的体积分数的增加而提高。
2．3乙醇调合汽油对汽车尾气排放的影响
通过添加乙醇或其它含氧化合物，改变汽油组成，美国新配方汽油可以有效降低汽车尾气排放，使用乙醇体积分数为6%的加州新配方汽油，与常规汽油相比，碳氢化合物排放降低10%～27%，CO排放减少21%～28%，氮氧化合物排放减少7%~16%，有毒气体排放降低9%~32%。使用乙醇体积分数为85%、汽油体积分数为15%的混合燃料(E15)，而不改变其他条件，与常规汽油相比，碳氢化合物排放降低5%，氮氧化合物排放减少40%，CO增加约7%。我国研究结果表明，燃用E15和E25(乙醇体积分数为25%、汽油体积分数为75%的混合燃料)时，碳氢化合物含量比燃用汽油分别下降16.2%和30%，CO排放分别减少30%和47%。
2．4乙醇的主要用途
乙醇既是一种基本的化工原料，广泛应用于化工、食品、饮料工业，军工、日用化工和医药卫生等领域，同时又是一种绿色新能源，并且乙醇作为一种优良的燃料(其燃烧值达到26900kJ/kg)，可以提高燃油品质。
利用燃料乙醇的优点：①可以替代或部分替代汽油作发动机燃料，减少汽油用量，缓解化石燃料的紧张，从而减轻对石油进口的依赖，提高国家能源安全性；②乙醇作为汽油的高辛烷值组分，调和辛烷值一般在120以上，可提高点燃式内燃机的抗爆震性，使发动机运行更平稳；③因乙醇是有氧燃料，掺混到汽油中，可替代对水资源有污染的汽油增氧剂MTBE（甲基叔了基醚），使燃烧更充分，使颗粒物、一氧化碳、挥发性有机化合物（VOC）等大气污染物排放量平均降低1/3以上，起到节能和环保作用；④可以有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位积炭的形成，延长主要部件的使用寿命。更重要的是，乙醇是太阳能的一种表现形式，在整个自然界这个大系统中，乙醇的整个生产和消费过程可形成无污染和非常清洁的闭路循环过程，永恒再生，永不枯竭。
3燃料乙醇的发展
3.1国外燃料乙醇的发展状况
将乙醇替代或部分替代汽油作发动机燃料，对减少汽油用量，缓解化石燃料的紧张，降低颗粒物和挥发性有机化合物等的排放有重要意义。世界上90%以上的乙醇是通过发酵生物质来生产的，故它属可再生能源。在化石燃料尤其是液体燃料日益紧张、环境压力越来越大的今天，燃料乙醇的开发应用具有重要的现实意义，并被作为当前减少石油消耗、降低城市环境污染最直接、最有效的方法而受到重
项目指标
外观清澈透明，无肉眼可见悬浮物和沉淀物
乙醇%（V/V）≥92.1
甲醇%（V/V）≤0.5
胶质mg/100mL≤5.0
水分%（V/V）≤0.8
无机氯（以Cl-计）mg/L≤32
酸度（以乙酸计）mg/L≤55
铜mg/L≤0.08
pH值mg/L 6.5-9.0
表1我国变性燃料乙醇国家标准
·154·
可再生能源2010，28（1）
视，尤其是京都议定书的生效，燃料乙醇的应用更被作为发达国家利用生物质能、减排CO2的一项有效措施。
美国是世界上开发利用燃料乙醇较早的国家之一，燃料乙醇生产有近百年的历史。1908年，美国人Henry Ford设计并制造了世界上第一台使用燃料乙醇的汽车；1930年，美国内布拉斯加州首次使用燃料乙醇与汽油混合燃料。1979年，美国国会为了减少对进口石油的依赖，从寻找替代能源入手，制定并实施了燃料乙醇计划，开始大规模推广使用含10%（v/v）燃料乙醇的混合燃料（E10）。该计划的实施使美国燃料乙醇工业得到快速发展。20世纪70年代的世界石油危机和1990年美国国会通过的空气清净法(修正案)，是美国燃料乙醇产业发展的两个主要推动力。同时，政府实行的税收优惠政策促进了燃料乙醇产业的发展。自2001年以来，美国对燃料乙醇和生物柴油生产一直实行税收补贴政策，该政策规定，每生产1加仑乙醇，可获得51美分的补贴，每生产1加仑生物柴油可获得50美分的补贴。对小企业生产的生物燃料产品每加仑再额外增加10美分补贴。
联邦政府鼓励乙醇混合动力汽车的开发和生产，对混合动力汽车的销售同样实施了税收优惠。与此同时，出于环保的考虑，各州政府以行政命令或立法的形式要求，必须用乙醇取代MTBE，进一步刺激了燃料乙醇产业的发展。2006年2月，美国国会通过了一项可再生燃料能源标准（RFS），提出美国消费汽油总量的50%都要掺入10%燃料乙醇。到2012年将增加到每年2，691万t。
巴西政府大力发展燃料乙醇行动计划始于1975年，主要有以下3方面的原因：一是从国家能源安全和经济发展考虑，当时，巴西80%的燃料依赖进口，仅1973~1974年的油价暴涨就使巴西损失了40亿美元，经济也蒙受到沉重打击；二是为了促进国内农业、种植业的发展和保护农民利益，因为巴西是全球最大的甘蔗种植区，利用能源甘蔗发酵制取燃料乙醇的价格只有汽油的一半，替代汽油的空间很大。第三是为本国发展绿色可再生能源创出新路和减少有害气体排放保护环境的需要。1977年，巴西政府制定法规，正式以20%乙醇与汽油混配，推向国内燃料市场，用于普通汽油发动机汽车。20世纪80年代，巴西又将乙醇与汽油混配比提高到22%，推出灵活燃料汽车（Flexible Fuel Vehicle，FFV）使乙醇与汽油的混合比可以在0～85%任意改变。1979年，乙醇发动机汽车和纯乙醇燃料被推向市场。目前巴西是世界上唯一不供应纯汽油的国家。全国约40%的小汽车完全以乙醇做燃料。目前，巴西是世界上最大的燃料乙醇生产和消费国之一。
近些年来，为了促进可再生能源的发展，法国、德国、希腊、爱尔兰、意大利、西班牙、瑞典和英国等8个欧盟成员国，对包括燃料乙醇在内的可再生能源相继采取了减免税政策，其优惠的原则是将乙醇汽油价格调到与汽油相当的水平，使燃料乙醇等可再生能源生产、经销商有利可图。
能源供应、资源运输和能源策略等问题，也促使日本、泰国、印度等亚洲国家纷纷制定可再生能源发展计划。泰国于2001年成立了酒精委员会，酒精委员会将现代的工业部门即能源用品和交通运输与传统上受忽视的农业部门连接起来，建立了酒精政府框架。成为亚洲第一个由政府开展全国生物燃料项目的国家。为了加快生物燃料（乙醇和生物柴油）的发展，印度在2002年成立了国家生物燃料领导小组，实施了绿色能源工程。日本也在积极推行包括燃料乙醇在内的新阳光能源计划。
3.2我国燃料乙醇发展基本状况
为解决我国目前面临的石油资源紧缺、环境污染严重等难题。在本世纪初，我国就开始进行生物燃料的科学研究与开发利用工作。2001年，我国启动了“‘十五’酒精能源计划”，并要求在汽车运输行业中推广使用燃料酒精。国家有关部门制订并颁布了有关变性燃料乙醇和车用乙醇汽油等一系列国家标准。2002年6月，在河南省的郑州、洛阳、南阳和黑龙江省的哈尔滨、肇东5个城市进行车用乙醇汽油使用试点。到2005年底，我国河南、安徽、黑龙江、吉林、辽宁、湖北、山东、河北、江苏9省上百个地市，基本上实现使用车用乙醇汽油。为了支持乙醇汽油推广，我国政府还推出了“定点生产、定向流通、定区使用、定额补贴”的配套政策。
为了进一步促进可再生能源产业的发展，我国于2006年1月1日正式实施了《中华人民共和国可再生能源法》。首次以国家立法的形式鼓励包括燃料乙醇在内的生物质液体燃料的发展，明确了国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物的大政方针。
2006年11月，国家有关部委发布并启动了《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，对生物能源和生物化工行业在财税方面的扶持政策做出了明确的规定，其中包括对行业企业的弹性亏损补贴、原料基地补贴、示范基地补助和税收优惠等具体政策；以非粮作物及农业废弃物为原料的生物质能源开发被放在了资金重点扶持的首位；并明确界定了制造生物乙醇燃料所用原料是指甘蔗、木薯、甜高粱等。强调“以非粮为原料的生物质能源”和“不能因为开发种植能源作物破坏或减少基本农田”的扶持思路。充分考虑到我国的国情，鼓励利用丰富的非粮生物质资源和相关技术的研究开发。这一系列法律法规和扶持政策的实施，为生物能源和生物化工的发展提供了产业政策、财税经济的支持。
为了扩大原料来源，合理利用土地资源，减少对粮食市场的冲击，从长远看要研究以木薯和含有大量纤维素的秸秆等农林业废弃物替代玉米生产燃料乙醇新工艺，以进一步提高副产品的综合利用率，降低燃料乙醇的生产成本，提高竞争力。（连载待续）
·155·
孙清燃料乙醇及其发展概况
燃料乙醇的动力性能与汽油接近，它作为发动机燃料使用，在动力上是可行的。另外，乙醇燃料的资源丰富，特别是从植物中提取的乙醇燃料是一种可再生能源，当前各国政府都大力提倡以可再生能源替代常规能源，因此随着社会的进步和经济的发展，乙醇燃料的使用在经济上也是可行的。
1乙醇生产方法
乙醇的生产方法可概括为两大类：化学合成法和发酵法。我国乙醇的生产以发酵法为主。
1.1化学合成法
用化学方法使乙烯与水结合生成的乙醇称之为合成乙醇，以区别于用发酵法制取的乙醇。化学合成法又分为乙烯间接水合法和乙烯直接水合法。
乙烯间接水合法具有效率高、乙烯单程转化率高、原料纯度要求不苛刻、反应温度及压力不高等优点，但此工艺过程产生大量稀硫酸，对设备造成严重腐蚀，限制了该工艺的发展。
乙烯直接水合法的工艺流程合理，对设备腐蚀小，易形成大型化、现代化的规模生产，有逐渐代替间接水合法的趋势。
此外，美国、日本、意大利等国家还开发了一种用一氧化碳、氢气（或甲醇）进行羟基合成制取乙醇的工艺方法。
（1）乙烯直接水合法
乙烯直接水合法就是在高温、加压和催化剂条件下乙烯和水直接合成乙醇的方法：
直接水合法以乙烯计的乙醇收率为95%，乙烯单程转化率为4%～5%，乙醇得率为100～200g/（L 催化剂·h ）。
利用乙烯直接水合法合成的乙醇溶液中大部分是水，乙醇浓度仅为10%～15%左右，其中还含有少量乙醚、乙醛、丁醇及其他有机化合物。
（2）乙烯间接水合法
乙烯间接水合法生产乙醇早于直接水合法。在1825年就已经进行了乙烯在硫酸介入下与液相水合成乙醇的实验研究。经过1个世纪之后，用硫酸吸收乙烯再经水解制备乙醇的方法实现了工业化。
乙烯间接水合法又称硫酸法，采用硫酸作催化剂，经过两步反应，由水与乙烯合成乙醇。
反应方程式如下：
2C 2H 4+H 2S04
（CH 3CHO ）2SO 2
（CH 3CHO ）2SO 2+H 2O
2CH 3CH 2OH+H 2SO 4
在反应过程中伴随有副产物乙醚的生成。
乙烯是石油的工业副产品，在石油日益短缺的情况下，该工艺的应用受到限制。目前，合成乙醇在国外仅占乙醇总产量20%左右。
（3）CO-H 2合成法
以一氧化碳和氢气的混合气为原料合成乙醇时，反应方程式为：
2CO+4H 2CH 3CH 2OH+H 2O 3CO+3H 2
CH 3CH 2OH+CO 2
适当提高反应温度，可以提高反应速度。然而随着温度的提高，副反应增多并加剧。为使反应速率提高，且副产物少，必须寻找一种选择性强、催化性能好的催化剂，这是由CO －H 2合成乙醇的关键。目前，以CO-H 2为原料合成乙醇的研究已进行了大量的工作。今后，只要在催化剂的研制方面有所突破，将会取得更大的进展。
1.2发酵法
生物发酵法是以淀粉质、糖蜜或纤维素等为原料，通过微生物代谢产生乙醇，该方法生产出的乙醇杂质含量较低。生物发酵法生产乙醇的基本过程可总结为：
实质上，微生物是这一过程的主导者，也就是说微生物的乙醇转化能力是乙醇生产工艺中菌种选择的主要标准。
燃料乙醇技术讲座（二）
燃料乙醇的生产方法
孙
清
（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳
110161）
中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B 文章编号：1671-5292（2010）02-154-03
收稿日期：2010-03-18。
作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail ：qings2004@https://www.doczj.com/doc/075677496.html,
催化剂
230～300℃，7～8MPa
C 2H 4+H 2O
C 2H 5OH
→→→→→→→转化
提取
微生物发酵
→原料
糖
乙醇醪液
乙醇
·154·
可再生能源
Renewable Energy Resources
第28卷第2期2010年4月
Vol.28No.2Apr.2010
同时，工艺所提供的各种环境条件对微生物乙醇发酵的能力具有决定性的制约作用，只有提供最佳的工艺条件才能最大限度地发挥工艺菌种的生产潜力。
2乙醇发酵微生物
影响乙醇发酵过程的最关键因素是产乙醇微生物。在生产中能够发酵生产乙醇的微生物主要有酵母菌和细菌。目前工业上生产乙醇应用的菌株主要是酵母菌。
2.1乙醇生产对微生物的要求
在自然界中，可利用糖分产生乙醇的微生物很多，在众多产乙醇微生物中选择具有应用价值的菌株必须满足下面的要求：①应该具有高的发酵性能，能快速并完全地将有效糖分转化成乙醇；②繁殖速度快，具有很高的比生长速率；③具有高的耐高浓度糖和乙醇能力，即耐自身代谢废物和产物的能力强；④抗杂菌能力好，耐杂菌代谢产物的能力强，抗有机酸能力强；⑤对复杂成分培养基的适应能力强；⑥对温度、酸度和盐度的突变适应性强，即自身对环境的适应能力强。
2.2乙醇生产常用的酵母菌菌株
（1）拉斯2号酵母（RasseⅡ）
拉斯2号酵母又名德国二号酵母，是Linder于1889年从发酵醪中分离选育出来的一株酵母菌种，细胞呈长卵形，麦汁培养的细胞大小为 5.6μm×（5.6～7μm），子囊孢子2.9μm，一般较难形成。该酵母能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等，不能发酵乳糖。该菌株在玉米醪中发酵特别旺盛，适合淀粉质原料发酵生产乙醇。
（2）拉斯12号酵母（RasseⅫ）
拉斯12号酵母又名德国12号酵母，由Matthes于1902年从德国压榨酵母中分离得到的。细胞呈圆形或近卵圆形。细胞大小通常为7μm×6.8μm，细胞间连接较多。富含肝糖，在培养条件良好时，无明显的液泡，较拉斯2号酵母容易形成子囊孢子。每个子囊有4个孢子，在麦芽汁培养基上形成灰白色菌落，中心凹陷，边缘呈锯齿状。该酵母可以发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖和1/3棉籽糖，不能发酵乳糖，适合乙醇生产之用。
（3）K字酵母
该菌种源于日本，细胞呈卵圆状，个体较小，但繁殖迅速，适合用于以高粱、水稻、薯类为原料的乙醇生产，在我国有很多乙醇工厂使用过K字酵母。
（4）南阳五号酵母（CICC1300）
该酵母为我国南阳乙醇厂自己选育的酵母菌种，固体培养时生成白色菌落，表面光滑，边缘整齐，质地湿润。细胞呈卵圆形，少数呈腊肠形，其个体大小一般为（3.3μm×5.94μm）～（4.95μm×7.26μm）。可发酵麦芽糖、葡萄糖、蔗糖、l/3棉籽糖，不能发酵乳糖、菊糖、蜜二糖，耐乙醇浓度可达13%。
（5）南阳混合酵母（CICC1308）
该酵母由我国南阳乙醇厂选育，固体培养时生成白色菌落，表面光滑，边缘整齐，质地湿润。液体培养时，易絮凝沉淀。细胞呈卵圆形。该酵母可发酵麦芽糖、葡萄糖、蔗糖、1/3棉籽糖，不能发酵乳糖、菊糖、蜜二糖。生产实践证明，该菌在含有单宁的原料中乙醇发酵能力比拉斯12号酵母速度快，细胞变形小，产乙醇能力也强。
（6）日本发研1号
该菌种在30℃的米曲汁培养基上培养5d，细胞呈椭圆形，个体大小为（4.5μm×6.6μm）～（6.4μm×8.2μm），子囊有1～4个孢子，可以发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、甘露糖、棉籽糖和半乳糖，不能发酵乳糖。乙醇发酵能力强，适合于淀粉质原料的乙醇生产。
（7）卡尔斯伯酵母
该菌种细胞呈圆形、卵形、椭圆形或长形。细胞有大、中、小3群，分别为（4.0～10μm）×（5.5～10μm），（3.5～8.0μm）×（5.0～11μm），（2.5～6.5μm）×（5.0～11.5μm）。子囊孢子中会产生l～4个孢子，在麦芽汁琼脂培养基上菌落为乳白色，平滑，有光泽，边缘整齐。该酵母可以发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、半乳糖、棉籽糖和蜜二糖，不能发酵乳糖，可以用于发酵制取乙醇的生产。
（8）台湾酵母396号（F－396）
该酵母菌种的细胞呈球形、卵形或椭圆形，曲汁培养基中呈球形，4.5～9.8μm，空胞大。在糖蜜中细胞呈椭圆形。孢子呈球形，2.5～3.5μm，子囊中1～3个孢子，孢子形成温度30℃，菌落淡黄色，中心部凹下，边缘呈放射状。它的最适的生长温度为33℃，最适生长的pH值为4.5～5.0，发酵最适合温度为33～35℃，最适发酵pH值为2.0～5.0，可耐10%浓度乙醇48h。
（9）As.2.1189和As.2.1190
这两株来自古巴的菌种是甘蔗糖蜜乙醇发酵的优良菌种。它们的细胞呈圆形、椭圆形或腊肠形。As.2.1189的菌落呈白色，圆形，有光泽，中心部稍凸起，边缘皱褶；As.2. 1190细胞大小相差较悬殊，菌落边缘稍不整齐，它们的最适的发育温度为25～28℃，最佳发育pH值为4.0～5.0，最适发酵温度31～38℃，最适pH值为3.0～5.0。该菌的耐乙醇能力强，成熟醪液最高酒度可达10%～11%。它们发酵甘蔗糖蜜的速度快，在正常的稀糖浓度下发酵周期为22～24 h，较上述的F－396要缩短4～6h以上。此外，它们对营养的要求也比较低，在营养条件比较差的低纯度的培养液中，亦能正常生长和发酵。在温度低于40℃时，乙醇得率可达88%～90%，如果温度超过40℃，发酵的各项指标都会出现明显的降低。
（10）甘化1号
该菌种是广东江门甘蔗化工厂在1968年从甘蔗糖蜜中分离选育得到的，它的细胞大小多呈圆形，部分呈卵形，在麦芽汁中培养，细胞大小为 5.5μm×5μm×6μm，最适的发育温度为30～32℃，最适发育pH值为4.5～5.5，最适发酵温度为32～34℃，最适发酵pH值为4.5～5.5。该菌种对甘蔗糖蜜，特别是碳酸法甘蔗糖蜜具有较强的适应能力，发酵力强且稳定，但对高温发酵的适应性差。
（11）川102
这是1952年轻工业部原重庆工业试验所糖酒研究室选育出来的良种甘蔗糖蜜发酵菌种。它的细胞多数呈圆形或卵圆形，增殖快，最适发育温度为28～30℃，最适发酵温
·155·
孙清燃料乙醇的生产方法
度为31～34℃，最高不超过36℃，抗乙醇的耐性强，能耐
12%～14%的乙醇，耐酸能力强，杂醇油产量极少。
（12）Я字酵母
Я字酵母是前苏联雅库勃夫斯基（Якубовский）分离
选育得到的，它属于葡萄酒酵母属，具有沉淀特性，属尖状酵母。形状呈椭圆形，最适培养pH 值为4～5，温度27～28
℃，最适发酵pH 值为2～5，最适发酵温度为32～34℃；耐乙醇能力在10%左右，该酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖等，不能发酵乳糖和糊精。在20%的稀糖液中，酸度调节到7.5还能正常繁殖，酸化到pH 值为2时还能经受得住。当醋酸含量达到0.3%，酵母便停止繁殖，而蚁酸含量只要达到0.11%，酵母就不再生长。Я字酵母的耐压能力特别强，在10%的试验溶液中3.5h ，其原生质收缩到90%，但24h 后，绝大部分细胞能恢复正常，异常者只是个别细胞，而对照酵母在同样条件下只能恢复86%。2.3能进行乙醇发酵的细菌
细菌乙醇发酵是20世纪70年代出现的，目前尚处于
实验阶段。该菌种特点是代谢速率快，发酵周期短，乙醇产率高。运动发酵单胞菌与酵母相比产生菌体量少，其乙醇转化率为5%～10%，乙醇产率是酵母的2.5倍，乙醇耐受力可达120g/L ，运动发酵单胞菌被认为是安全菌株。该类细菌具有厌氧和耐高温的特点，能利用各种糖类。工业上用于乙醇发酵的细菌有芽孢杆菌（Clostridiumteroldes ）、耐热厌氧菌（Thermoanaerobacter ethanolicus ）和嗜热芽孢杆菌（Clostridlum furicum ）等。
2.4戊糖乙醇发酵菌
20世纪70年代以来，木糖的发酵和利用取得了一系列进展。先后发现嗜水单胞菌（Aeromonas hydrophila ）、热解糖梭菌（Clostridium thermosaccharolyticum ）等细菌及链孢霉属（Fusarium ）、毛霉和根霉等真菌都能将木糖发酵生
成乙醇，但发酵的速度较慢，乙醇产率也很低。
1980年，美国普度大学再生资源工程实验室成功地
采用了木糖异构酶，将木糖异构成木糖醇，再用酵母发酵生成乙醇，为大规模利用木糖生产乙醇开辟了新途径。能将降解木糖转化为乙醇及其他产物的微生物见表1，这些微生物还能降解木聚糖（Poulos et al.，1993）。
2.5乙醇发酵菌的选育及基因工程菌的构建
为了提高乙醇生产效率，研究者们除了利用上述典型的菌种之外，还通过生物工程技术选育和构建出大量耐高
温、耐乙醇等适应能力强、乙醇产率高的新酵母菌种。
（1）耐高温酵母
中国科学院武汉病毒研究所通过诱变和筛选得到了
WVHY8等一批耐高温乙醇酵母，其主要的特征为：该酵母耐高温40～50℃，致死为温度80～100℃（5min ），生长pH 值为2.5～8.0，耐乙醇浓度为13%，耐NaCl 浓度为10%，能在40℃正常发酵，发酵能力高于普通菌种，出酒率提高l%～2%。
江南大学筛选得到两株高温酵母：THYF －4能够在51℃、含30%葡萄糖的培养基中生长；THFY －16能够在45℃、30%葡萄糖的培养基中生长。
波兰学者J.Szczodrak 从58株不同的酵母菌株中选出了一株耐高温酵母Fabospora 、fragilis CCY5i －1－1，并在40，43，46℃条件下，对葡萄糖浓度为140g/L 的原料进行乙醇发酵试验，在48h 内，43℃和46℃时的产乙醇量分别为6g 和35g 。溶液中存在木霉纤维素酶400FPU/L ，对乙
醇发酵无影响。
（2）耐乙醇酵母
Argirions 等从希腊一葡萄园土壤中分离到了酿酒酵母AZA2－1，该株酵母菌发酵葡萄汁时，可产生17.6%（体
积分数）的乙醇，这些分离到的酵母菌株不仅能在较短时间内产生高浓度乙醇，而且发酵特性也非常稳定。
D.Amore 等利用原生质融合技术获得的1400菌株，在20%葡萄糖培养基中可以产生10%（体积分数）的乙醇，在30%葡萄糖培养液中可以产生11%（体积分数）的
乙醇，在同样条件下，它的亲本菌株所产生的乙醇浓度要低得多。
Gara 等利用热冲击处理技术获得了一株抗高浓度乙醇的酵母菌355，该菌株能在含有15%，16%，17%乙醇（体
积分数）的培养基中生长。
国际上已经比较广泛地采用活性干酵母进行乙醇发酵生产。我国宜昌安琪食用酵母基地在引进技术的基础上，成功地生产出商业性耐高温乙醇活性干酵母。这种干酵母已于20世纪80年代末开始在我国很多乙醇企业应用，该酵母具有耐乙醇、耐酸、耐高温、发酵时间短等特点。
总之，基因工程技术是极具发展潜力的生物技术，已利用该技术获得产乙醇的高效菌种，但这些高效菌种也面临一系列的问题：①由于代谢网络的刚性，导致优良性能片段丢失；②由于环境等因素导致代谢流的改变，而使乙醇产量下降；③底物利用的局限,如自然界中大量的纤维二糖等仍然不能利用。虽然这些高效菌种还有待于更进一步驯化成熟，有待于在工业化生产中接受更严峻的挑战，但是基因工程技术确实为燃料乙醇的生产提供了前所未有的发展机遇，将为人类实现清洁能源生产和环境保护等方面作出重大贡献。
（连载待续）
微生物
种类
产物
热纤梭菌
乙醇，乙酸，乳酸热硫化氢梭菌乙醇热解糖梭菌
乙醇
产乙醇热厌氧杆菌乙醇，乙酸，乳酸布氏热厌氧杆菌
乙醇，乙酸，乳酸乙酰乙基热厌氧杆菌乙醇，乙酸，乳酸粗糙脉孢霉
乙醇具柄毕赤氏酵母
乙醇
表1转化木糖为乙醇的微生物
Table 1Microorganism about fermentation of xylose to ethanol
真菌
细菌
·156·
可再生能源
2010，28（2）
·153·
可再生能源
Renewable Energy Resources
第28卷第3期2010年6月
Vol.28No.3Jun.2010
1乙醇发酵工艺
按照发酵过程中物料所处状态，乙醇发酵方法分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法。按照发酵醪注入发酵罐的方式，乙醇发酵的方式分为间歇式、连续式和半连续式。固体发酵法和半固体发酵法主要采取间歇发酵方式；液体发酵法既可以采取间歇发酵方式，也可以采取连续发酵或半连续发酵方式。
1.1间歇式发酵
间歇式发酵是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。由于发酵罐容量和操作工艺的不同，间歇发酵有以下几种方法。
（l ）一次加满法
将糖化醪冷却到27～30℃后，接入
大约为糖化醪量10%的酒母混合均匀，经60～72h 的发酵即成熟。此法操作简便，易于管理，但酒母用量大，适用于糖化锅与发酵罐容积相等的小型乙醇厂。
（2）分次添加法将发酵罐容积1/3左右的糖化醪入罐后，接入10%酵母进行发酵；2～3h 后，第2次加入糖化醪；再隔2～3h ，第3次加入糖化醪，直至加到发酵罐容积的90％为止。此法适用于糖化锅容量小而发酵罐容量大的工厂。
（3）连续添加法
先将一定量的酒母打入发酵罐，然
后根据生产量，确定流加速度。流加速度与酵母接种量有密切关系。如果流加速度太快，则发酵醪中酵母细胞数太少，不能造成酵母繁殖的优势，易被杂菌所污染；如果流量太慢，会造成后加糖化醪中的支链淀粉不能被彻底利用。一般应在接种酵母6～8h 将罐装满。该法适合于采用连续蒸煮、连续糖化的乙醇生产厂。
（4）分割主发酵醪法
将处于旺盛主发酵阶段的发酵
醪分出1/3～1/2至第2罐，然后加新料将两罐补满，继续发酵。待第2罐发酵正常，又处于主发酵阶段时，再分出
1/3～1/2发酵醪至第3罐，并加新鲜糖化醪至第2、第3
罐。如此连续分割其他各罐，并将前面各罐发酵成熟的醪液送去蒸馏。该过程可以省去了酒母的制作过程，但对无
菌操作的要求高。适用于卫生管理较好、无菌要求较高的工厂。
1.2半连续发酵
半连续发酵是在主发酵阶段采用连续发酵，而后采用间歇发酵的方法。在半连续发酵中，醪液的流加方式有两种。第一种方式，将数个发酵罐连接起来组为一组，使前3个罐保持连续发酵状态。开始投产时，第1只罐接入酒母，使该罐始终处于主发酵状态，连续流加糖化醪。待第1罐加满后，流入第2罐，此时可分别向第1，2两罐流加糖化醪，并保持两罐始终处于主发酵状态；待第2罐加满后，自然流入第3罐；第3罐加满后，流入第4罐；第4罐加满后，则由第3罐改流至第5罐；第5罐加满后，改流至第6罐，依次类推。第4，5罐发酵结束后，送去蒸馏。洗刷罐体后再重复以上操作。第二种方式，由7～8个罐串联组成一组，用管道将前罐的上部接通下罐的底部。投产时，先制备
1/3体积的酒母，加入第1只发酵罐；在保持主发酵状态下，流加糖化醪至满罐，流入第2罐。待第2罐醪液加至罐容1/3时，糖化醪转流加至第2罐；第2罐加满后，流入第3罐。重复下一罐操作，直至末罐。1.3连续发酵
连续发酵工艺方法分为如下3种。
（1）循环连续发酵法将9～10个罐串联组成连续发
酵罐组，其流程是从前罐的上部流入下罐的底部。投产时，先将酒母打入第1只罐，同时加入糖化醪，在保持该罐处于主发酵状态下，流加糖化醪至满，自然流入第2罐，再依次流入下一罐，直至末罐。待醪液流至末罐并加满后，发酵醪即成熟。将末罐成熟的发酵醪送去蒸馏，洗刷末罐并杀菌，重新接种发酵，然后以末罐为首罐，以相反方向重复以上操作，进行循环连续发酵。
（2）多级连续发酵法
多级连续发酵法也称连续流动
发酵法。与循环法类似，该法也是用9~10个发酵罐串连组成发酵系统，各罐的连接也是由前一罐上部接至下一罐底部。投产时，先将酒母接入第1罐，然后在保持主发酵状态
燃料乙醇技术讲座（三）
燃料乙醇发酵技术
孙
清
（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳
110161）
中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B 文章编号：1671-5292（2010）03-0153-03
收稿日期：2010-01-24。
作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail ：qings2004@https://www.doczj.com/doc/075677496.html,
下流加糖化醪，满罐后流入第2罐；在保持两罐均处于主发酵状态下，同时向第2罐与第1只罐流加糖化醪；第2罐加满后，流入第3只发酵罐；在保持3只罐均处于主发酵状态下，同时向3只罐流加糖化醪；第3只罐加满后，自然流入第4罐；如此依次进行，直至流满末罐。这样，只在前3只发酵罐中流加糖化醪，并使其处于主发酵状态，从而保证酵母菌生长繁殖的绝对优势，抑制杂菌的生长。从第4只发酵罐起，不再流加糖化醪，使之处于后发酵阶段。当醪液流至末罐时，发酵醪成熟后即可送去蒸馏。发酵过程从前到后，各罐的醪液浓度、酒精含量均保持相对稳定的浓度梯度。从前面3只发酵罐连续流加糖化醪，到最后一罐连续流出成熟发酵醪的整个过程，处于连续状态。目前，我国以粉质为原料连续发酵制酒精的场合，基本上采用此发酵方式。
（3）双流糖化连续发酵双流糖化和连续发酵的操作过程是将蒸煮醪按两种糖化方法进行。第一种方法:在58～60℃条件下，糖化50～60min；第二种方法:在真空状态及60℃条件下，糖化5～6min。糖化剂采用甘薯曲霉和拟内孢霉深层培养液，其用量为淀粉重量的85%。其中2/3酶液加入第1种糖化方法的糖化器中，其余1/3加入第2糖化器内。第1种方法糖化的糖化器中的醪液流入主发酵罐内，从第2糖化器流出的糖化醪送入其它发酵罐内。
酵母接种量约为主发酵容积的25%。为防止杂菌污染，可加入0.01%的抗乳菌素。发酵至第8，9罐结束(每组12个罐)，成熟发酵醪的酒精体积含量为8.42%～8.76%，残糖为0.22%～0.26%，其中可发酵性残糖仅为0.1%。
2发酵原料及其处理技术
从乙醇生产工艺的角度来看，凡是含有可发酵性糖或可变为发酵性糖的物料都可以作为生产乙醇的原料。由于乙醇生产工艺技术的不断改进，所应用的发酵微生物范围不断扩大，乙醇发酵原料的范围也在不断地扩大。例如，半纤维素水解液中主要的糖分——
—木糖，原来认为是一种不可发酵的糖，现在木糖已经可以发酵，半纤维素也就变成一种乙醇生产原料。选择乙醇发酵原料应考虑如下原则：原料的碳水化合物含量较多，影响发酵的杂质尽可能少；来源丰富，易于收集和储藏；价格低廉、便于运输等。
乙醇发酵的原料主要分为3类：糖类原料（包括甘蔗、甜菜、糖蜜、甜高粱等）；淀粉原料（包括玉米、小麦、高粱、甘薯、木薯等）和纤维素原料（包括秸秆、麻类、农作物壳皮、树枝、落叶、林产品的边脚余料等）。
原料处理是乙醇生产的关键技术之一，也是决定生产成本的关键。各种原料必须转化成为可被微生物利用的发酵性糖，才能够进行发酵。所以，原料的处理不仅影响到原料的利用，而且对后续的发酵和精馏产生很大的影响。2.1淀粉质原料预处理
淀粉质原料必须经一系列处理程序，转化为可被酵母利用的糖类后才能进入发酵阶段。原料预处理过程一般包括：除杂、粉碎、输送、液化和糖化。
（1）原料除杂在收集淀粉质原料时，会混进沙土、杂物，甚至金属等，如果不预先除去这些杂物，会严重影响后续工序的正常进行。特别是金属杂物和石块极易造成机械设备运转部位的磨损和损坏，杂物还易造成堵塞阀门、管道、泵等设备，使生产过程不能正常进行。
原料的除杂通常采用筛选和磁选。筛选，多选用振动筛除去原料中的较大杂质及泥沙，常见的设备为气流—筛分分离机。磁选，多选用永久性磁力除铁器和电磁除铁器除去原料中的磁选杂质。原料的除杂多置于原料粉碎之前，通常是先筛选后磁选。但对于粉渣等原料，可先磁选再筛分。如果原料含沙太多，在粉碎之前还可设置除沙器或除沙池。
（2）原料粉碎淀粉质原料中的淀粉常以颗粒状态储存于细胞之中，由于受到植物组织和细胞壁的保护不宜被直接利用。所以，原料粉碎是原料处理的关键步骤之一。原料经过粉碎后有利于增加原料的表面积，加快吸水速度，缩短水热处理的时间，有利于淀粉酶的作用，提高淀粉转化率，同时有利于原料在生产过程中的输送。
原料的粉碎方法可分为干式粉碎和湿式粉碎，目前生产多采用干式粉碎方式。原料粉碎越细，则耗电越多，为了节省能耗，在实际生产中，可采用二级粉碎的流程。原料首先经过粗碎机粗碎，粉碎比为（1∶10）～（1∶15），粗碎过的物料经锤式粉碎机进行二次细碎，粉碎比控制在（1∶30）～（1∶40）。随着近年来气流输送技术的应用，粉碎比的意义已不如从前那么重要了。一级粉碎加风送的粉碎工艺流程也开始在一些工厂中使用，设备的投资大大降低。
（3）原料输送原料输送常用的方法是机械输送和气流输送。
机械输送多用于固体物料的输送。常用的输送机械有皮带输送器、螺旋输送器和斗式提升机。前两种多用于水平方向输送，后者多用于垂直方向输送。
气流输送是利用风力进行运送，由引风机把原料运进料管，由低位向高位运送，原料中的金属。泥土和石块等杂质因密度比较大，不能被气流带走而滞留在接料器底部或直接落在地上。气流输送适合散粒状或块状物料的输送。
（4）液化和糖化目前，用于乙醇生产的酵母不能直接利用淀粉进行乙醇发酵，淀粉必须水解成糖类，才能被利用。此外，因淀粉受到植物细胞壁的保护作用，细胞内的淀粉颗粒不易受到淀粉酶系统的作用，同时糖化酶对不溶解状态淀粉的糖化作用又非常弱，所以，淀粉原料在经过上述的预处理后，需要进一步液化和糖化，才能使淀粉从细胞中游离并转化为糖类，以保证乙醇发酵的顺利进行。几种作物的淀粉颗粒大小及糊化温度见表1。
表1几种作物淀粉的颗粒大小及糊化温度
Table1The size of starch granules and pasting temperature
of different crops
原料名称淀粉颗粒大小／μm糊化温度/℃
玉米5～2565～72
高粱5～2565～78
小麦2～4558～65
大米3～868～78
木薯5～3552～64
·154·
可再生能源2010，28（3）
淀粉的液化是利用淀粉液化酶使糊化的淀粉黏度降低，并水解成糊精和低聚糖的过程。目前，多使用a-淀粉酶进行液化。液化的终点常以碘液显色控制。
糖化是利用糖化酶将淀粉液化的产物进一步水解成葡萄糖的过程，并为发酵提供含糖适量并保持一定酶活力的无菌或极少杂菌的醪液。
经过液化后的淀粉继续进行糖化，糖化温度一般根据糖化酶的最适作用温度进行控制，糖化酶的最适作用温度为58～60℃，糖化酶作用的最适pH值为4.2～5.0。醪液的pH太高或太低都将破坏酶的活力，不利于糖化。乙醇生产过程中，糖化醪的自然pH值与最适pH值相近，不需要再加以调整。糖化酶用量视原料品种、糖化方式等确定，一般是每克淀粉使用80～150U。糖化的时间不宜过长，一般在15～25min，也可以根据糖化醪进行控制，即以产生25%～35%的还原糖的时间为宜。
2.2糖类原料的处理
对用于乙醇生产的糖类原料的一般要求：无异臭味，无发酵现象；糖蜜中不含沙土、浮渣等杂质；不含毒害酵母生长的化学物质。
虽然精蜜原料是生产乙醇的良好原料，但是由于其干物质浓度较大，糖分高，含产酸细菌及灰分和胶体物质较多，所以，必须进行预处理，这样才能被酵母利用进行发酵。糖蜜原料处理的步骤一般包括稀释、酸化、灭菌、澄清和添加营养盐等。
（1）稀释稀释糖蜜的工艺一般分单浓度流程和双浓度流程。单浓度流程是在整个生产过程中采用单一的稀糖液浓度，一般为22%～25%；双浓度流程是将糖蜜原料稀释成两种浓度，较稀的酒母稀糖液浓度为12%～14%，用于酵母培养；较浓的稀糖液浓度为33%～35%，用于乙醇发酵。
糖蜜的稀释方法可分为间歇稀释法和连续稀释法。间歇稀释法是在稀释罐内分批进行操作的，稀释罐内装有搅拌器。连续稀释是将糖蜜原料不断地流入连续稀释器，稀释水连续不断地加入，稀糖液连续不断地排出。
（2）酸化糖蜜酸化的目的是防止杂菌的污染，加速糖蜜中灰分和胶体物质沉淀，同时得到适合于酵母生长、发酵的糖液。甘蔗糖蜜的pH值为6.2，呈微酸性，甜菜糖蜜的pH值是7.4，呈微碱性，而酵母发酵的最适pH值为4.0～4.5，所以工艺上必须对糖蜜原料加酸酸化。
糖蜜的酸化通常使用硫酸，也可使用盐酸。使用硫酸酸化易产生硫酸盐使设备结垢。用盐酸酸化，具有回收酵母的色泽好、设备无结垢的优点，但盐酸的用量大，且对设备腐蚀严重。甘蔗糖蜜稀释时可直接加入稀糖液量0.2%～0.3%的浓硫酸，混合均匀即可。由于甜菜糖蜜呈微碱性，所以酸液用量较甘蔗糖蜜适当增多。对于单浓度流程，最终加酸量应保证稀糖液pH值为4.0～4.5；对于双流程而言，稀糖液基本不加酸，要求酒母稀糖液的pH值为3．8～4.4。甜菜糖蜜中的有机碱遇酸能放出棕黄色的NO2，对人和环境具有毒害污染作用，应当用NaOH对其吸收，并保持酸化工段良好的通风。
（3）灭菌糖蜜原料常常被杂菌污染，为了保证稀糖液的正常发酵，除了通过加酸提高其酸度来抑制杂菌生长繁殖外，最好对糖液进行灭菌。
灭菌的方法有物理灭菌法和化学灭菌法。采用物理灭菌方法，通常将稀糖液加热至80～90℃，保持40～60min，即可达到灭菌的目的，还有利于澄清。但该方法需要消耗大量的蒸汽，增加了生产成本，因此其应用受到了限制。化学灭菌法是采用化学防腐剂来杀灭杂菌的。常用的防腐剂有漂白粉、甲醛和氟化钠等。
（4）澄清糖蜜溶液中含有很多的胶体物质、色素、灰分和其他悬浮物质，对酵母的生长和乙醇的发酵是有害的，所以必须对稀糖液进行澄清处理，保证糖液的质量。糖蜜的澄清方法有加酸澄清法、絮凝剂澄清法和机械澄清法。
（5）添加营养盐酵母生长繁殖时需要一定的氮源、磷源、生长素、镁盐等。由于糖蜜原料经过一系列处理后丢失了大部分营养成分，因此应当在糖液中适当地添加营养盐。
2.3纤维质原料及其处理
纤维质原料是地球上储量非常丰富的一种可再生生物质资源，用纤维质原科生产乙醇具有巨大的发展潜力。
纤维质原料具有较复杂的结构，微生物不能直接利用它进行乙醇发酵，而需要水解成单糖才能被微生物发酵利用。针对不同纤维质原料的特性，可以采用不同的处理工艺进行水解。目前，常见的水解处理工艺可分为酸水解工艺和酶水解工艺。
2.3.1酸水解处理工艺
根据水解酸浓度的不同，酸水解又可分为浓酸水解和稀酸水解。
（1）浓酸水解浓酸水解产率可达到90％以上，但所需时间较长，且酸必须回收。此外，需要防腐蚀容器。
（2）稀酸水解对硫酸来说，原来常用的水解温度在170～200℃，20世纪80年代后，由于技术的进步，水解的温度已在200℃以上，最高可达230℃以上。
影响稀酸水解的因素主要有原料粉碎度、液固比、反应温度、时间、酸种类和浓度等。原料越细，原料和酸的接触面积越大，水解效果越好。液固比在水解中不宜过高，一般液固比以8～10为宜。液固比越高，单位原料的产糖量越大，但所得液体的浓度下降，会增加后续发酵和精馏工序的费用。温度对水解速率影响很大，温度升高，原料分解速度增加，水解时间缩短，但高温又加快了单糖的分解，所以应综合考虑水解温度。稀酸水解常用硫酸和盐酸为催化剂，盐酸的水解效率优于硫酸，但盐酸价格较高，对设备腐蚀性大。此外，磷酸和硝酸也被用来水解纤维素，也得到了不错的效果。总之，稀酸水解工艺简单，原料处理时间短，不用酸回收，但是存在设备腐蚀严重的缺点。
2.3.2酶水解处理工艺
应用纤维素酶催化可以高效水解木质纤维素，生成单糖。酶水解工艺的优点：可在常温下反应，水解副产物少，糖化得率高，不产生有害发酵物质，可以和发酵过程耦合。但是由于木质纤维素致密的复杂结构及纤维素结晶的特点，需要采用合适的预处理方法。（连载待续）
·155·
孙清燃料乙醇发酵技术
·154·
1发酵成熟醪的化学组成与杂质分类
发酵成熟醪的化学组成是随原料的种类，加工方法，菌种性能而变化的。例如：在甘薯和马铃薯中含果胶质较多，因而成熟醪中甲醇含量较高，为乙醇含量的2％左右；而在亚硫酸盐纸浆废液的发酵成熟醪中，甲醇含量往往高达酒精含量的8％左右。在谷物原料的发酵成熟醪中，由于原料含蛋白质较多，所以杂醇油的含量就高一些。由于通风的影响，用糖蜜制得的酒精中乙醛含量较高。
发酵成熟醪中除上述挥发性杂质外，还含有不挥发性杂质。例如：甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、无机盐类、酵母以及不发酵性糖、植物体中的皮壳、纤维等其它各种夹杂物。发酵成熟醪中的不挥发性杂质容易和酒精分离，在醪塔的
底部排出，称之为废糟或酒糟，其中干物质的含量，因原料与加工工艺的不同而异，一般为5%～7％。
成熟醪中的挥发性杂质，则随酒精一起从醪塔的顶部排出，因此这些杂质必须在精馏过程中使它们与酒精分离。
从醪塔出来的酒精，由于含有许多挥发性杂质，故称为粗酒精。挥发性杂质的种类和数量也与原料和加工方法有密切关系。在各种来源的粗酒精中，已发现的挥发性杂质已超过50多种。按其化学性质可将它们大致归纳为4大类：醇类、醛类、酯类和酸类。此外还有一些微量的含硫物质和不饱和化合物等。由于这些杂质具有挥发性，因此容易进入成品酒精中，影响酒精的质量。酒精蒸馏的任务之一———
提纯，就是分离挥发性杂质的。2乙醇的蒸馏及脱水原理2.1乙醇蒸馏原理
蒸馏分离液体混合物的典型单元操作，是利用混合物中各组分的挥发度（沸点）不同而实现分离的。在乙醇生产
中，将发酵醪液中的乙醇和其他所有挥发性杂质分离开来的过程，称为乙醇蒸馏。乙醇蒸馏又可分为粗馏和精馏。粗馏是指对发酵成熟醪进行的简单蒸馏过程（或称为闪蒸），得到浓度较低的粗酒，粗馏设备称为粗馏塔（或醪塔）。精馏是指将较难分离的组分进行分离的过程，可去除粗酒中的杂质，进一步提高乙醇浓度。精馏后酒精含量可达到
95％左右，所用的设备称为精馏塔。
发酵醪的主要成分是水和酒精，一般将其看作酒精和水的二元混合物，图1是酒精和水二元体系中酒精平衡浓度曲线。
由图可知，体系受热时，乙醇在气相中的浓度比在液相中高，将此蒸气冷凝下来即可得到较高浓度的酒精，连续多次蒸发—冷凝，最终可得到质量分数为95.57％，沸点为78.15℃的乙醇与水恒沸混合物。
图2是理想蒸馏器原理图。以5％的发酵醪做原料，在釜1内用100℃的水蒸气加热，其酒精蒸气含量为37％，用此物料蒸气加热釜2中的37％的酒液；釜2中蒸气的酒精含量为73.8％，再以此物料蒸气加热釜3中的73.8％的酒液。依此类推，酒精浓度逐釜增加。若有足够的釜数，则
燃料乙醇技术讲座（四）
乙醇的蒸馏与脱水
孙
清
（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳
110161）
中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B 文章编号：1671-5292（2010）04-0154-03
收稿日期：2010-07-20。
作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail ：qings2004@https://www.doczj.com/doc/075677496.html,
图1酒精平衡浓度曲线
沸点/℃
1009590
8580
10080
6040200
酒精质量分数/%
液相
气相
可再生能源
Renewable Energy Resources
第28卷第4期2010年8月
Vol.28No.4Aug.2010
·155·
孙清乙醇的蒸馏与脱水
不难得到质量分数为95.57％的酒精。各釜经加热蒸发后，其酒液的浓度都要降低，靠其上一釜的回流液来保持其原有浓度。
由于粗酒中醇、醛、酸、酯等杂质与乙醇的沸点不同，大部分杂质可在蒸馏过程被除去，其中，乙醛、乙酸乙酯等杂质比酒精更易挥发，称为头级杂质；异丁酸乙酯、异戊酸乙酯等中级杂质的挥发性与乙醇接近，所以很难分离干净；高级醇脂肪酸及其酯类等尾级杂质的挥发性比乙醇低，沸点多数比乙醇高，又呈油状漂浮，故称杂醇油。头级和尾级杂质都易于与乙醇分离，较难除净的是中级杂质。
2.2乙醇脱水原理
当体系中乙醇含量达到质量分数为95.57％时，与水形成沸点为78.15℃的恒沸混合物，再用普通蒸馏方法已经不能提高体系中乙醇的浓度。要去除剩余的水分，得到更高浓度的酒精或无水酒精必须用其他方法脱水。乙醇脱水可分为：吸附脱水、共沸脱水、真空脱水、膜脱水、离子交换脱水、萃取脱水等。
（1）吸附脱水原理
吸附脱水就是用对水分吸收能力比乙醇强的或能与水发生化学反应的介质，脱除酒精中残余的水。甘油、汽油等可作为吸水介质；生石灰（氧化钙）可与残余的水反应生成氢氧化钙脱去水；目前，普遍采用以沸石、淀粉、玉米粉、纤维渣等，对水分子有选择性吸附功能的多孔材料作吸附剂的分子筛脱水法。
（2）共沸脱水原理
在乙醇—水二元恒沸混合物中加入第3种成分（共沸剂），可形成三元恒沸混合物，其恒沸点会发生相应变化，通过蒸馏可得到纯度更高的酒精，从而达到脱水的目的。例如，环己烷—乙醇—水三元共沸物的组成（质量分数）：环己烷76％、乙醇17％、水7％，其沸点为62.l ℃，低于乙醇—水体系的恒沸点（78.15℃）。只要有足量的环己烷作
为夹带剂，水将全部集中于三元恒沸物中从精馏塔顶馏出，无水乙醇从塔底馏出。生产中常用的共沸剂有苯、戊烷、环己烷、氯化钙、醋酸钾等。共沸脱水法是最早实现工业化的脱水方法。
（3）真空脱水原理
在真空条件下，乙醇—水恒沸混合物中的乙醇浓度呈增大趋势，当真空度达到0.005MPa 时，乙醇浓度接
近100％。但是由于技术条件所限，此方法尚未实现工业化。
（4）膜脱水原理
膜脱水是用对水或乙醇有选择透过性的膜，将乙醇与水分开的方法。选择透过性膜通常用高分子材料制成。若能解决膜通量小、膜堵塞等问题获得高效膜组件，其工业
化的步伐会加快。
（5）离子交换脱水原理
某些具有离于交换功能的材料可以将乙醇与水混合物中的水交换出来，从而达到脱水的目的，常用的离子交换材料为聚苯乙烯钾型强酸性树脂。此法可得99.5％以上的无水乙醇，但乙醇的损失达10％左右。
（6）萃取脱水法原理
在含水乙醇体系中加入第3种溶剂时，体系的蒸气张力平衡曲线发生改变，共沸点消失，改变了原溶液中乙醇和水的相对挥发度，使原料的分离变得容易。例如，加入适量的乙二醇等溶剂或甲苯甲酸钠、水杨酸盐、醋酸钾、醋酸钠、氯化钙等盐，可以使乙醇和水的沸点差加大。这不仅易于分离，同时可降低能耗。
3乙醇蒸馏脱水工艺流程
乙醇蒸馏脱水工艺主要有乙醇精馏工艺、共沸脱水法工艺、萃取法脱水工艺、分子筛脱水法（吸附法）等工艺。这里只介绍乙醇精馏工艺和共沸脱水法工艺。
3.l 乙醇精馏工艺
精馏操作是在精馏塔中进行的，图3是连续精馏操作流程。精馏塔内装有若干层塔板或填充一定高度的填料。塔板上的液层（或填料表面）是气液两相传热、传质的场所。每层塔板上都有很多小孔，气相上升到上一层，液相经溢流管流到下层，由于存在温度差和浓度差，气相有部分冷凝，液相中部分易挥发成分转入气相中，使物料在进入和离开该塔板时不同挥发度组分的浓度发生变化。在液相离开该塔板时，其中的易挥发组分浓度较进入塔板时降低，而离开的气相中易挥发组分浓度较进入时升高。精馏塔的每层板上均进行与上述相似的过程。只要有足够的塔板数就可以使醪液达到分离的要求。
图2理想的蒸馏器原理图
1
2
3
4
100℃95℃5%
83.5℃37%
79.9℃73.8%
79.2℃83.1%
87.2%
83.1%
73.8%37%
·156·
图3连续精馏操作流程
精馏塔
全凝器
储槽
冷却器
回流液泵再沸器
原料液预热器
进料塔底产品冷凝水
水蒸气
蒸气
液体
进料板
塔顶产品
冷却水
冷却水原料液经预热器加热到一定温度后，送入精馏塔的进料板，与自塔上部下降的回流液汇合，诸板溢流，最后流入塔底再沸器中，连续地从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体气化上升通过各层塔板，与回流液体接触，发生传热、传质。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用回流液泵送回塔顶作为回流液，其余部分作为塔顶产品被回收。
目前，酒精生产均采用连续式蒸馏，根据质量要求和生产规模，又有单塔、双塔、三塔和多塔蒸馏。精馏得到质量分数为95％左右的乙醇，还需要脱水操作才能得到无水乙醇。
3.2共沸脱水法工艺
在乙醇—水二元恒沸混合物中加入第3种成分（共沸剂）会形成三元恒沸混合物，利用三元恒沸混合物的沸点与乙醇—水二元恒沸混合物沸点的差异，可以通过蒸馏的方法得到纯度更高的乙醇，从而达到脱水的目的。例如，环己烷—乙醇—水三元共沸物的组成（质量比）：环己烷
76％、乙醇17％、水7％；水对乙醇的质量比为0.41，比乙
醇—水恒沸物的质量比0.046要大；沸点仅为62.l ℃，比乙醇或乙醇—水溶液的恒沸点低得多。
所以，只要有足量的环己烷作为夹带剂，在精馏时水将全部集中于三元恒沸物中从塔顶馏出，无水乙醇从塔底馏出。生产中常用的共沸剂有苯、戊烷、环己烷等。生产燃料乙醇一般用成本较低的苯作为共沸剂。为保证三元恒沸物带走系统中的全部水分，一方面要及时补加苯，另一方
面使进入三元恒沸体系乙醇溶液的质量分数不能低于
80%。体系正常运转时，苯的消耗量一般小于乙醇溶液量
的0.1%。
图4为共沸脱水法乙醇生产的基本流程。
原料乙醇—水溶液与共沸剂苯在精馏塔中蒸馏，三元恒沸物进入分凝器并在其中部分冷凝，冷凝液回入精馏塔塔顶，未凝蒸汽进入冷却器，冷凝液进入倾析器。在倾析器中冷凝液分为两层，上层为贫水富苯层，回入精馏塔中，下层含苯少，含水、乙醇多，将其导入洗涤罐，在洗涤罐中不溶于水的苯被分离出来；乙醇进入脱水塔，脱水至94％（质量分数）左右时送回乙醇精馏塔继续脱水，废水从脱水塔的塔底排出。
精馏塔一般为63块塔板，苯加在上面第10块塔板上。在稳定操作条件下，该塔内形成3个区，顶部10块塔板为一个区，这个区是乙醇—水—苯三元恒沸物，乙醇含量（质量分数）为68％～72％。中间区包括30块塔板，即从第11～40块，该区含有乙醇和苯组成的二元混合物，乙醇浓度（质量分数）为97％～99.9％。第三区包括
20块塔板，倾析器下层的淡酒从该区第40～43塔板送
入精馏塔，苯从苯和乙醇的混合物中分离出来，乙醇从塔底导出。
共沸脱水法生产无水乙醇的流程主要有两种形式：一种是发酵成熟醪直接蒸馏脱水；另一种是由体积分数为
95％的精馏乙醇进入共沸体系脱水。
（连载待续）
图4共沸脱水法乙醇生产的基本流程
精馏塔
分凝器冷却器倾析器
洗涤罐
脱水塔
分凝器
废水
乙醇
冷凝液
三元恒沸物
未凝蒸气冷凝液乙醇
苯
可再生能源
2010，28（4）
·154·
可再生能源
Renewable Energy Resources
第28卷第5期2010年10月
Vol.28No.5Oct.2010
燃料乙醇从生产到应用的整个流程如图1所示。在燃料乙醇发酵生产或合成生产中，蒸馏后得到浓度为95%左右的乙醇；通过进一步脱水，即得到水分含量（体积分数）小于0.8%的燃料乙醇；再往燃料乙醇中添加变性剂，使其成为变性燃料乙醇（即燃料乙醇成品）；最后，把燃料乙醇成品运输到混配中心，进入应用领域。
在燃料乙醇中，甲醇、杂醇等成分的限定指标大于食用酒精，为防止燃料乙醇被误食用，在燃料乙醇生产的最后环节，须在无水乙醇中加变性剂，使其成为变性燃料乙醇。加入变性剂的燃料乙醇，颜色或气味与食用酒精有明显区别，但不影响燃料乙醇的使用性能。
用作燃料乙醇变性剂的溶剂，通常为煤油和无铅汽油等。目前，广泛使用的变性剂是符合“车用无铅汽油”（GB
17930-1999）质量标准的无铅汽油。
我国国家标准“变性燃料乙醇”（GB 18350-2001）与美国试验与材料协会标准“与汽油混合用作车用点燃式发动机燃料的变性乙醇标准规格”（ASTM D4806-99）的主要差异：①我国标准规定，水含量不得超过0.8％（体积分数），严于美国标准所规定的最大水含量1.0％（体积分数）；②只允许使用符合“车用无铅汽油”（GB 17930-1999）质量标准的无铅汽油作变性剂；③我国标准修改了铜含量限制指标的计量单位，由不超过0.l mg/kg 改为不超过0.08mg ／L 。
我国相关标准中，对燃料乙醇水分含量都有严格的要求。国家标准“变性燃料乙醇”（GB 18350-2001）中规定，
变性燃料乙醇中水分含量不得大于0.8％；车用乙醇汽油中只允许加入体积分数（10±0.5）%的变性燃料乙醇，水分含量不得大于0.5％。车用乙醇汽油的其他标准要求与“车用乙醇汽油”（GB 17930-1999）的指标一致。限制燃料乙醇水分含量的主要目的，是防止乙醇与汽油分层。因为在有水存在情况下，乙醇容易从汽油中分离，进而影响燃料乙醇的使用效果，所以在燃料乙醇储存和运输过程中，要特别注意防水。
1燃料乙醇储运1.1储存系统
化工产品的储存方式一般分为整装储存和散装储存。
整装储存是将成品灌装在小型容器（桶、听）内，在产品运销过程中，包装容器随同产品一起出厂、运输，直至送抵用户。这种储存方式主要用于生产批量小、产品质量要求高的特种产品。散装储存是在固定安装的储罐内储存产品，而这些储罐不参与产品运销行为，只起输转和短期储存的作用，以维持生产的连续运转。
变性燃料乙醇的储存主要采用散装储存的方式。燃料乙醇生产厂的物品周转量大，品种多，为了便于管理，通常将性质相近的物品储罐布置在一个相对集中的区域内，组成原料罐区、中间原料罐区和成品罐区。变性燃料乙醇储存在成品罐区。该罐区还兼有变性燃料乙醇调和、成品自流发放等功能。
燃料乙醇生产需要较大规模的成品储存罐区，以储备燃料乙醇与变性燃料乙醇。成品储存罐区的主要设施是成品储罐。为防止乙醇的蒸发及对大气污染，变性燃料乙醇储罐，通常采用带有二次密封的内浮顶罐。对罐容≤100m 3的储罐，也可采用低压小型固定顶罐或卧式罐储存。采用低压小型固定顶罐时，应在罐顶安装正压6900Pa 、负压
燃料乙醇技术讲座（五）
燃料乙醇的储运
孙
清
（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳
110161）
中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B 文章编号：1671-5292（2010）05-0154-03
收稿日期：2010-07-20。
作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail ：
qings2004@https://www.doczj.com/doc/075677496.html,
孙清燃料乙醇的储运
430Pa的呼吸阀。
在燃料乙醇、变性燃料乙醇储存环节要注意如下事项：①要求变性燃料乙醇储罐及管线的内部干净，一般宜使用新储罐；②罐内不宜应用一般防腐涂料，应采用不能被乙醇溶解且不污染变性燃料乙醇的涂料；③变性燃料乙醇储存时间不宜超过7d；④变性燃料乙醇的储存要防水，储罐上应装防止水分进入的负压呼吸阀，保证储罐内外的压力平衡；在呼吸阀的进出口设置带有干燥剂的干燥装置，防止外部水分吸入及罐内变性燃料乙醇的蒸发；⑤在成品罐区，要特别注意防火灾、防泄漏，根据规范设置防火堤、消火栓及消防系统，采取防雷、防静电、安全监视等一系列保安措施，以保证绝对安全。
1.2储存设备
初选储罐个数和单体容量的基本原则：①储罐个数应能满足同时作业的工艺操作需要，并留有适当的备用余地；②燃料乙醇与变性燃料乙醇储罐可以相互借用，以减少储罐数量，增大单罐容量，节省建设投资和材料消耗；③尽量减少容量不同的单罐种类。
根据设计工艺条件（介质的性质、容量、操作方式)、场地条件（位置、环境温度、雪载荷、风载荷、地震载荷、地基等）、施工及经济条件（施工方便性、设备造价、材料耗量等）选择储罐形式，进行综合设计。
浮顶罐分为浮顶储罐和内浮顶储罐两类。根据浮顶结构形式的不同，浮顶罐浮顶分为单盘式、双盘式、浮子式等多种形式。内浮顶罐是装有浮盘的拱顶罐。美国石油学会（API）定义有内浮钢盘的浮顶罐为带盖的浮顶罐，而把内浮盘为铝或非金属盘的浮顶罐称之为内浮顶罐，我国统称为内浮顶罐。内浮顶罐兼有拱顶罐的防雨、防尘和浮顶罐的蒸发损耗低的优点，燃料乙醇、变性燃料乙醇及乙醇汽油的储存大都采用内浮顶罐。
（1）内浮顶罐
内浮顶储罐的结构如图2所示。
这种储罐是在固定顶罐内部再加上一个浮动顶盖，主要由罐体、内浮盘、密封装置、导向和防转装置、静电导线、通气孔、高液位警报器等组成。除钢板外，内浮盘材料还有铝板、玻璃钢、硬泡沫塑料以及各种复合材料等。采用铝板材料可防止污染储液，采用合成材料能节约钢材，重量轻。内浮盘不会沉没，耐腐蚀性能好。
内浮顶罐不是固定顶罐和浮顶罐结构的简单叠加，与浮顶罐相比，它具有如下独特优点。
①全天候使用。因上部有固定顶，能有效地防止风沙、雨雪或灰尘污染储液，在各种气候条件下都能正常操作。在寒冷多雪、风沙较盛、炎热多雨地区，用内浮顶罐储存严禁污染的储液特别有利，可以绝对保证储液的质量，因此有“全天候储罐”之称。
②降低蒸发损耗。由于固定顶盖的遮挡以及固定顶盖与内浮盖之间空气层的存在，内浮顶罐有比双盘式浮顶更为显著的隔热效果，可以进一步降低蒸发损耗。
③结构简单，施工方便。由于内浮顶罐的浮盘不像浮顶罐那样上部敞开，因此不可能有雨雪载荷，浮盘上负荷小、结构简单、轻便，同时在储罐构造上可以省去中央排水管、转动浮梯、挡雨板等，易于施工和维护。密封部分的材料可以避免由于日光照射而老化。
④节省钢材。公称容量在10000m3以下的储罐，内浮顶储罐比浮顶储罐的耗钢量少。
但是，与拱顶罐相比，内浮顶罐的钢材耗量多，施工要求高；与浮顶罐相比，内浮顶罐密封结构的检查维修不便，储罐容量不易大型化，一般不超过10000m3。
（2）卧式圆柱形罐
卧式圆柱形罐简称卧式罐。在实际应用中，其容量一般不超过120m3，常用容量是50m3或更小，承压能力范围很宽，为0.01～4.0MPa，适宜在各种工艺条件下工作，便于运输和搬迁，机动性强。
卧式罐主要由筒体和封头（端盖）两部分组成，卧式罐通常放置在两个对称的鞍式支座上。卧式圆柱形罐常用平封头和碟形封头两种。平封头卧罐承压能力较低，一般用作常压储罐；碟形封头受力状态好，常用于压力容器。
为增强卧式罐筒体的强度和稳定性，在鞍座处焊有加强板或加强圈。当卧罐直径大于3m时，在加强圈上，还要设三角支撑。卧式罐的筒体由若干节罐圈焊接而成，罐圈本身的焊缝，即筒体的轴向焊缝为对接，各罐圈间的环向焊缝可以采用搭接焊接、对接焊缝。采用搭接焊接时，罐圈节数应取单数，且各罐圈间交互式排列。
卧式罐的附件一般有进出液管、人孔、量油孔、排污与放水管、呼吸间或通气管等，
其作用与立式储罐附件的作
·155·
用相同。
2燃料乙醇运输
2.1运输系统
根据燃料乙醇生产企业的地理环境和运输条件，进出厂的原料和产品可采用管道、铁路、水路和公路等运输方式。
按照产品的包装方式，变性燃料乙醇的运输，可分为散装运输和整装运输。
散装运输的包装容器仅作为运载工具，不参与产品交易，例如，利用船、铁路罐车、汽车罐车输送。散装运输方式具有批量大、运载工具可反复使用等优点，但产品在周转和运输过程经常是非密闭的，自然损耗较大，而且产品容易受到污染而造成质量下降。因此，散装运输方式主要用于大宗产品。
整装运输是将产品装在桶、听等密闭容器中运输，这些容器可作为包装直接进入交易。整装运输方式主要用于小批量生产的产品和质量要求较高的产品。
变性燃料乙醇从生产企业向混配中心的发送方式，有用铁路槽车、汽车罐车和内河船的输送方式，基于燃料乙醇的特殊性，要防止水分进入，因此不宜采用管道运输。汽车罐车运输是燃料乙醇厂成品外运的主要方式。变性燃料乙醇的储罐车透气管要设置空气干燥器，也可购进乙醇汽油专用储罐车。
变性燃料乙醇接卸前，应检测水含量、酸度和pH值。变性燃料乙醇计量验收的注意事项与汽油基本相同。须特别注意避免水分侵入。
2.2铁路运输设施
铁路散装运输的装卸作业在铁路专用线上进行，主要装卸作业设施有装（卸）液鹤管、泵及其管路系统、零位储罐和装卸栈台等。
（1）铁路罐车
燃料乙醇的铁路运输需要专用罐车。该种燃料乙醇铁路运输专用罐车，可由铁路部门设计、制造、运营、检定、维修和统一管理。只有一小部分企业可自备车辆，这些罐车由使用企业自行购买、使用。目前，国内主型罐车的有效容积为50m3及60m3，总长度在10m左右。燃料乙醇罐车需设置带干燥装置的呼吸阀。
为方便操作工人登上罐车操作，需要设置装卸栈台。在装卸栈台上，装卸人员可以启闭罐车人孔盖、检尺计量、取样化验和操纵鹤管对位等。
（2）装卸鹤管
装卸鹤管是铁路罐车进行装卸油料作业的专用设备。按照其适用的作业性质，鹤管可分为装油鹤管、卸油鹤管及同时适用于两种作业的装卸鹤管。按照鹤管口径的大小，可分为大鹤管（DN200）和小鹤管（DN100）两种。
2.3公路运输设施
（1）汽车罐车
汽车罐车是变性燃料乙醇散装公路运输的主要工具。汽车罐车的种类繁多，载重量为2～20t。根据罐的形状，有圆柱形和椭圆柱形两种。国产汽车罐车只有一个液舱，罐内设有两个带孔的挡板，把储罐分隔成3个可以相通的隔舱，以减轻储液在运输时的水力冲击。罐上装有量液口、人孔、呼吸阀、安全阀、排液阀等附件。
（2）装车鹤管
汽车罐车的装车鹤管与铁路罐车的相似，公称直径为DN80或DN50，有的用手动操作，也有的用气动操作；有敞口喷溅式、敞口浸没式和密闭浸没式等类型。
汽车罐车的装车，可分为上装和下装两种方式。汽车罐车的卸液，也可分为抽（压）送和自流两种方式。储罐汽车的加液车上带有泵和流量计。储罐汽车的运输车上没有泵，只能靠自流将油料卸入用户的低位罐。
3储运损耗及减少储运损耗的措施
变性燃料乙醇储运损耗包括蒸发损耗、装车损耗，储运放空损耗、清罐损耗和跑、冒、滴、漏及其他各种损耗。乙醇蒸发不仅污染环境，易引发火灾事故，危害公共安全，而且还使变性燃料乙醇质量降低、数量减少，造成经济损失。
为减少储运损耗，要求做到以下几点：①正确选择储罐类型，国内外试验和实测证明，与拱顶储罐相比，采用内浮顶罐或外浮顶罐（胆浮顶罐）储存变性燃料乙醇，可以降低损耗80％以上；②建立健全规章制度，严格执行操作规程，强化工艺管理，加强设备维护保养；③保证储罐的密封装置、呼吸阀、安全阀等完好；定期进行检查，保持储罐在高液位储存；采用密闭装车，降低装车损耗；
④确定合适的进罐温度和储存温度，减少储罐“小呼吸”损耗。可通过水喷淋冷却，降低气体空间温度、乙醇温度以及昼夜温度变化幅度；通过安装反射隔热板，利用有绝热作用的空气夹层等，有效降低燃料乙醇的蒸发损耗；
⑤为防止乙醇气体散失于大气中，用管道将储存同类产品的储罐气体空间连通，并与集气罐相连，构成一套密闭集气系统，收集和回收乙醇蒸气；⑥选用能发射辐射，特别是能发射热效应大的红光和红外线，且反射性能稳定的涂料，涂刷储罐外表面。白色漆的效果最好，铅灰色漆次之。（连载待续）
可再生能源2010，28（5
）
·156·
·151·
可再生能源
Renewable Energy Resources
第28卷第6期2010年12月
Vol.28No.6Dec.2010
燃料乙醇技术讲座（六）
燃料乙醇的应用
孙
清
（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳
110161）
中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B 文章编号：1671-5292（2010）06-0151-03
收稿日期：2010-07-20。
作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail ：qings2004@https://www.doczj.com/doc/075677496.html,
自20世纪70年代出现石油危机以来，一些国家就开始重视汽车代用燃料的研发工作，乙醇汽油的开发是其工作的重点。世界各国纷纷开展一系列掺醇汽油或纯乙醇替代车用汽油的研究工作。
乙醇汽油习惯上称为E x （x 为乙醇的体积百分数），例如E20为含乙醇20%的乙醇汽油。纯乙醇可单独做燃料，称为E100；混合燃料中燃料乙醇体积分数为10%的E10，又称汽油醇，是目前使用最广泛的混合燃料。
1燃料乙醇的应用技术概述
目前，燃料乙醇应用最为广泛、最受关注的是作为汽
车燃料。在巴西、美国等国家，燃料乙醇作为汽车燃料的生产应用技术是非常成熟的。
燃料乙醇的加入量是根据汽车发动机燃油指标的要求确定的。巴西车用乙醇汽油规定的乙醇含量（体积分数）为22%，美国规定为5.5%~10%，我国规定为9%~
10.5%。
由于汽车使用的汽油含氧量极低，容易造成燃烧不充分，因此需要添加含氧物或一些醚类作为汽油增氧防爆添加剂。常用的汽油增氧添加剂是甲基叔丁基醚（MTBE ），然而近年研究发现，MTBE 有很强的致癌性和毒性。汽车尾气排出的MTBE 很容易渗入地下，造成地下水污染。美国环保局建议用可再生能源乙醇代替MTBE 做抗爆增氧剂。虽然乙醇的燃烧值仅是汽油燃烧值的2/3，但乙醇分子中含氧，燃烧过程中抗爆性能好。当汽油中乙醇的添加量不超过15％时，对汽车的行驶性能无明显影响，而尾气中的有害物质含量可降低30％～50％。
国外推广使用燃料乙醇时，首先以低比例的乙醇（一般体积分数小于15%）与汽油形成混合燃料用在汽车上，不对发动机进行改造、调整，当无混合燃料供应时，仍可使用纯汽油。当燃料乙醇掺入比例较高时（如E20，E75，E85
等），须要对发动机进行调整和改造。
作为汽车燃料的无水乙醇主要用在点燃式发动机上，不适合用于压燃式发动机。如果用乙醇完全取代柴油作燃料，须要设计新型发动机，解决发动机磨损及燃料的发火性等问题。
在柴油中添加一定比例的无水乙醇配制成车用乙醇柴油，在未经改动的柴油发动机上使用，是当前的研究重点，该技术在控制有害物质排放方面有显著优势。
在室温条件下，柴油和乙醇能很好地混合在一起，当温度下降到一定程度时，会出现分层现象。添加10％，15％，
20％不同含量的乙醇时，分层温度点不同。
燃料乙醇与柴油的混合和应用正在研究之中，有待于进一步的发展。
目前，燃料乙醇主要用做车用乙醇汽油，故这里仅介绍车用乙醇汽油（简称汽油醇）的特性及应用技术。
2乙醇汽油混合燃料特性
乙醇的闪点、自燃温度和辛烷值都比汽油高，而按分
子式计算的空燃比则比汽油低。乙醇可全溶于水，其分子组成中含氧34.7％，而汽油不溶于水，且不含氧。这些性能的差别使其作为发动机燃料时存在不同的性能特征和不同的操作要求。但是含量只有10％的乙醇汽油，与汽油的性能差别很小。
乙醇加入到汽油中会使汽油的某些性质发生变化，有可能影响到汽车发动机的正常工作。影响乙醇汽油混合燃料使用性能的主要特性有蒸气压、蒸馏特性、氧含量、辛烷值、水溶性和燃烧特性等。
2.1蒸气压
当变性燃料乙醇调入量为2％～3％时，汽油蒸气压非线性增加，当变性燃料乙醇添加体积分数大于7.7％后，对汽油蒸气压的影响逐渐降低。由于我国汽油蒸气
可再生能源2010，28（6）
压标准规定较为宽松，因此加入乙醇后，汽油的蒸气压不会超标。
乙醇的气化潜热高、蒸气压力低。气化潜热高不利于燃料的蒸发，使混合气形成及冷启动困难，还会使压缩终了时缸内温度降低，延长了混合气着火前的滞燃期。乙醇本身的蒸气压力比汽油低，不利于汽车的启动与加速；但低比例乙醇与汽油混合燃料的蒸气压却比汽油的蒸气压高，容易引起气阻。
汽油由不同的碳氢化合物组成，而乙醇是单一组分，沸点为78.4℃。乙醇的沸点低，有助于可燃混合气的形成，但因缺少高挥发性的组分，故对启动不利。
此外，乙醇的高气化潜热具有冷却效应，使乙醇在通常温度下难以完全气化。乙醇的冰点比汽油低得多，故无须担心在环境温度较低时管路结冰，从而影响发动机的正常工作。
2.2蒸馏特性
乙醇汽油的蒸馏特性随燃料中醇含量不同而有明显变化，醇含量越低越接近汽油，反之，越接近相应的醇。变性燃料乙醇的添加改变了汽油组分的馏程，普遍降低了汽油组分馏出温度的50％，部分降低10％和90％。
2.3氧含量
乙醇是含氧化合物，分子中富含35％的氧。汽油中添加变性燃料乙醇可显著提高汽油的氧含量。如果按照7.7％的掺和比调配乙醇汽油，可使乙醇汽油的氧含量达到2.8％；如果掺和比提高到10％，乙醇汽油的氧含量将达到3.5％（质量分数），这两种情况下的汽油含氧量都优于国家现行车用汽油对含氧量的规定。当前，国内普遍对车用无铅汽油氧含量有严格的限制，一般要求不大于2.7％，而对乙醇汽油的氧含量没有限制，只是要求乙醇汽油中不允许再添加其他含氧化合物（允许加入作为助溶剂的高级醇）。因此国家标准“车用乙醇汽油”（GB18351—2004）中规定，车用乙醇汽油中不得人为加入其他含氧化合物。
2.4辛烷值
乙醇的辛烷值比汽油高，敏感度则比汽油小。因此乙醇燃料可以用于较高压缩比的发动机而不致产生爆震，并能提高发动机的效率。乙醇汽油混合燃料的辛烷值比汽油高，而且醇含量越高，燃料辛烷值提高幅度越大。
2.5水溶性
乙醇汽油的最大含水能力随着温度、乙醇含量、汽油中芳烃浓度的增加而增加，当乙醇含量由0增至15％~20％（体积分数）时，乙醇汽油的最大含水能力呈明显的增加趋势。在乙醇汽油中，当含水量超过其最大含水能力时，水－乙醇－汽油混合物就会自动分成两相，含水乙醇相就悬浮在汽油相中，造成醇油分层或醇含水与汽油明显分层，对燃烧的均匀性和发动机工作过程有明显影响，将会造成热效率下降、排污增加，同时增加发动机振动与噪声，甚至使机件损坏。
一般来说，乙醇汽油允许的水含量与温度和乙醇含量有关：温度越低，水含量允许值越低；乙醇含量越低，水含量允许值也越低。乙醇汽油相分离温度与乙醇含量的关系见图1。
车用乙醇汽油的水通常来自于加油站的存储容器和车辆的油箱，因此，要特别避免乙醇汽油在存储容器、加油管路、车辆的油箱中获得过多水分。另外，由于醇类很容易从空气中吸收水分，因此储存和使用混合燃料时，必须采取措施防止燃料从空气中吸水。
3乙醇汽油的使用
3.1乙醇汽油标号的合理选用
在汽车组成中，发动机是汽车的“心脏”，其性能好坏在很大程度上决定了汽车的性能。汽车发动机燃料供给系统，包括油箱、油泵、燃油滤清器、化油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。燃料供给系统的作用，是把燃油和空气混合成合适的可燃混合气，进入气缸燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
根据点火方式不同，汽油机有几种类型：“化油器式汽油机”、“汽油喷射式汽油机”、利用电火花使可燃混合气着火的“强制点火发动机”或“点燃式发动机”。
汽车发动机的总性能要求是：低排放、低油耗、低噪声、高的升功率（kW/L）、便于大量生产和低成本。
如果高压缩比发动机选用低标号汽油，会使气缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器振动强烈，输出功率下降，机件受损。如果低压缩比发动机选用高标号油，就会出现“滞燃”，即发动机压缩到头还不能自燃，出现燃烧不完全现象。
我国国家标准规定，乙醇汽油中只允许加入体积分数（10±0.5）％的燃料乙醇，称为E10。根据辛烷值的不同，有“E10乙醇汽油90号”、“E10乙醇汽油93号”、“E10乙醇汽油95号”和“E10乙醇汽油97号”，其标号分别为乙醇汽油E90，E93，E95，E97，其辛烷值分别与车用无铅汽油的90号、93号、95号和97号相对应。参照车用无铅汽图1乙醇汽油水含量与相分离温度的关系
Fig.1The relationship about water content of ethanol gasoline and phase separation with temperature
乙醇汽油相分离温度/℃
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
含
水
体
积
分
数
/
%
-60-40-2002040
7.7%乙醇汽油
5.7%乙醇汽油
10%乙醇汽油
·152·
油的选用要求，根据汽车发动机的压缩比来选用乙醇汽油标号。
合理使用乙醇汽油，首先要正确选用合适的标号。燃油标号的高低表示辛烷值的大小，根据汽车发动机压缩比的不同，选择不同标号的燃油。压缩比为8.5~9.5的中档轿车，一般应选用93号汽油；压缩比大于9.5的轿车，应使用97号汽油。目前国产轿车的压缩比一般都在9以上，可使用93号或97号汽油。
3.2汽油发动机的适应性调整与清洗
乙醇汽油适用于装备点燃式发动机的各类车辆，无论是化油器或电喷供油方式的大、中、小型车辆以及摩托车，都可以使用乙醇汽油。乙醇汽油的使用与普通汽油的使用操作相同，任一款电喷式或化油器式汽油发动机，不须对发动机进行改动，都可使用乙醇汽油，但在使用前，需要对车辆进行适应性调整。
由于车用乙醇汽油具有较强的溶解清洗特性和亲水特性，因此建议车辆在使用车用乙醇汽油首次行驶3万km以上时，最好对油箱、油路系统进行一次预防性的检查或清洗，以保证燃油系统的清洁，应当在具有二类以上资质的汽车维修厂，严格按照规范进行清洗作业。车用乙醇汽油的车辆燃油供给系统清洗工艺规范的规范性引用文件：“车用乙醇汽油”（GB18351-2004），“机动车运行安全技术条件”（GB7258-2004），“汽车维护、检测、诊断技术规范”（GB/T I8344-2001）。
化油器式车辆的清洗项目有油箱、燃油泵、燃油滤清器、油水分离器、化油器、油路及油路滤网。电喷式车辆的清洗项目有油箱、电子油泵、燃油滤清器、喷油器、油路及油路滤网。
3.3环境温度对使用性能的影响
夏季，环境气温较高，燃油的挥发性增大，应检查油箱进排气阀是否畅通，如油箱附件、排气阀堵塞，部分气态燃油不能经排气阀排出，容易造成油路气阻。夏季加油时，不要将油箱加满，要留有一定的膨胀和气化空间。如果蒸气阀堵塞，超压气体进入供油管路，易产生油路气阻现象。
冬季，环境温度低，与使用其他油品一样，每天在首次启动车辆时，应保证l～2min充分的暖机状态，待发动机温度上升后，再起步行驶。
3.4使用乙醇汽油常见问题及排除方法
（1）如果车辆的油箱、油路系统较脏，在使用乙醇汽油初期时，特别是在用完1～2箱燃油后，油箱、油路系统沉淀或附着的各类杂质被软化溶解混入油中，造成油路系统等相关部件的堵塞。排除方法：清洁油箱、油路。
（2）首次加油时，未清除油箱内的沉积水，加油后使油箱中的水分与车用乙醇汽油互溶，或者加注油品的含水量超标，致使燃油不能正常燃烧。排除方法：放出油箱内的燃油，重新加注合格乙醇汽油。
（3）初次使用乙醇汽油时，未对化油器可燃混合气做适应性加浓调整，未对点火时间做提前调整，因混合气偏稀，点火时间偏迟。排除方法：对化油器、点火时间做适应性调整。
（4）使用车用乙醇汽油后，机械式燃油泵的膜片出现溶胀、裂纹现象，使油泵失去泵油功能。排除方法：更换油泵膜片，如不能辨认新膜片是否耐酸，可事先进行浸泡试验。
（5）燃油不清洁，油泵进油口被杂质堵塞，造成供油不畅。排除方法：燃油泵的响声增大，多为进油口滤网堵塞、进油不畅所致，应及时对油泵滤网进行清洗。
4乙醇汽油分层及中毒事故处理
4.1乙醇汽油分层处理
水与乙醇可任意比例相溶。微量水进入储油罐后会溶解于车用乙醇汽油中，当进水量足够大时，就会发生分层。发生分层的车用乙醇汽油，上层主要为汽油并含少量乙醇及微量的水，下层为乙醇、水及少量的汽油。乙醇汽油储罐发生分层的处理方法：一旦发现罐内乙醇汽油发生了分层，应马上停止该罐加油机的加油，将下层水相从油罐中排出，并找出分层原因。排出的下层水相送往污水处理厂或乙醇生产厂处理，不可就地排放，以免造成环境污染。
乙醇汽油加油站要防止乙醇汽油分层，就要防止水分进入，关键是防止雨水雪水进入储油罐。目前，加油站采取的主要措施有两种。①在储油罐底部设“积水包”。目的是使储油罐中的水汇集到积水包中，然后导出罐外，当积水包中的成分主要是乙醇和水时，说明车用乙醇汽油已经分层，成为不合格油品，不再适合车用。②在阻火器下部通气管中间安装干燥器，用干燥剂脱出吸入油罐空气中的水分。目前所采用的干燥剂一般为颗粒硅胶。
4.2人员中毒事故处理
乙醇汽油可燃、有毒，偶尔接触可能造成身体伤害，更不能将燃料乙醇与食用乙醇相混淆。燃料乙醇不能饮用，对误食者，应先让其躺下并保暖，不要引起误食者呕吐，应立即寻求医护人员救治。
操作人员的身体尽量要少暴露在燃料中，长时间暴露在乙醇汽油中，可能出现反应迟钝、注意力不集中、运动协调性降低、瞌睡等症状。处理方法：将中毒者移到新鲜空气环境中，寻求医护人员帮助。对于皮肤接触后出现明显不良反应的，先用肥皂清洗，再用大量清水冲洗，然后脱下被污染的衣服。（连载完
）
孙清燃料乙醇的应用
·153·
项目可行性报告项目名称：年产10万吨燃料乙醇项目
目录 目录 (2) 第一章项目总论 (5) 1.1项目概述 (5) 1.1.1项目名称 (6) 1.1.2项目主办单位 (6) 1.1.3企业性质和法人 (6) 1.2 项目编制依据和原则 (6) 1.2.1 项目编制依据 (6) 1.2.2 项目编制原则 (6) 1.3 项目背景和发展概况 (7) 1.3.1 项目提出背景 (7) 1.3.2 项目建设必要性和效益 (9) 1.4 结论与建议 (11) 1.4.1 研究简要的结论 (11) 1.4.2存在问题和建议 (11) 1.5 主要的技术经济指标表 (12) 第二章项目市场预测 (14) 2.1 燃料乙醇产品用途 (14) 2.1.1 燃料乙醇特性 (14) 2.1.2 燃料乙醇和副产品用途 (16) 2.2 燃料乙醇的市场分析 (17) 2.2.1 燃料乙醇现有生产力 (17) 2.2.2 燃料乙醇产量与销售调查 (19) 2.2.3 燃料乙醇产品价格预测 (20) 第三章项目建厂条件和厂址选择 (21) 3.1 资源和原材料 (21) 3.1.1 资源评述 (21) 3.1.2 原材料及主要辅助材料供应 (22) 3.2 建设地区的选择 (23) 3.2.1 自然条件 (23) 3.2.2 基础设施 (24) 3.2.3 社会经济条件 (24) 3.3.4 其他因素 (25) 3.3 厂址选择 (26) 3.3.1 厂址多方案比较 (26) 3.3.2 厂址推荐方案 (27) 第四章产品方案和生产规模 (32) 4.1 产品方案 (32) 4.1.1 产品方案构成 (32) 4.1.2 产品规格及质量标准 (32) 4.2 建设规模 (35)
燃料乙醇生产工艺初步毕业设计 第一章前言 1乙醇的主要性质与用途 1.1 乙醇的物理性质 乙醇(ethan)又称酒精，是由C、H、O 3种元素组成的有机化合物，乙醇分子由烃基(-C2H5)和官能团羟基(-OH)两部分构成，分子式为C2H50H，相对分子量为46.07，常温常压下,乙醇是无色透明的液体,具有特殊的芳香味和刺激味、吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量，混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为0.79，沸点78.3℃，凝固点为-130℃。燃点为424℃，乙醇易挥发、易燃烧。 乙醇能使细胞蛋白凝固，尤以体积分数为75％的乙醇作用最为强烈，浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向组织内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此，常用75％(体积分数)的乙醇作消毒杀茵荆。[4] 乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。工业酒精含乙醇约95％．含乙醇达99.5％以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇95．6％、水4%的酒精是恒沸混合液，沸点为78.15℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇，有毒．不能掺水饮用。 1.2 乙醇的化学性质 乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化物、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中，由于氧原子的电负性比较大。使C-0键和O-H 键具有较强的极性而容易断裂，这是乙醇易发生反应的两个部位。 1.2.1乙醇燃烧反应机理 乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方，都是先裂解成为碳和氢气，然后燃烧，所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。在较高的温度下．乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃，可以认为，乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃，烃再裂解形成碳和氢气，然后碳和氢气在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，乙醇燃烧反应的总反应式： CH3CH2OH+3O2--2CO2+3H2O+Q 1.2.2乙醇的着火和燃烧特性
第２８卷第１期２０１０年２月 可再生能塬 ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｖ０１．２８Ｎｏ．１ Ｆｅｈ．２０１０燃料乙醇技术讲座（一） 燃料乙醇及其发展概况 荆、清 ＜沈般农墟爽攀工程学院，辽宇沈阳７，１１０１６ｔ＞ 中圈分类号：Ｑ７７；￥２１６．２文献标志码：Ｂ．，文章编号：１６７１—５２９２（２０１０）０１—０１５３－０３ 随着全球工业化进程的飞速发展，世界将不可避免地出现能源供给问题。当前石油是满足能源需求的主要资源，但是石油资源是有限的。科学家预测，２０５０年全世界原油的生产将由现在的每年２５０亿桶下降到５０亿桶．因此全球范围内对于开发新的可替代能源的兴趣越来越大。 生物质是一种广泛存在的可再生资源．利用生物质来生产能源可以减少温室气体的排放。其中最直接、最重要的生物质能源应用体系就是采用生物质发酵技术生产乙醇。随着化石资源渐趋枯竭．越来越多的国家已经将乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化战略当成能源政策的一个主要方向。石油价格的上涨、燃料乙醇制造技术的不断进步、灵活燃料汽车（Ｆ踟的广泛使用和燃料乙醇可再生原料来源的拓展，使燃料乙醇产业具有可靠的经济可行性和技术可行性。另外．燃料乙醇在柴油机上的应用，可以进一步扩大燃料乙醇的应用范围．这将为燃料乙醇的利用提供更广阔的空间。 １乙醇的主要性质与用途 １．１乙醇的物理性质 乙醇（ｅｔｈａｎ０１）又称酒精，是由Ｃ。Ｈ，Ｏ３种元素组成的有机化合物，乙醇分子由烃基（一Ｃ２Ｈ５）和官能团羟基（一ＯＨ）两部分构成，分子式为Ｃ２Ｈ５０Ｈ，相对分子量为４６．０７，常温常压下．乙醇是无色透明的液体．具有特殊的芳香味和刺激味。吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量，混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为Ｏ．７９，沸点７８．３℃，凝固点为－１３０℃。燃点为４２４℃，乙醇易挥发、易燃烧。 乙醇能使细胞蛋白凝固．尤以体积分数为７５％的乙醇作用最为强烈，浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向组织内部渗透．作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此，常用７５％（体积分数）的乙醇作消毒杀茵荆。 乙醇易被人体肠胃吸收。吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用．大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。 工业酒精含乙醇约９５％．含乙醇达９９．５％以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇９５．６％、水４．锄的酒精是恒沸混合液，沸点为７８．１５℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合，加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇，有毒．不能掺水饮用。 １．２乙醇的化学性质 乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化荆、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中。由于氧原子的电负性比较大。使Ｃ一０键和Ｏ—Ｈ键具有较强的极性而容易断裂。这是乙醇易发生反应的两个部位。 １．２．１乙醇燃烧反应机理 乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方。都是先裂解成为碳和氢气，然后燃烧，所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。 在较高的温度下．乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃，可以认为。乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃，烃再裂解形成碳和氢气，然后碳和氢气在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，乙醇燃烧反应的总反应式： ＣＨ３ＣＨ２０Ｈ＋３０２－－｝２ＣＯｚ＋３Ｈ２０＋Ｑ １．２．２乙醇的着火和燃烧特性 乙醇的引燃温度为４３４ｏＣ．在空气中燃烧表现活化能为１７６．７ｋＪ／ｔｏｏｌ。火焰呈蓝色，最高火焰温度可以达到１０００℃以上。 乙醇闪点较低．闭口状态下只有１２．５℃。最小点火能量也仅为０．６３ｍＩ，所以非常易于引燃。另外乙醇的爆炸极限上下限范围也较宽．有爆炸的危险性。 收稿日期：２０１０—０１—２４。 作者简介：孙清（１９６９一），女，博士后。副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｇｓ２００４＠１２６．Ｐ．，ｏｍ ?１５３?万方数据
燃料乙醇项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/075677496.html, 高级工程师：高建
关于编制燃料乙醇生产建设项目可行性研 究报告编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国燃料乙醇产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5燃料乙醇项目发展概况 (12)
国内燃料乙醇生产技术水平 ============================= 1、 玉米燃料乙醇生产技术水平 玉米燃料乙醇按照生产工艺可分为“湿法”与“干法” 。对于专业的乙醇生产企业,采用技术手段分离出胚芽生产玉米油是必要的,并且工业生产乙醇时, 只要求玉米淀粉脂肪含量低于110 %即可 。因此“, 半干法”工艺或“改良湿法”工艺均为可选方案。表1 为几种玉米燃料乙醇生产工艺的优劣比较。 表1 玉米燃料乙醇生产工艺的综合比较 由于玉米燃料乙醇技术首先在美国实现工业化生产并迅速得到发展,其经济效益仅次于巴西的甘蔗燃料乙醇。所以有必要介绍一下美国玉米燃料乙醇技术的特点及优势所在。1.1 美国玉米燃料乙醇技术 1.1.1 生产工艺的选择 美国“湿法”工艺用于燃料乙醇的生产源于淀粉企业的产品延伸,其中以ADM 公司为典型代表,采用纯糖浆发酵和酵母回用技术,工艺流程如图1 所示。 图1 美国ADM公司玉米燃料乙醇“湿法”生产工艺 2000 年前美国共有48 个生产厂家,生产约670万吨燃料乙醇。其中产能的60 %由湿法生产,40 %由干法生产。2005 年又新建36 个厂,总数达到84家,产能较2000 年增加约一倍达到1 200万吨。2006年生产厂增至125 家,产量为1 460 万吨,产量跃居世界第一,目前还有在建装置23 家 。新建的专业燃料乙醇生产企业均采用“干法”新工艺。工艺流程如图2 所示(虽然膜分离脱水技术在能耗方面仅为传统共沸蒸馏脱水工艺能耗的10 % —30 % ,然而由于膜使用寿命和成本等问题,美国大部分装置仍然没有采用,但它是以后的重点发展方向) 。 图2 美国玉米燃料乙醇“干法”新工艺 1. 1. 2 技术进步所显现的特点 随着燃料乙醇生产实践经验的积累,现在美国大型燃料生产企业尤其是2000 —2006 年新建厂具有如下特点: (1) 多数采用大颗粒玉米粉(3mm ,有利于饲料回收) ; (2) 高温蒸煮(120 ℃,高温淀粉酶) ,采用同步糖化发酵工艺,从2005 年开始采用无蒸煮工艺(低温淀粉酶) ,大大降低了能耗; (3) 酵母回用发酵技术; (4) 固定化酵母,流化床反应器发酵技术; (5) 广泛实现了自动化控制,应用连续发酵过程,并采用CIP系统(原位循环清洗发酵罐的原位清洗系统) 。 湿法加工技术的新趋势主要涉及加酶湿法加工和膜分离技术的应用。加酶湿法加工的优点是浸渍时间短、投资小、耗能低、用水量大大减少,而且酶可反复使用;其主要缺点是酶价太高。膜分离技术的应用为浸渍水的分离和利用打开了新的途经。浸渍水的膜分离一般包括两个过程:浸渍水经膜分离的截留物含有长链蛋白质,干燥后并入玉米蛋白粉;浸渍水在进入蒸发器前,先用反渗透膜除去57 %的水,这样可大大降低蒸发所需能耗。以上先进技术及设备的采用
河北乙醇燃料项目可行性研究报告 规划设计/投资方案/产业运营
报告摘要说明 2018年对于整体乙醇产业来说是最具突破的一年。去年国家15部委联合下发2020年将在全国范围推广乙醇汽油方案，今年天津作为首个落地执行的地区，释放的30万吨燃料需求，让早已进入瓶颈期的乙醇产业迈向了新的篇章。乙醇行业面临重新洗牌，传统行业规律在今年被颠覆，在一系列热点问题刺激下，乙醇与燃料乙醇之间的界定越来越明显。 为发展绿色能源，并消化部分粮食品种过多库存，8月22日召开的国务院常务会议确定了生物燃料乙醇产业总体布局。会议提出，坚持控制总量、有限定点、公平准入，适量利用酒精闲置产能，适度布局粮食燃料乙醇生产，加快建设木薯燃料乙醇项目，开展秸秆、钢铁工业尾气等制燃料乙醇产业化示范。会议决定有序扩大车用乙醇汽油推广使用，除黑龙江、吉林、辽宁等11个试点省份外，今年进一步在北京、天津、河北等15个省份推广。 该燃料乙醇项目计划总投资14158.03万元，其中：固定资产投资10803.59万元，占项目总投资的76.31%；流动资金3354.44万元，占项目总投资的23.69%。 本期项目达产年营业收入33015.00万元，总成本费用25691.75 万元，税金及附加269.13万元，利润总额7323.25万元，利税总额8602.48万元，税后净利润5492.44万元，达产年纳税总额3110.04万
元；达产年投资利润率51.73%，投资利税率60.76%，投资回报率38.79%，全部投资回收期4.08年，提供就业职位571个。 燃料乙醇作为全球最成功的生物质能源替代品种，在美国、巴西、欧盟等国家和地区都已形成新的能源产业。 燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。乙醇不仅是优良的燃料，它还是优良的燃油品改善剂。
重庆能源职业学院 专业实习报告 论文（设计）题目：酒精的生产流程设计 班级：2011级2511班 姓名：刘兴李德静 廖军梁炯 学号：20112511006 20112511032 20112511018 20112511034 指导教师：邓启辉 时间：2013 年7 月5 日
计划表： 内容组员学号备注前言、绪论全部6、18、32、34 汇编 生物发酵法刘兴、李德静6、32 汇编 化学合成法廖军、梁炯18、34 汇编酒精的用途及总结展望全部6、18、32、34 汇编CAD 李德静、廖军32、18 I
前言 一、设计要求： 1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。 2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述等。 二、设计目的： 1、把课本的知识运用到社会实践当中去，才是我们学习专业理论知识的最终目的 2、通过本次专业实习设计可以看出现有的生产工艺存在哪些不足，学会自主查找资料进行更加科学有效的改进。 三、设计意义： 酒精工业是在酿酒业的基础上发展起来的,有很悠久的历史。近年来，我国酒精生产技术和生产水平又有了新的提高，新工艺新设备新菌种不断涌现，酒精产量有了较大增长，质量稳定提高；在节约代用，降低消耗，降低成本，提高劳动生产率，提高淀粉出酒率及开展综合利用与消除环境污染等各个方面，都取得了很大成绩。目前，我国大多数酒精采用生物发酵和化学合成法工艺流程，逐步实现了淀粉质原料和化学原料的连续化和自动化。 四、设计原理： 生物发酵主要是利用谷物类、薯类植物中的淀粉，其余的部分仍可综合利用，生产出专用饲料和农业复合肥等产品。在综合利用方面以二氧化碳的回收利用最为普遍，有的厂利用二氧化碳制造干冰、纯碱和小苏打。在自动控制仪表方面也有进展，有的厂已采用电脑实现了主要工序集中控制，目前，我国一些酒精厂正在朝着生产过程全面实行自动化方向发展。 化学合成法主要是利用石油工业，石油化学工业、天然气开发和加工工业产生的乙烯气为原料，使得乙烯水合法的原料得到充分保证。 II
能源项目可行性研究报告 项目名称：能源项目可行性研究报告 申报单位：xxx 联系人：xxx 电话：xxx 传真：xxx 编写时间：xxx 主管部门：xxx 撰稿单位：郑州经略智成企业管理咨询有限公司 撰稿时间：2013年9月2日
第一篇总论 近年来，我国的核电、太阳能、风电等都取得较快的发展。核电行业，目前有14个在建机组，装机容量达到1114.28GW，另外还有35个项目将要开工，两部分合计达到 51.72GW。太阳能电池生产量由2005年的不足100兆瓦达到了2008年的 2500兆瓦，4年增长了25倍。风电新增装机近3年连续翻番。 第二篇产业现状 能源可以分为常规能源与新能源两种形式。通常所说的常规能源即化石能源，是经历了地球漫长的进化历程而积淀下来的物质能量形式，储藏量有限，可开采利用量更有限。典型的常规能源有煤、石油、天然气等，一般开采技术比较成熟，而且已被大规模利用。新能源是指直接或间接地来自太阳或地球内部所产生热能的各种能源形式，主要包括太阳能、风能、生物质能、地热能、核能、水能以及可再生能源衍生出来的生物燃料和氢能。与常规能源相比，新能源属于尚未被大规模利用、目前正在积极研究开发的能源，具有储量丰富、可以循环使用、没有污染或很少污染等特点。相对于煤、石油和天然气的不可再生性而言，风能、太阳能以及生物质能和地热能都具有可再生性，因而属于可再生能源。 我国的新能源资源储量大，种类丰富，具备开发利用的有利条件。
近年来，在国家相关政策的大力扶持下，新能源产业的发展堪称日新月异。目前已开发出一大批实用化和商业化的装置，兴建了多个国家级实验基地。据粗略统计，为社会提供了100多万个就业机会，创造了数百亿元的经济价值。 （一）风能 风力发电的技术成本最接近常规能源，是近几年世界上增长最快的能源，年增长率达到28%。2009年，我国的新增风力发电量已跃居世界首位。我国风力资源丰富，海岸线18 000公里，内陆有众多山系。可开发的陆上和近海的风能资源总储量约为10亿千瓦。主要分布在东南沿海、山东、辽宁沿海和内蒙古北部以及新疆北部等沿海、内陆风带。风能开发对环境影响较小，不存在水电的移民、地质变化，以及生物质发电产生的环境污染与废物处理等问题。风能对于实现碳减排潜力巨大。在2009年底的世界气候变化大会上，据国际风能理事会测算，仅风能单一行业的减排就可完成发达国家承诺总减排量的42%~65%。2008年12月，国家公布了在内蒙古、甘肃和河北等地建设千万千瓦级的风力发电场的规划。近年来，内蒙古凭借得天独厚的地理优势，将大规模开发风电和绿色能源作为能源战略的重点，其风能装机量独占鳌头。但是风电行业由于近年来增长过快，致使产能过剩的现象开始显现。新项目盲目上马，许多风电场其装机容量远未达到标准，造成了资源的浪费。
燃料乙醇的生产技术 2008-09-27 09:01:01 作者：蒲公英来源：中国生物能源网浏览次数：197 网友评论 0 条 燃料乙醇的生产技术 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的，即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2，也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种 ... 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的，即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2，也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种：糖质、淀粉质和纤维素，后两种原料均需要先通过水解得到可发酵糖；按照发酵过程物料存在状态，可分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法；根据发酵醪注入发酵罐的方式不同，可分为间歇式、半连续式和连续式。 糖质原料制取乙醇技术是以甘蔗、甜高粱茎秆为原料，经过物理方法预处理后，采用发酵蒸馏的方法生产燃料乙醇；淀粉质原料制取乙醇技术是以玉米、木薯、甘薯等淀粉含量高的生物质为原料，经过粉碎、蒸煮和糖化后，形成可发酵性糖，再进行发酵处理，得到燃料乙醇的技术；纤维素原料制取乙醇技术是以秸秆为原料，经过物理或化学方法预处理，利用酸水解或酶水解的方法将秸秆中的纤维素和半纤维素降解为单糖，然后，再经过发酵和蒸馏生产的燃料乙醇的技术。 表 1 各类燃料乙醇生产工艺技术特性的对比
目前，我国淀粉类原料发酵法制取乙醇技术比较成熟，并已经进行了工业化生产，中粮集团正在广西北海建设年产20 万吨燃料乙醇项目。我国在甜高粱、木薯等能源作物开发和利用方面取得了一定成绩，自主开发的固体、液体发酵工艺和技术达到应用水平，并在黑龙江省建成年产5000 吨的甜高粱茎秆生产乙醇示范装置。但是，目前还存在着发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等问题。据测算，我国农作物秸秆年产量约6 亿吨，其中有1.5亿～2 亿吨可能源化利用。纤维素原料来源比较丰富，有一定的发展前景。国际能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。但由于技术上的限制，目前世界上还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模。我国也正在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发，中粮黑龙江肇东酒精有限公司、安徽丰原集团、山东龙力科技有
美国生物燃料乙醇生产近况 王正友 (国家粮食局外事司,北京 100038) 中图分类号:TS209 文献标识码:D 文章编号:1007-7561(2006)01-62-01 生物燃料乙醇生产原料可以是玉米、高梁、小麦、大麦、甘蔗、甜菜和土豆等,另外纤维质原料如城市垃圾、甘蔗渣、小树干、木片等都可用来生产生物燃料乙醇,但这些应用还没有商业化。美国生产生物燃料乙醇基本上采用玉米,也利用一部分高梁,美国生物燃料乙醇工业正在以前所未有的速度发展。 在十九世纪八十年代,美国生物燃料乙醇企业的生存还比较困难,随后的十年中,企业只是基本维持,没有什么效益,到1995年,美国只剩44个乙醇厂,其中有11个是湿法工艺。九十年代后期,生物燃料乙醇生产开始采用干法工艺,从而大大缩短了加工项目的建设周期,并且提高了生产效率。美国生物燃料乙醇工业近年来得到发展,其中一个重要的政策基础是淘汰甲基叔丁基醚(MT BE,一种汽油抗爆成份,污染地下水),美国已有18个州禁止使用MT BE,生物燃料乙醇理所当然成为最环保的替代品。另一个市场因素是石油价格暴涨,世界原油价格今年每桶最高达到了70.85美元,添加生物燃料乙醇的经济性及社会意义日益显著。2004年,美国生物燃料乙醇产量达到了34亿加仑,比2003年的28.1亿加仑增加了21%。到2005年底,生物燃料乙醇产量将达到40亿加仑,增涨势头非常强劲。2005年,美国通过了能源安全法案,这部法令为生物燃料乙醇工业进一步发展提供了更为广阔的空间。 目前,美国百分之九十以上的生物燃料乙醇生产厂位于玉米带,近一半企业属于农民合作社,2005年内正在新建的20多家企业也是由农民和当地其他资本投资的。有人这样来描述美国生物燃料乙醇工业发展过程,年产量突破10亿加仑用了十年时间,突破20亿加仑又用了十年时间,而突破30亿加仑只用了两年时间。见图1。 2005年8月,美国总统布什签署了新的能源安全法案,其中有关再生能源标准(RFS)的政策要求,机动车燃料必需使用一定比例的再生能源,这将使生物燃料乙醇的年需求量大幅增长。预计到2012 收稿日期:2005-12-06 作者简介:王正友(1972-),男,江苏南京人,副处.年,每年至少消耗75亿加仑生物燃料乙醇,是目前产量的2倍。这个标准对美国生物燃料乙醇工业的发展将产生深远的影响,也会吸引大量资金投入到农产品深加工业,创造约20万个就业机会。从2005年至 2012年,再生能源标准将促使美国对生物燃料乙醇新增扩大生产投资近60亿美元;用于原料和劳动力投资700亿美元,其中430亿美元用于购买玉米。另外,再生能源标准对美国能源平衡也会产生积极影响,到2012年,由于生物燃料乙醇的使用,可以使美国少进口21.3亿桶的原油,减少641亿美元的外汇支出,使美国原油进口依存度从67.4%下降至62.3%。 图1 美国生物燃料乙醇生产情况 (数据来源:美国能源局。)美国是世界上最大的以谷物为原料生产生物燃料乙醇的国家,2004年,美国生产乙醇消耗了3200万吨玉米,占产量的11%。另一个生物燃料乙醇生产大国是巴西,不过巴西主要用甘蔗为原料生产生物燃料乙醇,美国和巴西生物燃料乙醇产量之和比全世界其他所有国家生产生物燃料乙醇总量还要多。随着各国对环保问题的重视,以及对循环能源需求的增加,生物燃料乙醇市场需求越来越大,各国对生物燃料乙醇都规定了具体的添加计划。巴西要求加入比率为25%;欧洲国家目前为2%,2010年要 达到5.75%;加拿大萨斯喀彻温省为7.5%,温尼泊 省为10%;哥伦比亚为10%;泰国为10%;阿根廷要 求在未来5年内达到5%,中国已在部分省要求在 汽油中加入一定比例的生物燃料乙醇。 (编译自《世界粮食》、美国乙醇联盟资料等) 完26 企业与市场粮油食品科技第14卷2006年第1期
解读燃料乙醇 解读燃料乙醇 张晓阳 能源是人类生存和发展的基本需求。随着社会经济的持续高速发展，用以支撑社会进步的一次性能源的代表－－石油，已成为现代文明赖以生存的“血液”。然而，地球上的一次资源是有限的，并且已呈逐渐枯竭之势。据联合国能源组织多次评估，地球上的石油储量再有五十年左右大工业化开采将趋结束。我国的时间将更短，据专家预计只有三十年左右。能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题。如果没有能源，人类生活就无从谈起，现代社会文明就无法继续。为了寻求替代能源，几十年来，人们做了不懈的努力。通过大量的研究、对比和实践，来寻找可方便制取并使用的可再生能源。近些年来，许多人都把目光又集中在传统产品乙醇上来。二十一世纪，燃料乙醇将会成为主要的新兴能源之一，将会逐步发展成为新能源的亮点，焕发出朝阳产业的无限生机。 一、对本世纪乙醇将形成新的基础产业的基本认识 1、乙醇是自然界难得的一种永远可再生的无限闭路循环的清洁物质。 乙醇和植物（包括粮食）一样，是太阳能的一种表现形式。自然界的植物通过光合作用，产生生产乙醇的基本原料，在乙醇的生产和消费过程中，又全部分解为植物光合作用的原料，周而复始，永无止境。用学术的话讲，植物光合作用的主要产物为六碳糖，六碳糖是纤维素和淀粉的基本分子。在生产乙醇的过程中，六碳糖中的两个碳转化为二氧化碳，四个碳转化为乙醇。乙醇做为能源经使用消费之后，又转化为四个二氧化碳回归自然界。这六个二氧化碳分子经光合作用，又原封再合成一个六碳糖，就这样永远闭路地在大自然界中循环。这一科学而又神奇的功能，决定了乙醇的可再生、资源丰、无污染特性。 另一方面，乙醇又是一个极具兼容功能的物质。它既卫生，又安全，广泛地应用于食品、饮料、医药、香精香料领域，渗透到了人们生活的各个方面。它又是一种优良的化工基本原料，从精细化工、有机化工到石油化工，都有它不可替代的广泛用途。同时，它又是一种难得的清洁、方便、安全的能源。所有这些特性，造就了乙醇理所应当地成为目前世界上可再生资源研究的重点方向。 2、乙醇未来的三大市场方向。 乙醇既是一种化工基本原料，又是一种新能源。尽管目前已有着广泛的用途，但仍是传统观念的市场范围。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面：一是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场，也是近期的（10年内）容量相对于以后较小的市场（在我国约1000万吨/年）。美国政府已制定了一个大力发展燃料乙醇的计划，计划到2011年，将汽油中（不包括柴油）的燃料乙醇用量由每年15亿加仑（约450万吨）至少提高到44亿加仑（约1360万吨）；二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑以及新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景，这是乙醇的中期市场（10-20年内）。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新型电池燃料30—40%的市场。市场容量至少是近期市场的5倍以上（主要是纤维原料乙醇）；三是乙醇将成为支撑现代以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来二十年左右的时间内，由于石油资源的日趋紧张，再加上纤维质原料乙醇生产的大规模工业化，成本相对于石油原料已具可竞争性，乙醇将顺理成章地进入石化基础原料领域。在我国的市场容量至少也在2000万吨/年以上。乙醇生产乙烯的技术目前就是成熟的，随着石油资源的日趋短缺和价格的上涨，乙醇将会逐步进入乙烯原料市场，很可能将最终取而代之。如果要做一个形象而夸张的比喻的话，二十世纪后半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所替代。
贵州乙醇燃料项目可行性研究报告 规划设计/投资方案/产业运营
报告摘要说明 为发展绿色能源，并消化部分粮食品种过多库存，8月22日召开的国务院常务会议确定了生物燃料乙醇产业总体布局。会议提出，坚持控制总量、有限定点、公平准入，适量利用酒精闲置产能，适度布局粮食燃料乙醇生产，加快建设木薯燃料乙醇项目，开展秸秆、钢铁工业尾气等制燃料乙醇产业化示范。会议决定有序扩大车用乙醇汽油推广使用，除黑龙江、吉林、辽宁等11个试点省份外，今年进一步在北京、天津、河北等15个省份推广。 2018年对于整体乙醇产业来说是最具突破的一年。去年国家15部委联合下发2020年将在全国范围推广乙醇汽油方案，今年天津作为首个落地执行的地区，释放的30万吨燃料需求，让早已进入瓶颈期的乙醇产业迈向了新的篇章。乙醇行业面临重新洗牌，传统行业规律在今年被颠覆，在一系列热点问题刺激下，乙醇与燃料乙醇之间的界定越来越明显。 该燃料乙醇项目计划总投资15545.80万元，其中：固定资产投资12743.93万元，占项目总投资的81.98%；流动资金2801.87万元，占项目总投资的18.02%。 本期项目达产年营业收入19497.00万元，总成本费用15490.23 万元，税金及附加267.46万元，利润总额4006.77万元，利税总额4826.89万元，税后净利润3005.08万元，达产年纳税总额1821.81万
元；达产年投资利润率25.77%，投资利税率31.05%，投资回报率19.33%，全部投资回收期6.67年，提供就业职位324个。 燃料乙醇作为全球最成功的生物质能源替代品种，在美国、巴西、欧盟等国家和地区都已形成新的能源产业。 燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。乙醇不仅是优良的燃料，它还是优良的燃油品改善剂。
生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统 燃料乙醇作为一种较为清洁的能源，生产成本较低，得到广泛应用，暂时解决了能源需 求的矛盾。为了推动可持续发展，实现绿色发展，在加强人们生态环保意识的同时，还要就 燃料乙醇的制造工艺、合理加工以及燃料乙醇产生的废气废液处理办法进行改进和创新，完 善燃料乙醇作为新型能源的功效，推动社会和经济发展。 二、生物发酵法制燃料乙醇 现阶段燃料乙醇制造的工艺已出现三代，第一代燃料乙醇分为糖基乙醇和淀粉基乙醇， 主要以玉米、甘蔗中所含的酵糖作为原料，进行生物发酵制乙醇，是目前最为常见的制燃料 乙醇方法。第二段燃料乙醇是纤维素乙醇，以木质纤维素类为主的生物物质，主要来源包括 农业废料、林业产物及废弃物、（藻类）和城市垃圾等，第三代燃料乙醇就是主要以藻类为 原料通过生物法生产的燃料乙醇。 生物法又称生物发酵法，是通过生物物质所含的物质，经过水解、发酵等一系列工序制 成燃料乙醇。生物发酵法是现阶段制燃料乙醇最主要，也是最普遍的一种方法。根据不同原 料所含的物质不同，生产工艺和工序都有相应的变化。粮食作物作为原料以碾磨、液化和糖 化工艺为必须内容，木质纤维的步骤则必备预处理和水解工序，本身高糖类物质则可以省去 部分步骤。值得注意的是，一些物质在操作过程或者运输时沾染了金属或有毒物质，还需要 进行先解读再提取，以防不良化学反应的产生。 燃料乙醇的一般生产工艺，如图1所示： 生物发酵法在粉碎原料之后需要进行蒸煮的工作，因为物质原料富含植物细胞，蒸煮后，会促进原料中的淀粉酶与淀粉发生化学反应，发生水解，进行发酵。 生物发酵法要确保酵母菌的酒精发酵环境，视情况而定，进行相应的高压、高温环境蒸 煮操作。 三、生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法 生物发酵法制燃料乙醇生产中不可避免的会出现相应的废气废料，纤维素乙醇废液是一 种高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，其主要含有残余的糖、纤维素、木质素、各种无机盐及菌蛋白等物质。一般来源于制燃料乙醇各个工序中，要想妥善处理相关问题， 需要优化制造工艺，从源头解决；或是加强后续补救措施，解决废气废液的排放问题。 （一）源头处理方法 在生产过程中优化处理就是指在提高燃料制乙醇的液化效果，使得原料物质中所含有的 糖被全部利用。因为没有被完全利用的糖分会随着水解过程中产生的水排除，形成废液。并 且未被利用的糖也是一种资源浪费。通过对液化的温度、时间和工艺方法的优化，使得生物 发酵法进行连续发酵，提高燃料乙醇的制作效率。通过连续发酵法，把发酵罐之间的串联起来，使得总会有发酵反应进行。 优化蒸馏工序也是减少制燃料乙醇废气废液的办法之一，通过燃料乙醇直接加热气体的 方法，进行蒸馏后排出，这种方法既不环保，又造成资源浪费。需要优化蒸馏技术，通过差 压蒸馏，使得两边蒸馏塔中的压强有一定差异，使得负压塔能够排出二氧化碳等有害物质，
题目燃料乙醇 学生姓名张洋学号1002021219 专业10生物（2）班班级20071133 指导教师廖湘萍 完成日期2011年6月21日
目录 摘要......................................................... .. (1) 引言......................................................... (2) 乙醇生产的意义及发展史.....................................................3—4 乙醇性质及质量指标与乙醇生产和原辅料保藏...........4—7
燃料乙醇 10生物二班张洋 摘要 燃料乙醇被广泛应用于食品、化工医药、染料、国防等行业。乙醇不仅可作为一种燃料，更是一种战略物资，世界上2/3的乙醇被用作燃料。发展乙醇不仅可以促进农业的可持续发展，并且可以作为清洁能源代替汽油或汽油添加剂，减少工业大气污染，保护环境，同时也可缓解原油进口的压力。 关键词：乙醇发酵工艺 Title Thesis Foreign Abstract Abstract Alcohol is widely used in the food, chemical medicine, dyes, defense and other industries. Alcohol not only can be used as a fuel, but also a strategic commodities, the world's 2 / 3 of alcohol to be used as fuel. Alcohol can not only promote the development of agriculture in sustainable development, and could serve as a clean energy instead of petrol or gasoline additives to reduce industrial air pollution, the protection of the environment, but also to ease the pressure on crude oil imports.
探索中国燃料乙醇发展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中,燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”，一则国家选定四家企业,并划定各自试点销售区域;二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多,且行业准入门槛也在不断提高。但是，随着燃料乙醇逐步市场化,国家的支持方式将进行转变,从成本加利润，到定额补贴,再到2008年底取消补贴，中国燃料乙醇将走怎样的发展之路???探索中国燃料乙醇发展之路????一、概述 燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油）,就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。 （一）燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不仅是优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂,还是汽油的高辛烷值调和组分，因此，燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。? (二）乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品? 汽油里加入１0％的乙醇,油品的含氧量可达到3.５%,辛烷值(我国的汽油标号）可提高近3个标号,同时又降低了油品的芳烃含量，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国200０年才全面推广无铅汽油,20０１年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加ＭTBE的清洁汽油）,但在国际上，无铅汽油早已被以MＴBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。? 二、世界燃料乙醇产业发展现状 ?自巴西、美国率先于上世纪７0年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用，１９９9年，美国燃料乙醇消费量约４５０万吨,２0０6年达到5５０万吨，巴西则更多，2005年消费量约970万吨，占全国汽油消费量的4３％,２0０６年超过１000万吨。?美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益，如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等，均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。 ?三、中国燃料乙醇产业发展现状 （一)概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级阶段,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有很大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎，受到严格控制。2004年２月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在我国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。目前国内经过审批认可的已投产企业有四家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司。根据《车用乙醇汽油扩大试点工作
太原乙醇燃料项目可行性研究报告 规划设计/投资方案/产业运营
报告摘要说明 燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。乙醇不仅是优良的燃料，它还是优良的燃油品改善剂。 燃料乙醇作为全球最成功的生物质能源替代品种，在美国、巴西、欧盟等国家和地区都已形成新的能源产业。 该燃料乙醇项目计划总投资21265.61万元，其中：固定资产投资16090.78万元，占项目总投资的75.67%；流动资金5174.83万元，占项目总投资的24.33%。 本期项目达产年营业收入50416.00万元，总成本费用39077.01万元，税金及附加412.25万元，利润总额11338.99万元，利税总额13315.24万元，税后净利润8504.24万元，达产年纳税总额4811.00万元；达产年投资利润率53.32%，投资利税率62.61%，投资回报率39.99%，全部投资回收期4.00年，提供就业职位984个。 为发展绿色能源，并消化部分粮食品种过多库存，8月22日召开的国务院常务会议确定了生物燃料乙醇产业总体布局。会议提出，坚持控制总量、有限定点、公平准入，适量利用酒精闲置产能，适度布局粮食燃料乙醇生产，加快建设木薯燃料乙醇项目，开展秸秆、钢铁工业尾气等制燃料乙醇产业化示范。会议决定有序扩大车用乙醇汽油推广使用，除黑龙江、
吉林、辽宁等11个试点省份外，今年进一步在北京、天津、河北等15个省份推广。 2018年对于整体乙醇产业来说是最具突破的一年。去年国家15部委联合下发2020年将在全国范围推广乙醇汽油方案，今年天津作为首个落地执行的地区，释放的30万吨燃料需求，让早已进入瓶颈期的乙醇产业迈向了新的篇章。乙醇行业面临重新洗牌，传统行业规律在今年被颠覆，在一系列热点问题刺激下，乙醇与燃料乙醇之间的界定越来越明显。
燃料乙醇生产技术 摘要： 生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。在能源安全问题日益突出、传统化石能源的消耗造成严重环境危害的形势下，生物燃料乙醇已经成为世界各国重点研究和推广的能源课题之一。经过几十年的研究与发展，生物燃料的生产技术发展迅速，而第一代与第二代生物燃料都是以乙醇为主，本文将大致介绍燃料乙醇的生产过程与相应技术。 关键词：生物质，燃料乙醇，原料，发酵，工艺，能源。 ABSTRACT Bio ethanol is refers through the fermentation of microorganism will be all kinds of biomass into fuel alcohol. On energy security issues have become increasingly prominent, the traditional fossil energy consumption caused serious harm to the environment situation, bio fuel ethanol has become one of the energy issue all over the world focus on the research and promotion of. After decades of research and development, production technology of bio fuel development is rapid, and the first and second generation biofuels are ethanol based, this paper will broadly introduce the production process of fuel ethanol and corresponding technology. Keywords: biomass, fuel ethanol, raw material， fermentation, technics, energy.