玉米化工行业的发展.docx

玉米化工行业的发展.docx

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玉米化工行业的发展

玉米等生物化工产业发展前景广阔

　　玉米已成为一种具有极高工业价值的工业资源，可用来加工的产品有乙醇、氨基酸、有机酸、抗生素、酶制剂、淀粉糖/醇、工业用变性淀粉等工业原料，广泛应用于食品、医药、纺织、造纸、饲料、化工、日用化工以及代替汽油作为汽车燃料。

　　石油价格高涨和资源危机催生生物物质产业近年来石油价格持续上涨，而且石油、天然气和煤炭都是不可再生的资源。

利用数量巨大的可再生的生物资源转化和生产新型能源、新材料以及各种化工产品成为21世纪的朝阳产业，美国等发达国家已经起步。

如美国的卡吉尔公司已建成以玉米为原料的14万t/a聚乳酸（PLA）生产装置。

用玉米代替丁烷生产丁二酸，不仅原料可以再生，而且生产过程中还消耗大量的二氧化碳，可以减少温室气体。

解决“三农问题”促进玉米生产发展

　　以吉林省为例，全省约有80%农民依靠种植玉米为生，全省玉米产量约为全国的1/7，但就地转化能力非常有限，2010年转化量仅为460万t，有1350万t玉米需要运往华东和华南等地区消费。

进行就地转化不仅可以解决农民的卖粮难问题，而且通过发展国内短缺的化工产品可以提高玉米的附加值，提高农民收入，发展玉米工业是解决“三农问题”的有效办法，这一点在长春大成集团公司已得到证明。

该公司现已形成180万t/a玉米综合加工能力，年产24万t赖氨酸、70万t淀粉糖、10万t山梨醇和10万t谷氨酸等。

目前该公司正在建设国际上第1套以玉米为原料生产乙二醇、丙二醇等多元醇项目，2006年建成。

　　有利于化学工业可持续发展

　　利用可再生的玉米发展石油化工产品，将减少石油消费，有利于石油和化学工业持续发展，实现人类社会持续发展这一最高目标。

　　缓解石油供应压力，维护国家能源安全我国已成为全球第二大石油消费国，预计2010年全国石油的需求量将达到3.5亿t左右。

但是我国石油资源并不丰富，石油进口依存度已超过40%，将严重影响国家的能源安全。

大力发展以玉米为原料的石油化工产品，如燃料乙醇、多元醇、PLA等可以减轻对石油的依赖，减少石油的进口，在一定程度上缓解国内石油供应的压力，维护国家能源安全。

总之，发展玉米化工产业是一条农业和化工产业双赢的战略，将有利于农业和化工产业的共同健康发展。

　　国外产业发展状况

　　目前全球每年种植玉米超过1.3亿ha，约占全球粮食总量的35%左右，主要生产国有美国（占40%以上）、我国（占20%左右）。

2010年全球玉米产量达6.91亿t左右，同比增加7300万t，其中美国产量为2.9亿t，我国产量1.26亿t.

　　随着玉米深加工业的不断发展，工业用玉米消费呈现逐年增加趋势。

2010年全球玉米的消费量达6.78亿t，其中工业方面用量为9000万～9500万t.重点产品包括乙醇、有机酸、氨基酸、淀粉糖、变性淀粉、抗生素等。

　　乙醇是目前全球使用量最多的生物质动力燃料。

目前全球乙醇产能约3000万t/a，其中采用以农副产品为原料的发酵工艺占95%以上，美国和巴西是世界上最大的乙醇生产和消费国。

受环保和石油价格快速上涨双重因素的影响，美国已通过立法大力发展燃料乙醇，2005年燃料乙醇的产量达到1260万t左右，预计2012年将达到2500万t.

　　巴西的乙醇产量在1985年已达到944万t，在全国的1290万辆汽车中约有370万辆使用纯乙醇燃料。

但由于国际原油市场的变化和国内经济危机的影响，巴西燃料乙醇发展遇到了阻力，目前巴西乙醇产能在1300万t/a，年产量在1000万t左右。

　　有机酸目前以生物技术生产的有机酸有柠檬酸、乳酸和衣康酸等。

其中柠檬酸的生产规模最大，全球年产量已接近140万t，70%产品用于食品（主要是饮料），预计随着人口数量的增加和人们生活水平的提高，全球柠檬酸的消费仍将以3%～5%的速度增加。

乳酸是第二大以碳水化合物为原料、采用发酵技术生产的有机酸，目前全球年产量为30万t左右，约55%的产品用于食品工业，随着PLA生产技术的逐步成熟和产品应用的推广，乳酸具有无可估量的市场潜力。

　　氨基酸除蛋氨酸和甘氨酸外，其他氨基酸基本上都可采用发酵技术生产。

由于氨基酸具有光学特性，生物体能利用的一般为L型产品，而采用发酵技术可以较好的满足这一要求。

谷氨酸和赖氨酸是产量最大的两种氨基酸，这两种氨基酸都是采用发酵技术生产的。

目前全球谷氨酸年产量已达200万t左右，赖氨酸年产量也接近80万t.谷氨酸主要用作调味品，用以改善食品的风味；赖氨酸主要用作饲料添加剂，用以促进动物的生长发育，降低饲养成本。

苏氨酸是近年来增长比较快的一种氨基酸，全球年消费量已达到3万t，也是采用发酵技术生产的，主要用以提高动物对饲料中氮元素的利用率，从而降低动物饲养对环境的影响。

　　氨基酸是构成蛋白质的基本单位，不仅对人体健康有利，更是饲养业所需的重要营养性饲料添加剂，大量使用氨基酸可以降低家禽对粮食和豆粕原料的消耗，因此未来氨基酸的消费将继续增加，预计2010年全球赖氨酸的消费量将超过100万t，苏氨酸的需求量将达10万t左右。

淀粉糖用生物酶水解技术或化学水解技术对玉米淀粉进行加工即可得到淀粉糖系列产品，包括果葡糖浆、麦芽糖、葡萄糖，以及山梨醇、麦芽糖醇等糖醇类产品。

淀粉糖系列产品一般均具有甜度低、风味好、润性好、色泽美和保健性高等特性，主要被用作代替蔗糖用于食品工业和医药工业。

目前全球淀粉糖的年产量接近2000万t，其中数量最多的是果葡糖。

美国是全球最大的淀粉糖消费国，年产量和消费量接近900万t.目前美国消耗的天然甜味剂55%以上来自玉米，仅果葡糖一项每年消费玉米接近1400万t.

　　葡萄糖是第二大淀粉糖，除可用于甜味剂外，还可作为医药工业的原料及用于维持生命，目前全球年消费量为600万t左右，约消费1000万t玉米。

　　山梨醇不仅可以食用，也是生产维生素C的主要原料。

此外，山梨醇还可以代替甘油用于日化、食品和烟草等工业。

目前全球山梨醇的年消费量为90万t（按70%含量计），约消费150万t玉米。

　　蔗糖的生产具有较强的季节性，而且生产成本也略高于淀粉糖。

因此，未来全球淀粉糖的消费将继续增长，预计年增长率为3%～5%.

　　变性淀粉变性淀粉是对原淀粉进行化学或物理加工，使原淀粉的性能大大改进，从而适应食品、纺织、造纸等工业生产的需要。

目前全球变性淀粉的年产量在600万t左右，造纸和食品加工是其两大主要用户，美国年消费量达300万t左右，其中60%左右用于造纸工业。

　　抗生素采用发酵方法生产的抗生素有青霉素、金霉素、土霉素、四环素等，其中青霉素产量最大，年产量接近4万t.随着新技术的开发，发酵法生产的抗生素产品在不断增加。

其他以玉米为原料的产品还有酶制剂、农药、黄原胶等，这些产品的产量也在不断增加，具有广阔的市场发展前景。

发展重点

　　生物加工皆在使可再生资源转化成工业化学品。

玉米作为目前生物加工最好的再生资源将发挥越来越重要的作用。

目前，国外玉米化工利用开发的重点是：

以玉米淀粉糖为原料，采用发酵工艺生产3-羟基丙酸，进一步发展丙烯酸和丙二醇；同样以发酵方法生产丁二酸，进而发展丁二醇和四氢呋喃等产品，为工程塑料和特种纤维氨纶提供原料；以葡萄糖为原料，采用加氢裂解工艺生产多元醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇等，用于发展合成纤维和工程塑料等产品。

　　国内产业已具有一定国际竞争力

　　我国的生物化工已有50余年的发展历史，至今已形成了一批颇具国际竞争力和影响力的产品，如维生素C、青霉素、柠檬酸、生物农药等等，特别是维生素C和柠檬酸占到全球贸易量的60%以上，产品行销世界各地，对国际市场起着至关重要的作用。

　　目前国内每年用于工业方面的玉米量在2000万t左右，其中用量较大的产品有淀粉糖（约450万t），乙醇（约1200万t），味精（约320万t）。

此外，柠檬酸、赖氨酸、酶制剂、抗生素等也消费大量的玉米。

　　淀粉糖与美国不同，我国淀粉糖中葡萄糖所占比例较大，国外食品工业大量使用的果葡糖需求在逐步扩大，具有较大的发展潜力。

　　乙醇随着3套大型燃料乙醇装置的建成投产，目前国内乙醇的生产能力已超过600万t/a，年产量约为400万t，主要消费领域是白酒、医药以及化工等。

燃料乙醇的推广工作仍在进行中，预计随着燃料乙醇逐步推广，国内乙醇的产量将继续增加。

　　味精由于饮食习惯，我国是全球最大的味精生产国和消费国，年产量已超过120万t，除少量出口外，产品主要供应国内市场。

　　赖氨酸随着大成和丰原装置的建成投产，我国赖氨酸生产近年发展较快，年产量已突破10万t，不仅减少了对国外产品的依赖，而且产品已进入国际市场，2010年的出口量达到了22954t，其中大成公司的出口量为15000t.

　　柠檬酸我国目前是全球最大的柠檬酸生产国，年产量已超过50万t，2010年出口量接近45万t，占全球总消费量的40%，对全球柠檬酸的贸易具有举足轻重的作用。

　　维生素C2010年全国维生素C的产量达到7.4万t左右，其中80%以上产品供应出口，在国际市场上占有重要地位。

酶制剂酶制剂为生物催化剂，国内现有产能超过40万t/a，已实现工业化生产的酶种有20多种，产品以糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶等3大类为主，此外还有果胶酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、碱性脂肪酶、木聚糖酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、植酸酶等。

主要产品的生产水平达到20世纪90年代初国际先进水平。

酶制剂产品主要应用于酿酒、淀粉、粉糖、洗涤剂、纺织、皮革、饲料等行业，对这些行业改革工艺、提高质量、降低消耗、提高得率、减轻劳动强度、改善环境起到积极作用。

变性淀粉我国变性淀粉工业虽然起步比较晚，但已初具规模，年产量已接近50万t，产品主要应用于造纸、食品、饲料和纺织及印染工业。

与发达国家比，我国变性淀粉工业仍比较落后，产品品种数量少、企业生产规模小、一些特殊用途产品仍须进口。

　　保持传统优势拓展应用领域

　　根据国外玉米工业利用的发展趋势和国内市场需求及技术的开发情况，未来我国玉米工业利用的重点是：

（1）继续发展具有国际竞争力的柠檬酸、赖氨酸等传统产品

　　柠檬酸是目前国内出口量最大的精细化学品，在世界上占有较大的市场份额。

与国外相比，我国柠檬酸的消费水平还比较低，特别是在无磷洗涤剂中的应用基本为零。

在保持国际市场的地位同时，未来我国柠檬酸的消费量将随经济水平的提高而增加，柠檬酸的生产需进一步发展。

　　近年来，我国赖氨酸生产发展迅猛，产品不仅大量地取代了进口，而且已开始进入国际市场。

预计随着国内饲料生产的发展，赖氨酸的消费量将继续增加，同时出口数量也会扩大，因此赖氨酸的生产规模仍需扩大。

（2）扩大淀粉糖在食品工业中的应用

　　糖是重要的食品原料，目前我国食品工业仍以蔗糖为主，年消费量约1000万t.近年来，淀粉糖的数量虽有增加，但占食糖的比重仍较低，具有较大的市场潜力，特别是作为饮料的甜味剂，淀粉糖更具竞争优势。

　　（3）适度发展燃料乙醇

　　我国现已成为石油净进口国，进口的数量随国内消费的扩大而不断增加，为减少对进口石油的依赖，确保能源安全，国家有关部门重新制定了能源战略，其中燃料乙醇是这一战略的组成部分。

目前国内已形成了120万t/a玉米燃料乙醇的生产能力，但根据国内玉米的供应趋势以及其经济性，发展玉米燃料乙醇要适度，更重要的是开发新型生物能源。

如我国自行培育的具有高抗逆性和可全国种植的甜高粱，每公顷能产燃料乙醇6t，比玉米高3t.

　　（4）进一步扩大变性淀粉的应用范围和领域

　　变性淀粉可以代替许多化工产品应用于纺织、造纸、涂料、印染等领域。

与国外发达国家相比，我国变性淀粉的应用范围和领域仍比较有限，预计2010年全国变性淀粉的需求量为120万～150万t，2015年将达到200万t.

　　（5）发展以玉米为原料的生态塑料

　　面对日益严重的“白色污染”和石油资源的短缺，生态塑料的发展已被世界各国所重视，在美国已有工业规模的PLA生产装置。

在日本世博会和2000年悉尼奥运会上也出现了生态塑料的身影，生态塑料离市场的距离越来越近。

国内的科研单位已在生态塑料开发上做了大量的研究工作，建设了100t/aPLA生产装置。

目前影响PLA市场推广的关键因素是原料乳酸的成本，随着乳酸生产工艺的进一步优化，PLA将逐步取代石油化工路线生产的传统塑料，

　　此外，聚羟基脂肪酸酯（PHA）也是一种性能优良的生态塑料。

目前我国PHA的研发基本与国外保持同步，现已开发了PHB、PHBV和PHBHHX等3种PHA材料生产技术，在发酵水平和提取工艺等方面都超过了国外同行，有望比PLA更早实现工业化生产。

　　（6）替代石油生产化工醇、有机酸等产品

　　近年来，国内的科研机构在玉米工业转化方面加大了投入，其中玉米化工醇技术已具备了工业化的条件，1，3-丙二醇的技术在进一步优化中。

此外，琥珀酸、苹果酸等的生产技术也在开发中，这些产品的国内市场潜力很大。

　　（7）加强玉米的综合利用，提高玉米的附加值

　　充分利用玉米中的各种成分将有助于各种衍生产品成本的降低，而且还可以减少环境污染。

因此，建设大型玉米加工和转化基地是我国玉米加工产业发展的必由之路。

　　（8）形成良性循环产业链

　　玉米的加工既是农业生产的延伸和深化，又是工业加工的上游产业。

目前国外已开发出的玉米深加工产品多达几十类、数千个品种，加工回收率高达98%，每一类品种都可以形成产业链条，每一链条牵引着一个大产业。

　　与国外相比，我国玉米工业的综合利用率不高，这也是长期以来制约我国玉米工业利用产业发展的重要因素。

首先，要以科学的发展观指导玉米化工产业的发展，将循环经济理念贯穿玉米化工产业建设的始终，对玉米的各种成分进行充分有效地利用，形成一个良性循环的产业链，尽量深化其加工深度，提高玉米资源的附加值。

其次，以市场需求和市场发展潜力为出发点，确立玉米化工转化的产品方案；为减少环境影响，项目的建设应采用高新技术，本着低污染、低资源消耗的原则确立项目的技术方案。

　　根据国内外玉米工业利用的发展趋势和国内玉米化工产业的现状，在不影响全国玉米供应的状况下，“十一五”期间应新增1000万t/a玉米转化能力，重点发展合成纤维、生态塑料、工程塑料和精细化学品。

其他如无机精细化工在电子信息等领域应用广泛，前景看好。