工业纤维废渣生产乙醇可行性论证报告Word下载.docx

1、纤维素酶法转化乙醇的实验室研究也很多，但未见成功进行大规模中试的报道。纤维素乙醇产业化的另外两个主要瓶颈是：麦秸等木质纤维素类原料需要经过预处理（稀酸法、蒸汽爆碎法等），国外稀酸法已比较成熟，而国内研究还很不够；木质纤维素类原料降解产生的木糖等戊糖不能被酒精酵母发酵成乙醇，国内外都进行了大量基因工程菌构建等研究，但目前技术也还不成熟。为了在加快纤维素酒精生产技术产业化进程的同时，尽量减少研发投入的巨大风险，探索有中国特色和自主知识产权的生物炼制新途径，山东大学早在“八五”-“九五”期间就曾同中国造纸研究院合作，开展过纸浆-酒精-饲料蛋白联产的大量研究和调研工作，研究成果曾经被选拔为1997年国

2、家环保局推荐推广环保科技成果转化项目，但由于牵涉问题过多，未能成功实施。 玉米芯可用作高含量木聚糖的来源，用于生产木糖醇等高附加值产品。近年来，中国在山东*等地已经建立起了大规模的玉米芯加工企业，如*公司建立了以低聚木糖为主的万吨寡糖生产基地，*公司现有的生产能力达到了木糖13000吨，木糖醇20000吨。当地另一家年产5000吨糠醛的企业也已经在建设中。这些企业目前每年要消耗玉米芯40余万吨，然而，目前的生产工艺只利用了原料中的部分半纤维素，10吨左右原料才能生产1吨产品。而同时产生出数吨所谓的木糖渣，只能以每吨干物质50元左右的低价卖给电厂烧掉了。这些已经集中起来的木糖渣的纤维素含量高达6

3、0%左右，由于已经经过深度预处理，比较容易被纤维素酶水解生成葡萄糖，进而发酵生成燃料酒精。由于半纤维素中的木聚糖大部分已经被转化成高值的木糖相关产品，单独生产酒精工艺中木糖难以被酒精酵母转化为酒精的难题也就自然部分化解了。产出的木素和二氧化碳同样可以为企业提供能量和生产其它产品。初步的技术经济分析显示，木糖相关产品-酒精联产工艺具有良好的经济和社会效益。1.2对产业发展的作用与影响，产业关联度分析能源、环境、农业、人口与就业是影响全球经济社会可持续发展的主要因素。如何统筹协调地解决上述问题，已引起国内和国际社会的广泛关注。生物乙醇的开发应用与车用生物乙醇汽油的推广使用，将是缓解上述问题的有效途

4、径之一，也是对科学发展观的积极探索。首先，生物乙醇作为一种绿色可再生能源，伴随着科学技术发展将有丰富的原料来源粮食与各类植物纤维，在化工领域，它可以部分替代不可再生的石油资源，因为它又是一种重要的化工原料，所以生物乙醇的开发应用有利用于国家能源安全，在一定程度上是国家能源一种有效的生产储备。 其次，生物乙醇的使用可改善大气环境。生物乙醇以粮食及各类植物纤维为主。生物乙醇在其整个生产使用循环中，即农作物生长生物乙醇生产车用生物乙醇汽油使用汽车尾气的排放（CO2）农作物再生长（光合作用）的生物转化过程中，可以实现CO2的自身平衡，不增加温室气体排放。在我国汽车尾气排放量已占大中城市有害气体排放总量

5、的50%左右，是影响人民群众身心健康的主要因素之一。不解决城市大气污染就不能实现人与自然的和谐发展，人类的生存环境质量就难以改善，小康社会的目标也就很难在真正意义上实现，推广车用生物乙醇汽油可以使汽车尾气中的一氧化碳排放量减少30%，碳氢化合物排放量减少10%以上，是目前改善大气环境的有效途径之一。 第三，生物乙醇的开发应用和推广，有利于农业生产农业产业化，有利于“三农”问题的解决。随着农业生产力的提高，农业社会化大生产的步伐加快和现代科学技术在农业的推广应用，农作物的产量有了大幅度提高，粮食相对过剩将逐步成为现实。粮食价格相对于其它社会产品，特别是工业品将在波动中处于较低的价位。农民增收受限

6、，谷贱伤农将大大削弱和动摇农业的基础地位。如何调控粮食价格，稳定农业生产发展和农民收入，促进“三农”问题解决，已成为制约我国社会经济可持续发展的主要因素之一。生物乙醇的开发与应用不仅可以给国家提供一个有效的易于操作的粮食价格调控手段，还将大幅度提升粮食精深加工能力和综合利用水平，达到“吃干榨净，变废为宝”的目的。它不仅可以向社会提供新型替代能源燃料乙醇，其综合利用产品将为医药工业、食品工业，畜牧业、农业提供优质的高级药用、食用添加剂（品质改良剂），专用饲料和家用复合肥，最终，生物乙醇将从目前生产企业的主产品退居为副产品，并取得良好的经济效益。巴西推广生物乙醇，发展甘蔗经济取得了巨大的成功；美国

7、一些农业大州提出“为了农民兄弟，请使用生物乙醇汽油”的口号。作为农业大省的吉林计划实施玉米经济战略，河南省政府提出发展生物乙醇产业，拉长农业生产链，其十分重要的动因就是推动农业产业化，促进三农问题的解决，也是对落实科学发展观、统筹城乡发展进行的积极探索。第四，生物乙醇的开发应用与推广，可在一定程度上缓解人口增长与社会就业的矛盾。从石油勘探石油开发成品油提练的产业链与土地农作物生产（主要是粮食）生物乙醇的生产汽油调合组分油的生产车用生物乙醇汽油调配的产业链对比，前者是不可再生的石油工业现代化生产，后者是农业、轻化工业、石油工业、油品加工业的可再生与不可再生能源的有机结合。据巴西有关部门对生物乙醇

8、产业与石油燃料产业每当量能源单位就业人数对比分析，其比例在152：1左右，我国是人口大国，也是石油进口大国，且农业生产效率低，工业化整体水平与巴西相当，以此为基点判断分析，两者的比例应不低于巴西。综上所述，生物乙醇作为一种绿色可再生资源，在世界石油资源紧缺、原油价格不断攀升、环境压力日益加重的条件下，已形成了新一轮的快速发展态势。生物乙醇的开发应用和车用生物乙醇汽油的推广使用，符合我国广大人民群众的根本利益，有利于缓解石油资源短缺，保障国家能源安全；有利于改善大气环境，提高居民生活质量；有利于促进农业发展，稳定增加农民收入。它是国家的一项重大战略举措，是用科学发展观对解决我国经济社会全面、协调

9、、持续发展诸多制约因素的积极探索，是利国利民、功在当代、利在千秋的善事。我国是一个地域辽阔的农业大国，农作物纤维及工业费纤维资源丰富，目前这一植物纤维资源大部分被粉烧掉，造成对环境的大量污染，对人们的身体健康带来极大的危害，同时对这一纤维资源造成了极大的浪费。*市是全国知名的中国功能糖城，年生产木糖相关产品4万吨，产生下脚料玉米芯废渣30余万吨，因此在*市发展利用纤维素废渣生产生物乙醇项目是很有必要的。随着生物工程的迅速发展以植物纤维生产纤维素酶山东大学生命科学学院1996年就获得成功，进入了工业化生产。以植物纤维为主要原料，以纤维素酶为糖化剂，以酒精酵母为发酵剂生产生物乙醇指日可待，该项目的

10、成功，可将植物纤维变废为宝，缓解了燃料的紧张，同时减少了环境污染，对促进工农业的发展，提高人民的生活水平都具有显著的经济效益和社会效益。1.3市场分析 乙醇是应用最广泛的一种醇。因其性质比较活泼，是有机合成的重要原料，如用乙醇制乙醚、乙醛、乙酸等；因它具有广泛的溶解性，是重要的有机溶剂，用于溶解树脂、制作涂料等；因其在空气中燃烧充分，可避免污染，而且燃烧热值较大。有关专家指出，推广使用生物乙醇，不但可以缓解石油短缺，还可以解决环境恶化等问题。生物乙醇已经成为新的基础产业是一个不可逆转的方向，其未来市场主要有近、中、远三个方向。近期市场是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。随着国家乙醇汽油政策的

11、推出，在未来10年内，其需求量每年将达1000万吨，这是乙醇的近期市场。乙醇的中期市场是作为燃料电池的燃料，在低温燃料电池、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有非常广阔的应用前景。专家预计，在未来1020年内，乙醇以其无污染、可再生的特点，将拥有新型燃料电池30%40%的市场份额，容量将是车用燃料市场的5倍以上。石化工业是乙醇的远期市场。在未来20年内，由于石油资源的日趋紧张，加上纤维质原料乙醇的大规模工业化生产，相对于石油来说，在成本上，乙醇已具有可竞争性，将顺理成章地进入石化基础原料领域。目前，用乙醇生产乙烯的技术已经成熟。同时，乙醇还可以广泛应用于食品、饮料、医药、

12、香精香料领域，是优良的日用化工基本原料。该项目已经成为本世纪最有发展潜力的新兴基础产业。特别是在国际原油价格日益高升的今天，生物乙醇的发展潜力无疑十分巨大。我国石油资源供求矛盾比较突出，2003年我国已超过日本成为全球第二大石油消费国，预计2010年我国石油的对外依存度将达到50。目前汽车已经成为中国成品油消费第一大户，截至2002年底，全国汽油用车保有量已达1536万辆，年耗油2825万吨，占到整个汽油消费量的75.5；柴油车保有量529万辆（不含2250万辆农用柴油车在内），年耗油已达1888万吨，占到了整个柴油消耗量的24。汽车用油合计占到了中国汽柴油消耗量的47。专家们估计，到了202

13、0年，中国汽车保有量将突破1亿辆，届时仅汽车用油每年将消耗2.28亿吨，而相应的能源状况将难以保证需求。专家们分析，随着乙醇汽油、液化石油气、压缩天然气等替代能源的研究推广，每年汽车耗油中将会相当一部分被这些新型燃料所替代。由于乙醇汽油技术已经成熟，利用生物乙醇替代部分汽油，是目前最具有可操作性的发展可再生能源的措施。目前我国推广的主要是含10乙醇（体积比）的车用乙醇汽油。总的来说，使用车用乙醇汽油，汽车油耗变化不大，动力性也基本不变，但尾气排放有较大改善，一氧化碳排放量下降30以上，碳氢化合物的排放量下降10以上。普通汽车不用改装就可以直接使用车用乙醇汽油。车用乙醇汽油很有推广前景。目前，国

14、家对生物乙醇的生产实行财政补贴政策，车用乙醇汽油与无铅汽油“同升同价”。有的地方为了推广车用乙醇汽油，价格还比无铅汽油稍低，因此不会增加消费者负担。该项目投产后，市场销路将不成问题近3年来乙醇汽油的市场推广速度快得超出了大多数人的想象。乙醇汽油所扮演的角色，也从当初有关部门确定的既能发展替代能源，又能有效地解决玉米等陈化粮的转化问题，促进农业生产的良性循环，更多地转向成为中国替代能源的主力。可见，在我国乙醇汽油的推广使用方面的工作比较顺利，乙醇汽油销量也将会进一步增长。现在，我国急需扩大乙醇汽油产量，增加乙醇汽油在我国汽油消费中的消费比例。乙醇的产量是随着国民经济的发展而增加的,1975年世界

15、乙醇的总产量约158.4万吨,燃料乙醇只占总产量的2/9,到了2000年总产量约1580.4万吨,燃料乙醇占5/8。2002年全球乙醇产量为2534.4万吨，美国及巴西产量之和占全球产量的66%，中国2002年乙醇产量为213万吨，仅次于美国及巴西的产量。预计美国到2025年以玉米为主要原料的乙醇产量将达到1200万吨，随着市场需求量的剧增，国内乙醇生产存在较大空间。1.4与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况本项目符合国家发展改革委2006-2007年“生物质工程高技术产业化专项”支持的“重点领域：（一）生物能源。开展燃料乙醇等在内的生物能源产品的产业化。主要包括以木薯、甘蔗、

16、甜高粱、甜菜、秸秆等非粮食原料生产的燃料乙醇”。第二章 项目技术基础2.1成果来源与知识产权情况2.1.1本项目工艺采用*有限公司与*大学生命科学学院合作开发的利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产乙醇技术。该项目技术归双方共同所有。2.1.2本项目所选用高活性优良纤维素酶获得国家发明专利（专利名称：高活性纤维素酶的制造方法，专利号：ZL 96 1 16049.7），并获国家发明奖四等奖，国家教委科技进步一等奖，*科技进步二等奖等。2.2已完成技术开发工作及中试情况和鉴定年限2.2.1已完成技术开发工作及中试情况在研究开发中，本课题在大型低聚木糖相关产品生产企业内部建立纤维素酶生产-酒精发酵中试

17、车间，进行木糖相关产品-酒精联产（半纤维素生产木糖相关产品，纤维残渣生产纤维素酶和酒精）的生产性试验。这项新的工艺路线可以利用木糖厂现成的原料收集、储运、加工和三废处理等设施，只新增建已有较成熟经验的纤维素酶生产和酒精发酵提取装置，用木糖纤维渣为生产原料，引进现有的纤维素酶生产和酒精发酵技术，试产纤维素酒精。在试生产过程中，积极探讨改进生产工艺，开发和引进新技术，降低纤维素酶和酒精生产成本。同时，进一步开展预处理（稀酸法、蒸汽爆碎法等）技术开发、戊糖发酵菌株构建和应用等相关技术研究，拓展可以利用的原料，为真正实现纤维素资源转化产业化奠定了坚实基础，同时也为实现国家整体工业技术体系从以石油为基础

18、向以可再生的生物质资源为基础进行战略转移做好了准备。本项目纤维素燃料乙醇的中试试验是在小试实验的基础上，经放大试验得出工业化生产工艺参数，2006年月至月在*有限公司酶制剂中试车间利用木糖渣进行了纤维素酶、纤维素乙醇技术的中试试验，用每批处理kg木糖渣（以干基计）的中试生产装置进行中试放大试验，共用木糖渣3吨（按湿基计约为吨）,分批生产，批发酵醪液平均酒精度为8.2%,将其运至附近酒厂进行蒸馏脱水，未对其正常生产形成影响，产品质量经检测达到燃料乙醇质量标准要求。 本课题使用的技术多数已有成熟的经验。试生产过程中生产的纤维素酶、酒精等产品，目前市场供不应求，可以直接投放市场。2.2.2鉴定年限2

19、006年3月，项目通过*科技厅主持的科技成果鉴定，鉴定结论为本项目属国际首创,达国内领先水平。2.3技术或工艺特点以及与现有技术或工艺比较所具有的优势2.3.1技术或工艺特点一直以来，由于原料预处理的效率低下、所用纤维素酶的酶活偏低、原料中半纤维素所占比重较大，致使纤维素原料乙醇生产成本很高，在经济上一直是不可行的。本项目开发出高效廉价的纤维素原料预处理技术、选育诱变了产高酶活的纤维素酶生产菌株、构筑了能同化五碳糖的酵母菌株，所用原料玉米芯废渣通过生产低聚木糖、木糖醇、糠醛等将其中的半纤维素大部去除，并且摒除酸水解法腐蚀设备、污染环境的弊端，采用酶法在相对温和的条件下进行水解反应，从而使以纤维

20、质为原料生产乙醇成为现实。2.3.2与现有技术或工艺比较所具有的优势2.3.2.1纤维素酶生产一、主要技术关键在于筛选或构建产适宜酶系的高产纤维素酶生产菌;提高菌株遗传上的稳定性；对其发酵特性进行深入研究，保证在工业规模能稳定地控制其酶系组成。二、努力降低酶的生产成本是实现酶法工艺实用化的根本关键。一是要尽可能提高酶活性；二是在保持同样酶活性的前提下，尽可能地降低发酵成本（包括发酵周期，发酵条件等），降低酶制剂的制备成本和应用过程中的成本。三、本项目的主要技术特征是在已有的研究基础上，综合要用多项技术（包括基因工程和蛋白质工程技术、微生物发酵工程技术、酶制剂的制备技术与相关的轻化工工程技术）建

21、立起相应的工艺流程，完成酶的产业化。例如，将采用基因替代等技术，按工艺要求改造菌株的纤维素酶系组成；利用蛋白定向进化等技术提高中性纤维素酶的耐碱、耐洗涤成分的性能；采用标记菌株进行原生质体融合及其他现代生物技术构建新菌株，提高菌种的产酶水平与脱胶能力。由于本项目使用的菌株产生脱毛的碱性蛋白酶种类单一，不仅使脱毛效果大大提高，而且使发酵条件、酶制剂制备及其应用的研究变得相对简单，其最终的研究目标较易实现。四、作为专利和知识产权的创新点有：菌种是独立分离纯化获得，并经传统及现代生物技术处理，提高酶活达到工业生产水平，在酶制剂应用范围方面也会有新的突破，可以申请新的专利和形成自己的知识产权。本项目开

22、发出高效廉价的纤维素原料预处理技术、选育诱变了产高酶活的纤维素酶生产菌株、构筑了能同化五碳糖的酵母菌株，所用原料玉米芯废渣通过生产低聚木糖、木糖醇、糠醛等将其中的半纤维素全部去除，并且摒除酸水解法腐蚀设备、污染环境的弊端，采用酶法在相对温和的条件下进行水解反应。利用此技术及菌种采用纤维原料生产出的乙醇成本低，利润高，比传统的玉米酒精生产仅原辅料方面就可降低成本1200多元（以吨产品计）。2.3.2.2乙醇发酵传统的酒精发酵工艺,采用游离细胞发酵,酵母随发酵醪液流走,造成发酵罐中酵母细胞浓度不够大,使酒精发酵速率低,发酵时间长,设备利用率不高等缺点。采用耐高温高酒干酵母发酵酒精具有以下优点：a.

23、使用方便灵活，简化了操作工序，提高了劳动生产率。b.大大减少酵母增殖的时间,提高了发酵强度。c.有利于浓醪发酵，节省水、汽、电，提高设备利用率和生产能力。d.在低pH值下进行可正常发酵培养,抑制杂菌繁殖，降低发酵损失。e.发酵速度快、周期短，酒精产率高。2.3.2.3乙醇脱水乙醇脱水工艺采用分子筛脱水法，分子筛脱水法的主要特点是:产品质量高、脱水能力强、分子筛使用寿命长、能耗低，可采用仪表自动控制和微机自动控制，便于连续生产。设备紧凑占地面积小，连续工作时间可达330天以上。不会引起环境污染和造成“三废”排放问题，计算机自动化控制程度高，95%乙醇单程回收率在85%。2.4该重大关键技术的突破

24、对行业技术进步的重要意义和作用现代生物酶解技术生产乙醇的应用推动了乙醇市场的极大发展、扩大了乙醇的应用范围和在国际市场的竞争力，为我国生物乙醇的产业化发展奠定了基础；由其制成的燃料乙醇对汽车的行驶无明显影响，但尾气中的CO、NOx化物和CH化物的含量可降低30%-50% ”，对环境不产生污染，大大缓解了日益严重的汽车尾气污染问题。同时，作为可再生资源,可以在以后的发展中取代日益枯竭的石油等不可再生资源，并推动农业现代产业化的发展。具有极大的发展前景。本产品实现产业化无疑将带来巨大的经济与社会效益，促进了农业及环境的可持续发展，增加了农产品附加值,推动了国家高技术产业化的进程。第三章 项目建设方

25、案3.1项目的产能规模 本项目的建设规模为：年产1万吨生物乙醇，且附带生产副产品杂醇油52吨年，二氧化碳6000吨/年，废渣2.4万吨/年。3.2建设的主要内容3.2.1 总平面布置及运输3.2.1.1总平面布置说明a、本项目建设在原厂区内，办公生活区居中布置在原厂区南侧，本项目生产区布置在西北部，靠近淀粉生产区和厂区总变电站，污水处理场位于厂区东北角，与原有污水处理设备合并集中布置。b、厂区设置两个大门，南门用于职工上下班，北门用于货物的运进及运出，人流与物流分开，避免了相互干扰。c、本项目主要生产车间布置紧凑，工艺流程通畅，运输便捷，建筑物之间留有足够的防火和日照间距，泵房、空压机房等辅助

26、设施集中布置生产区东北侧，靠近主要生产车间，管线架设距离短，节约能源，考虑企业未来发展，在厂区北侧和东西两侧皆预留了扩建发展空地。 d、整个厂区地势平坦，竖向布置采用平坡式。e、厂区内多植树，车间四周种花种草绿化环境，把厂区建成现代化花园式食品加工基地。3.2.1.2 总平面布置设计指标见表3.2.1-1。表3.2.1-1 总平面主要设计指标序号指标单位数量备注1厂区建筑系数%152厂区利用系数293厂区绿化系数184新建建筑物面积m215534项目占地面积533603.2.2 厂内外运输本项目全年新增总运输量为80198吨，其中年运入量40026吨，年运出量40172吨，详见表3.2.2-1

27、全厂年运输量表。表3.2.2-1 项目年运输量表货物名称年需求量来处或去处一运入玉米芯废渣吨40000内部及周边企业汽运干酵母6国内其它20本地小计40026二运出生物乙醇10000汽运或铁路杂醇油52二氧化碳6000废渣240005污泥9030401723.2.2.1厂外运输生产用原料及其它辅助材料的运进由货主自备运输工具，成品运出由建设方原有运力和社会运输力量共同解决，本项目增加两辆轿车和两辆客货两用车。3.2.2.2厂内运输厂内生产用的原料及各种原辅料由叉车、板车等工具运输，发酵罐内的低度酒精液体经管道输送至蒸馏装置，厂内运输尽量采用机械化运输工具，降低工人的劳动强度，提高劳动效率。厂内主要道路宽8m，次要道路宽6m，4m各生产车间的道路相贯通，即方便生产运输又有利于安全消防，道路均为水泥路面。3.2.3土建工程*位于华北陆台渤凹陷的南部，是长期沉降区，为第四系地层中河流冲积而成。因此，地层水平、垂亘方向变动频繁，主要为轻中等的亚砂上构成，其次为薄层粘土及部分细砂层。本项目场地地势比较平坦，地基承载力较高，地震设防烈度7度，地表土最大冻深：0.35米。考虑周边环境及规划要求，厂区从总体设计到建筑单体设计应力求简洁、明快、富有现代气氛，同时又具有鲜明的行业特色及时代感，为树立现代化企业形象，提高企业知名度及综合效益而营造一个新颖的环境基础。新建构筑物特征及结构类