中粮生化能源(肇东)有限公司 黑龙江肇东 151100
摘要：能源日益短缺以及经济发展对能源的需求和依赖给燃料乙醇的发展提供重要发展机遇。乙醇作为一种不含s及灰分的清洁能源，是替代汽油的最佳燃料之一。煤化工企业寻求经济可行的合成气生产乙醇工艺将具有很好的经济效益和社会效益。介绍了煤制合成气生物发酵生产燃料乙醇工艺反应机理、流程及进展，并进行了经济分析。提出该工艺生产乙醇技术经济可行，但应考虑因产品乙醇浓度低，需精馏或脱水使后期成本增加的问题。
关键词：我国；燃料乙醇；生产；发展趋势
中图分类号：TU712 文献标识码：A
引言：能源是现代社会赖以生存和发展的基础。随着科学技术的发展，对能源的需求和依赖性也越来越大。化石能源约占世界一次能源的87.7%，由于其本身的不可再生性，故造成能源的日益短缺，从而使世界聚焦于开发和利用能够替代化石能源的新能源上。乙醇是一种重要的有机原料，被广泛应用于有机溶剂、消毒剂、饮料、食品添加剂和防腐剂中，是一种不含s及灰分的清洁能源，是替代汽油的最佳燃料之一，将一定量的燃料乙醇加人汽油后，使混合燃料的含氧量增加，辛烷值提高，汽车尾气中有害气体的排放量降低。
1 我国燃料乙醇的生产
1.1 燃料乙醇发酵分析
（1）多尺度发酵燃料乙醇。燃料乙醇在发酵的过程中会涉及到微生物工程、化学工程、生物化学工程等多个工程领域，并且发酵过程较为复杂，单一角度的研究并不能提高燃料乙醇的制备效率，因此，在研究时应该注重多尺度燃料乙醇的发酵研究，让整个发酵过程显得更加全面，只有全方面的研究才能够保证和实际相符。（2）燃料乙醇发酵中的发酵罐多场。发酵罐是遗传发酵过程中使用的发酵设备，这主要是由乙醇发酵过程的复杂性决定的，并且温度、湿度等多个方面都会对乙醇发酵产生影响，这些影响因素作用到乙醇发酵工作当中减缓乙醇的发酵速度、减缓乙醇发酵进程，不同的发酵进程在发酵罐中也会产生不同的反映场，最终产生不同的发酵质量，但是这种发酵也有好处，工作人员可以干预发酵过程，提高发酵中质量。
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1.2 燃料乙醇提纯
发酵过后的发酵液中实际含有的乙醇浓度较低，根据相关资料的研究可以发现，这种情况的乙醇浓度仅为5%-10%，燃料浓度在这范围内不能达到燃料额要求，因此在完成发酵工作后需要采取提纯措施，这一步骤也是乙醇燃料生产比不可少的环节，乙醇提纯方法较多，但是蒸馏技术的应用是最为广泛的，通过蒸馏技术提出乙醇其实就是排除乙醇当中的水分，提高乙醇的浓度，并且在提纯这一步骤时，往往需要进行多次提纯才能达到规定浓度，需要注意的是蒸馏法得到的乙醇最大浓度为90%，要想进一步提高乙醇的浓度就继续需要采取萃取、吸附等方法，制备符合浓度要求的乙醇。蒸馏法是一种相对成熟、应用范围交广的分离方法，但是进行蒸馏操作的过程中会产生很高的能耗，并且随着原溶液中乙醇浓度的提高，蒸馏塔中回流浓度必然会提高，加大了企业成本投人，根据对相关文献的研究，目前企业已经可以通过萃取法、超临界流体法、渗透蒸发膜分离法等方法代替蒸馏法，这三种方法相对于蒸馏法成本较低，但是也存在污染大等问题。
1.3 浓醪发酵
目前，国内酒精厂的酒度在12%～14%（v/v）（主要指以玉米为原料的酒精厂），只有中粮肇东三期的酒度能达到15%，但美国酒精工厂的酒度平均在18%左右。就连印度酒精工厂的酒度都要比国内高。所以要积极推广浓醪发酵。不但要提高配料浓度，还要提高清液回配比例。这样不但节能，还能节水，更能节约成本。国内酒精厂清液回配比例在15%～25%，而美国一般在30%～50%，而且美国的酒精厂大部分是没有生物废水处理装置。所以要积极推广浓醪发酵。不但要提高配料浓度，还要提高清液回配比例。这样不但节能，还能节水，更能节约成本。国内酒精厂清液回配比例在15%～25%，而美国一般在30%～50%，而且美国的酒精厂大部分是没有生物废水处理装置。美国酒精厂在发酵酒度上升后，其饲料的组分分析表明，残淀粉没有明显变化。特别是近几年，美国酒精厂和一些酶制剂厂家合作，以提高的出酒率为分成的基础，进一步提高了原料的利用率，残淀粉及残糖水平进一步下降。
1.4 水的利用与平衡
随着环保的日益严格，污水的排放成本越来越高，所以水的合理应用就显得尤为重要。本文以美国酒精厂为例，说明水耗降低的途径。①美国的酒精厂通过提高发酵酒度至18%，将料水比降到1∶1.5左右，而国内酒精厂的酒度一般在13%～14%，料水比在1∶（2.3～2.5），这样美国的酒精厂配料用水就比国内的酒精厂降低了1/3。②美国的酒精厂清液回配比例在30%～50%，而国内酒精厂的清液回配比例仅在15%～25%，这也导致国内酒精厂用水量大大增加。在美国酒精厂，大部分的水是用于冷却塔与锅炉运行，而工艺水主要通过蒸馏及干燥器蒸发的蒸汽来带走回用。
1.5 酵母最适pH
从酵母本身的特性来讲，其最适pH在5.0左右，但国内酒精厂目前基本上都将发酵pH设置为3.8～4.0，这一方面是从避免染菌考虑，另一方面也是从糖化角度考虑，因为以前黑曲霉菌株生产的糖化酶AnGA，其最适pH在4.2～4.5。但在这么低的pH条件下，酵母的生存是很不舒适的，会代谢一些产物来保护自己（如甘油、海藻糖等），从而降低乙醇的转化率。随着酶制剂技术的不断进步，目前已有最适pH在5.0～5.5的糖化酶TrGA。目前，在美国或欧洲都有酒精厂在单一pH条件下运行生产，就是指糖化、发酵都在pH5.0左右进行，过程中不去人为地调整pH。
2 我国燃料乙醇的生产发展趋势
在未来燃料乙醇的生产过程中需要使用新型的发酵设备、分离设备，当然还需专业技术人员对其进行藕合指导，在乙醇发酵的后期也需要实现反应技术、分离技术的藕合，通俗地训就是通过某个连续设备实现乙醇从发酵到浓度达标这个完整的过程，随着这种连续多场藕合的出现传统乙醇的多塔生产工艺必将逐渐退出历史舞台，短流程加工工艺应该是未来燃料乙醇发展的主要方向，多场藕合设备能够提高燃料乙醇的生产效率，提高燃料乙醇的质量，逐步解决制备过程中产生的能耗问题，促进燃料乙醇这种新能源的发展。时代的发展，建设的能耗量不断增加，人们也意识到新能源的作用和重要性，燃料乙醇具有污染小的特点，如果能发展制备技术，降低燃料乙醇的生产成品和生产污染，能够在大范围内进行推广，利用化学工程对燃料乙醇工艺进行探讨必将成为未来发展的趋势。
结束语
随着研究的不断深人，合成气生物发酵法生产燃料乙醇技术将趋于成熟，生产能力亦将不断提升。因此，其作为一种由合成气直接生产乙醇的方法将越来越受到煤化工企业的关注。
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论文作者:吴杨,林明,李秀荣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/22
标签：乙醇论文; 燃料论文; 浓度论文; 美国论文; 酒精厂论文; 合成气论文; 国内论文; 《防护工程》2018年第23期论文;