[发明专利]一种采用秸秆类木质纤维素为原料生产燃料乙醇的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙醇的生产工艺，尤其是涉及一种采用秸秆类木质纤维素为原料生产燃料乙醇的工艺。

背景技术

石油作为全球最主要的能源和化工产品的原料，但随着世界各国经济的不断发展，特别是近年来发展中国家经济的快速发展，对石油等化石燃料的需求量也越来越大。但随着世界石油等资源的日益枯竭，原油价格的不断攀升，以及人们对环境质量要求的不断提高，环境压力日益加重的情况下，绿色，环保，可持续能源的开发和利用成为促进经济社会可持续发展的客观需求。开发利用绿色，环保，可持续的清洁能源成为世界各国争相需要破解的难题。燃料乙醇作为一种清洁、高效的能源受到越来越广泛的应用。目前，世界各国都在大力发展燃料乙醇，扩大燃料乙醇的生产能力。美国2008年燃料乙醇产量达9×10⁹加仑，比上年增加34％，占全球燃料乙醇总产量的51.9％。与美国主要采用玉米生产燃料乙醇不同，巴西主要利用甘蔗来生产燃料乙醇。同年，巴西的燃料乙醇产量为6.472×10⁹加仑，位居世界第二，较2007年的50亿加仑的产量增长近30％。在巴西，超过80％的机动车，甚至小型飞机现在也开始使用燃料乙醇。燃料乙醇的大规模生产带来了丰厚的利益。从2001～2006年，美国燃料乙醇产业为联邦政府和地方州政府分别增加税收19亿美元和16亿美元；同时，美国相应减少石油进口1.7亿桶，减少支出外汇87亿美元。美国2007年出台的《能源独立和安全法》规定，到2022年前，要求国内汽车中加入360亿加仑的生物质燃料，主要是燃料乙醇。正是看中了燃料乙醇的广阔前景，巨额资金正投向燃料乙醇行业。ADM公司是美国最大的乙醇生产厂商，每年生产超过10亿加仑的乙醇，并且还计划继续扩大生产能力。一些汽车厂商和石油公司也开始将目光投向燃料乙醇行业，福特公司开始推动燃料乙醇加油站得改造，壳牌公司则在加拿大建造世界上第一个大规模使用纤维素为原料生产乙醇的工厂。我国的生物能源起步较晚，2008年，中国的燃料乙醇产量为5.02×10⁸加仑，与燃料乙醇生产大国之间的差距明显。但根据国家发展和改革委员会制定的《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国燃料乙醇产量将达1.0×10⁷t，发展前景广阔。然而，以马铃薯，小麦，玉米等高淀粉含量的粮食为原料的第一代燃料乙醇，直接导致了粮食价格的不断攀升和持续出现的粮食危机。尽管世界小麦、玉米和大米的产量仍在增加，但因第一代燃料乙醇的生产消耗大量的粮食，2003年以来，世界使用粮供给下降，其中作为最大粮食出口国的美国，其2006粮食出口占全球的比重下降到34.54％，比2003年下降了近5％。同时，自2006年以来，世界粮油价格也一路上涨，2007年比2006年上涨37％，其中小麦上涨63％，玉米上涨26.7％。我国已经开始从第一代燃料乙醇的生产过渡到以木薯等为原料的1.5代燃料乙醇的生产，但这仍无法避免需增加种植面积的难题，与我国人均耕地面积本来就少的国情所不符，且以木薯为原料生产燃料乙醇过程中产生高COD废水，极难处理。而利用秸秆类木质纤维素为原料来生产燃料乙醇具有原料丰富，分布广等优点，不仅能避免与人争粮的问题，而且能更有效的减少温室气体的排放，还能在一定程度上增加农民的收入，促进城乡经济的发展。机动车使用95％的乙醇添加汽油，能使CO₂排放减少达86％，同时SO₂的排放减少60％～80％。但目前秸秆类木质纤维素还未被充分利用。在美国，超过90％的玉米秸秆被遗留在田里，没有被利用；近年，我国农业秸秆年产量在7亿吨左右，但是在经济发达省份，超过50％的农作物秸秆被遗弃或直接露天焚烧，这不仅造成了极大的大气环境污染，而且浪费了宝贵的生物质资源。因此，开发以秸秆类木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇的生产技术对缓解能源危机，粮食安全以及促进节能减排，增加农民收入等具有重要意义。