工业酒精的制作工艺
酒精生产工艺
淀粉质原料糖化及加工工艺 、 酒精酵母扩培工艺 、 糖化醪发酵 、 蒸馏和精馏的理论及工艺 、 玉米油的提炼工艺 、 连续糖化和问歇糖化工艺 、 酒精常用原料的化学组成 、 酒精原料的选择依据
编号: HD-46956
规格: 四册
册数:
作者: 王延听
定价: 998
售价: 打惊爆折扣
出版社: 农业科技出版社
出版日期:2005年
商品介绍: 酒精清洁生产新技术工艺流程、环保治理与质量检验标准及综合利用实用手册 购买指南
酒精清洁生产新技术工艺流程、环保治理与质量检验标准及综合利用实用手册简介:
淀粉质原料糖化及加工工艺 、 酒精酵母扩培工艺 、 糖化醪发酵 、 蒸馏和精馏的理论及工艺 、 玉米油的提炼工艺 、 连续糖化和问歇糖化工艺 、 酒精常用原料的化学组成 、 酒精原料的选择依据
第一篇 总论
第一章 酒精的性质及用途
第二章 洒精生产行业的概况
(中科院酒精研究中心高级工程师)
第三章 酒精生产存在的问题与对策
第四章 酒精生产的原辅料
第五章 酒精的质量标准
第二篇 酒精生产工艺
第一章 淀粉质原料糖化及加工工艺
第二章 酒精酵母扩培工艺
第三章 糖化醪发酵
第四章 蒸馏和精馏的理论及工艺
第五章 玉米油的提炼工艺
第六章 连续糖化和问歇糖化工艺
第七章 酒精常用原料的化学组成
第八章 酒精原料的选择依据
第三篇 酒精高效清洁生产新工艺
第一章 酒精清洁生产
第二章 酒精生产效益提高新工艺
第三章 酒精生产分析检验
第四章 酒精生产计算
第四篇 酒精生产技术
第一章 淀粉质原料酒精生产技术
第二章 糖蜜原料酒精生产技术
第三章 无水酒精生产技术
第四章 燃料乙醇的生产技术
第五章 稀糖液的制备流程
第六章 实现酒精高效率发酵的控制途径
第七章 工业酒精生产技术
第八章 食用酒精生产技术
第九章 医药用酒精生产技术
第五篇 特级酒精生产技术
第一章 绪论
第二章 酒精生产的主要原料
第三章 酒精原料的贮存与精选
第四章 酒精原料的粉碎
第五章 高温双酶法液化与糖化
第六章 酒精大罐发酵技术
第七章 多效蒸馏技术
第八章 无水特级酒精生产技术
第六篇 酒精生产废物排放处理技术及环保治理
第一章 国内外酒精糟液处理技术简介
第二章 薯类、糖蜜酒精废液处理技术
第三章 DDjS生产技术
第四章 废气排放治理技术
第五章 酒糟处理技术及应用
第七篇 酒精生产中的相关设备
第一章 发酵罐的发展
第二章 酒精发酵罐的经高比分析
第三章 酒精大型连续发酵罐组的优点
第四章 大型斜底发酵罐的基本结构
第五章 发酵罐间的连接
第六章 新型大容积酒精发酵系统设计
第七章 换热器
第八章 酒精精馏塔
第九章 JS系列高效酒精回收塔
第十章 无水乙醇生产设备
第八篇 酒精生产中的电气、仪表及自动控制
第一章 酒精生产中的电气控制
第二章 仪表用压缩空气系统
第三章 酒精生产过程的自动控制
第九篇 酒精生产中的质量控制与检验
第一章 糖化车间质量控制与检验
第二章 发酵车间质量控制与检验
第三章 酒精成品质量控制与检验
第十篇 酒精生产中的副产品回收
第一章 玉米油的提炼及应用
第二章 二氧化碳的回收与应用
第十一篇 酒精的综合利用
第一章 燃料乙醇的开发与应用
第二章 食用酒精生产新型白酒
第三章 酒精在医药中间体生产中的应用
第四章 酒精在精细化工工业中的应用
第五章 固体、液体酒精的应用
第十二篇 食用酒精在现代蒸馏酒中的应用
第一章 现代蒸馏酒概述
第二章 俄罗斯伏特加酒工艺
第三章 威士忌
第四章 老姆酒
第五章 金酒
第六章 白兰地
第七章 新型白酒
第八章 山西汾酒
第九章 五粮液酒
第十章 茅台酒
第十一章 白酒勾调
第十三篇 酒精国家标准及检测方法
第一章 我国酒精质量国家标准发展简介
第二章 食用酒精国家标准GBl0343.2002
第三章 变性燃料乙醇国家标准GB l 8350.200l
第四章 工业用酒精国家标准GB394—93
第五章 化学试剂无水乙醇国家标准GB678—90
第六章 化学试剂95%乙醇国家标准GB679.80
第七章 玉米酒精质量标准(DDGS质量标准)
第八章 欧共体等几个国家中性酒精标准比较
第九章 酒精国家标准中几个重要检测指标的意义及标准检测要点
第十章 美国、加拿大氨基甲酸乙酸检测的标准方法
附录:1.酒精生产废水污染物排放标准
2.95.96%度酒精标准量折算表
3.酒精度温度校正表(20℃)
4.无水酒精质量标准GB67890
5.精酒行业主要经济技术指标GB678—90
6.酒精生产分析试剂配制
7.酒精体积分数、质量分数、密度对照表
8.玉米淀粉乳液美度与浓度、相对密度的关系
9.粗酒精中挥发性杂质的精馏系数简介
10.酒精工业关键词中西文对照
http://www.pengtao888.cn/cpzs.htm
生物乙醇
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。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。
中文名
生物乙醇
性质
用发酵将生物质转化燃料酒精
现状
以粮食作物为原料
地区
主要是美国、巴西等国
快速
导航
发展现状争议商业使用研究进展
作用
汽油掺乙醇有两个作用:一是乙醇辛烷值高达115,可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能;二是乙醇含氧量高,可以改善燃烧,减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。同体积的生物乙醇汽油和汽油相比,燃烧热值低30%左右。但因为只掺入10%,热值减少不显著,而且不需要改造发动机就可以使用。
生物乙醇
发展
工业化生产的燃料乙醇绝大多数是以粮食作物为原料的,从长远来看具有规模限制和不可持续性。以木质纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇是决定未来大规模替代石油的关键。
美国能源部预计纤维素燃料乙醇可能在2012年左右即可取得重要突破,而欧洲的一些研究机构则认为大约在2015-2020年,此外还有一些研究机构认为则有可能在2025年之后纤维素燃料乙醇才能进入规模生产和市场应用阶段。除了燃料乙醇外,一些企业还选择研发生物质气化生产生物柴油、费托合成柴油和生物质液化生产生物柴油等技术的关键问题,为未来规模应用储备技术,为抢占未来市场打基础。
美国业界普遍认为生产纤维素乙醇的成本在3-4美元/加仑之间,即0.8-1美元/升。在纤维素燃料乙醇实现商业化生产之后,预计其生产成本在0.53美元/升左右,稍低于玉米乙醇价格。如果玉米等粮食作物的价格继续上涨,纤维素乙醇实现量产之后的价格极具竞争力。但生产纤维素乙醇的前期投资较大,根据美国一些研究机构的测算,生产规模相同的条件下,纤维素燃料乙醇需要的投资是玉米燃料乙醇的7-8倍。
中国在纤维素酶生产技术、戊糖发酵菌株构建等方面还没有取得根本性突破,各单位中试研究的每吨纤维素乙醇的原料消耗都在6吨以上,生产成本估算都在5000-6500元/吨乙醇以上,还不适合于工业化生产。理性估算,中国的纤维素乙醇形成规模化生产至少还要3-4年以上研究。河南天冠、安徽丰原等公司的纤维素燃料乙醇的研发和示范走在全国前列。
现状
近两年来,各大能源消费国竞先寻求替代石油的新能源。美国和欧洲不约而同地都选择生物燃料乙醇作为主要的替代运输燃料,并制订了雄心勃勃的开发计划。2007年1月,美国总统布什在《国情咨文》中宣称,美国计划在今后10年中将其国内的汽油消费量减少20%,其中15%通过使用替代燃料实现,计划到2017年燃料乙醇的年使用量达到1325亿升,是年使用量的7倍。2007年3月,欧盟27国出台了新的共同能源政策,计划到2020年实现生物燃料乙醇使用量占车用燃料的10%。[1]
生物乙醇
继2008年增长60%后,欧盟2009年的乙醇生产量又继续增长,增长了31%,欧盟乙醇生产量已从2008年28亿升增长到2009年37亿升。虽然一些国家,包括奥地利和瑞典,其2009年乙醇产能大大增加,法国仍然是最大的生产国。法国乙醇生产量从2008年10.00亿升增长到2009年12.50亿升。德国也不甘落后,该国2009年乙醇生产量增长32%,至7.50亿升,而第三大生产国西班牙生产量为4.65亿升。总计欧盟18个乙醇生产国家中有6个生产量未增长或保持不变。奥地利和瑞典是唯一乙醇生产量增加一倍以上的生产国,奥地利生产量增加了102%,瑞典生产量增加了124%。他们的排名分别位列第四和第五大生物燃料生产国。欧盟的乙醇总消费量也在上升,欧盟2009年消费量约为43亿升。较2008年的35亿升有大幅度增长。德国消费11.43亿升,使其成为最大的乙醇消费国。法国是第二大消费国,消费7.98亿升;其后是瑞典,消费3.77亿升。预计到2020年,所有欧洲汽油的13%都必须来自于可再生原料。欧洲汽油现仅3.5%来自可再生来源生产,预计在今后10年内可再生运输工业将以超过10倍的速度增长。
北海集团(North Sea Group)是比利时、荷兰、卢森堡经济联盟(Benelux)最大的独立燃料供应商,该公司于2010年3月26日组建乙醇子公司,该子公司将致力于乙醇销售和分配。新的企业命名为北海全球乙醇公司(North Sea Global Ethanol (NSGE)),总部在瑞士Zug,在巴西S?o Paulo拥有子公司。NSGE的目标之一在于使完全可持续的供应链与下游终端应用组合成一体化。
北海集团(North Sea Group)原由Van der Sluijs集团与FNR+ Holding公司 (Frisol, 北海石油, Reinplus Vanwoerden)联合而组成,该集团已作出决定,重点将生物柴油与甘蔗生物乙醇业务集合在一起,以满足可持续发展的需求。
北海全球乙醇公司 (NSGE)是一家国际性的乙醇贸易、分销和投资公司,重点专注于全球乙醇市物。不仅处理燃料乙醇业务,而且也开发工业、医药、化妆品和饮用级乙醇。
中国开发生物燃料乙醇的热潮也在近两年骤然升温。2005年,中国生产燃料乙醇125万吨,2006年增长到133万吨。中国燃料乙醇的消费量已占汽油消费量的20%左右,成为继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。
乙醇生产补贴
至2010年5月,三项政策左右美国乙醇行业未来。尽管利润率提高,生产商已从破产困境走出,政府也支持发展生物燃料,但美国乙醇行业整体状况在得到改善的同时,其未来发展仍具不确定性。美国乙醇行业2010年做了三件大事:说服国会继续对乙醇生产给予补贴优惠、延续乙醇进口关税以及提高汽油中乙醇掺混比例。
可再生燃料协会(RFA)主席鲍勃?迪内恩在全美乙醇会议上表示,最大的挑战是确保政府将之前45美分/加仑的乙醇税收补贴优惠计划再延长一段时日,否则的话,美国近40%的乙醇生产将受到严重影响。据了解,美国2009年乙醇总产量约为107亿加仑,比前一年增加了16.5%。
研究人员称,政府取消补贴的话将使美国乙醇行业11.2万人失业。虽然相对于美国的劳动力规模来说,这个数字不算大,但如果这件事发生在美国失业率接近10%的当下,其影响当局不能忽视。
美国的生物燃料计划已经根据《可再生燃料标准》(RFS)立法。因此,到底是继续资助本地乙醇生产,还是通过进口乙醇达到RFS要求,立法者需要作出选择。
乙醇装置建设近况
总部在美国弗吉尼亚州的欧塞奇生物能源(Osage Bio Energy,OBE)公司于2010年3月26日宣布开发冬季大麦乙醇作为先进生物燃料,将利用区域性的谷物,主要是冬季大麦,通过将淀粉转化为糖类、然后发酵的传统的途径,来生产乙醇和高价值的联产品,以供应东海岸市场。OBE公司将于2010年7月在弗吉尼亚州Hopewell为Appomattox生物能源公司(ABE)建设第一家工厂,将于2010年底投产,可生产6500万加仑/年乙醇。
美国清洁能源投资公司(Clean Energy Capital,CEC)于2010年11月6日宣布,在美国加利福尼亚州Imperial Valley开发第一套大型商业化规模甘蔗乙醇炼制厂。生产的乙醇将符合加利福尼亚州的低碳燃料标准。该项目将投资5.75亿美元,生产6600万加仑/年乙醇,足以可满足3.5万户家庭的电力需求,并且产生的生物甲醇可为1万户家庭提供热能需求。与甘蔗具有相似特性的甜高梁也将使用。来自炼油厂对乙醇的强劲需求缘于生产的乙醇将可满足美国最苛刻的低碳燃料指令的要求。这项业务将与主要的国际石油公司签约销售乙醇的长期合同,并从当地农场主购买甘蔗。
世界上最大的乙醇生产商美国Poet公司最新的乙醇装置于2011年3月15日投产,这是该公司第27套乙醇装置,装置位于印第安纳州,年产能为9000万加仑,这将使该州总乙醇生产量超过10亿加仑目标。Poet公司于2010年收购了Poet Biorefining公司,现正在完成投资约3000万美元的改造,包括采用Poet公司专利的发酵工艺BPX,该工艺使用酶替代热,可降低能源成本。该装置也拥有水回收系统和新的污染控制设备。
其他一些州也在考虑采用与加利福尼亚州相同的低碳燃料标准,包括康乃提克州、德拉瓦州、缅因州、马里兰州、马萨诸塞州、新罕布尔州、新泽西州、纽约州、俄勒冈州、宾夕法尼亚州、罗德岛、佛蒙特州和华盛顿州。亚拉巴马州、佛罗里达州、乔治亚州、夏威夷州、路易斯安那州、密西西比州、南卡罗林那州和得克萨斯州在内的一些州,甘蔗将有增长,将成为建设甘蔗乙醇炼制厂的首选地。
争议
2007年9月,经合组织(OECD)发表了题为《生物燃料:是比疾病还要糟糕的治疗方案吗?》的长篇报告,认为发展生物燃料得不偿失,呼吁美国和欧洲国家取消对当前生物液体燃料的补贴政策。在同期召开的OECD“可持续发展圆桌会议”上,针对燃料乙醇的能源投入产出比、经济性、社会和环境影响问题,支持和反对生物燃料的两派展开了激烈辩论。
美国和欧盟似乎还并未对质疑的声音做出反应,而中国已率先开始限制和调控生物燃料乙醇产业。07年底,国家发改委紧急下发《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理,促进产业健康发展的通知》,暂停核准和备案玉米加工燃料乙醇项目,并对在建和拟建项目进行全面清理。08年6月,发改委全面叫停粮食乙醇的开发,要求今后生物燃料的发展必须满足不占用耕地、不消耗粮食和不破坏生态环境为前提。
商业使用
全球使用生物乙醇做成ETBE(Ethyl Tertiary Butyl Ether)替代MTBE,通常以5~15%的混合量在不需要修改/替换现有汽车引擎的状况下加入;有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中,以提高辛烷值而得到较洁净的汽油;也可以完全替代汽油使用为输送燃料。
使用乙醇的汽车
世界上使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西等国。在美国使用的是E85乙醇汽油,即85%的乙醇和15%的汽油混合作为燃料,而美国是用甘蔗和玉米来生产乙醇的,这种E85汽油的价格与性能与常规汽油相似。早在2003年7月中旬美国威斯康星州、美国乙醇汽车联合会与通用汽车公司就在美国6个州推行E85的使用,将其作为汽油的代用燃料。美国仅有大约140家加油站提供E85,其中大多数在中西部。有300万辆车是既可以用汽油也可以用E85,而且通用汽车公司还在大量生产这种使用两类燃料的汽车。美国每年要消耗30亿加仑的乙醇添加到汽油中。如今E85已占乙醇燃料的85%,也正在受到公众的喜爱。然而,这似乎还不够。为了节能和环保,2005年6月28日美国参议院还通过了一项能源法案,要求到2012年,每年石油供应商应当添加80亿加仑的乙醇到汽油中。
研究进展
日本成功开发出一项新技术,可低成本、高产量地利用稻草生产生物乙醇。[2]
在通常情况下,稻草中的淀粉很难溶解于水,所以,现有技术主要是利用稻草中的纤维素来生产乙醇,淀粉没有得到有效利用。技术人员在稻草原料中增添了一种特殊的碱溶液,并确认淀粉在碱溶液中能充分溶解。然后,再将溶解后的淀粉采用与纤维素不同的生产工艺,使淀粉转化成糖。[2]
日本实验生产设备已经能够用1吨干稻草生产出315升乙醇,与利用原有技术与设备生产相比,产量增加了24%以上,成本也已下降到每升70.7日元(约合0.7美元)。[2]
生物乙醇已成为美国、巴西等国重要的清洁燃料,但生物乙醇基本上用玉米等粮食作物生产,常常会与粮食安全产生矛盾,不具有可持续性。[2]
根据阿得雷德大学的研究,墨西哥沙漠植物龙舌兰有望成为生物燃料和其他生化产品的来源。澳大利亚研究理事会植物细胞壁卓越中心的研究者们发现,每公顷龙舌兰植物每年可以生产多达1.5万升的生物燃料,而且它还可生长在低降雨条件下的贫瘠土地。
研究者们正在寻找乙醇生产的最佳栽培方法,例如利用种植密度和机械化来最大限度地提高产量并优化发酵。龙舌兰植物生产大量的糖,很容易发酵成生物乙醇。研究者们对乙醇产量进行了建模,每公顷植物预测每年可生产4000~15000升乙醇
郑州大学现设有哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学、艺术学12大学科门类。
有临床医学、材料科学与工程、化学3个一流建设学科;有凝聚态物理、材料加工工程、中国古代史、有机化学、化学工艺、病理学与病理生理学6个国家重点(培育)学科;化学、材料科学、临床医学、工程学、药理学与毒理学、生物学与生物化学、分子生物学与遗传学、神经科学与行为学8个学科(领域)ESI排名全球前1%。
郑州大学现有51个院系,117个本科专业,30个一级学科博士学位授权点、3个博士专业学位授权点,59个一级学科硕士学位授权点、32个硕士专业学位授权点,28个博士后科研流动站。郑大先后被列入国家级卓越工程师、卓越法律人才、卓越医生教育培养高校。同时,郑大现有国家级教学团队4个,国家级专业综合改革试点专业6个,国家级特色专业14个,通过国家级认证专业17个,国家级实验教学示范中心5个。随着郑州大学入选世界一流大学建设高校,学校逐步开始压缩本科招生并扩招研究生。截止2020年9月,郑州大学在校有5万本科生,2.2万研究生(含非全日制)。依旧为全国在校人数最大的大学。
郑州大学现拥有省部共建食管癌防治国家重点实验室、橡塑模具国家工程研究中心、绿色选冶与加工国家地方联合工程研究中心、互联网医疗国家工程实验室、重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室、国家超级计算郑州中心等10多个国家级科研平台。有12个教育部重点实验室、工程研究中心及人文社科重点研究基地;其图书馆建筑面积8.4万平方米,馆藏图书791.1万余册。拥有1个出版社,公开出版发行学术期刊13种。
郑州大学在神舟系列宇航员出舱面窗关键防护装置研究、磁约束热核聚变基础理论研究、车用燃料乙醇生产的关键技术及开发应用研究、非开挖工程技术和装备、“一步法”固相合成半芳香的高效制备技术、苯选择加氢制环己烯催化剂和催化工艺、难降解有机工业废水治理与毒性减排关键技术及装备、钢纤维混凝土特定结构计算理论和关键技术的研究与应用、生物遗传与表观遗传研究、植物油菜素内酯研究等领域有一些突破性研究成果,共获国家科技进步奖8项(含科普奖1项)、国家技术发明奖1项、国家自然科学奖2项。自2010年以来,郑州大学发展速度加快,先后承担国家重大专项、国家“973”计划、“863”计划、科技支撑计划等项目近100项,获国家科技进步奖1项、国家技术发明奖1项,在《Science》和《Nature》发表论文7篇,培养本土本校院士1名。
自入选一流大学建设高校以来,郑州大学进行了教学与科研改革。教学方面,学校自2016年起开始实施大类招生,并于2019年启动了直博、申请—考核制博士招生工作。科研方面,学校提出了“6”+“3”的一流学科建设布局,即“肿瘤防治与转化医学”、“资源材料”、“绿色催化”“中原历史文化”、“工程安全与防灾”、“绿色高效农业”6个学科(群)和3个国家认定的一流学科(临床医学、材料与化学)。所属的10家附属医院现有国家级临床重点专科36个,省级医学重点(培育)学科141个,开放床位数3.3万余张,年门诊量突破2000万人(次),成为了河南省医疗行业的“集团军”。
在教育部指导下,郑州大学于2019年6月13日与浙江大学签署了部省合建高校对口合作工作协议;7月12日与同济大学签署部省合建高校对口合作工作协议;9月20日与南京大学签署部省合建高校对口合作工作协议。按照协议规划,三校对郑州大学的三个双一流学科进行对口合作。
摘要:
生物质能是人类用火以来,最早直接应用的能源。生物质能的应用技术开发,旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及农林剩余物如秸杆、麦草等原料通过物理或化学化工的加工方法,使之成为高品位的能源,提高使用热效率,减少化石能源使用量,保护环境,走可持续发展的道路。本文从生物质能源应用技术的研究现状展开,并且对生物质能源的应用发展方向进行了描述。
正文:
随着人类文明的发展,生物质能的应用研究开发几经波折,最终人们深刻认识到,石油、煤、天然气等化石能源的有限性,同时无节制地使用化石能源,大量增加CO2、粉尘、SO2等废弃物的排放,污染了环境,给人类赖以生存的星球,造成十分严重的后果。而使用大自然馈赠的生物质能源,几乎不产生污染,资源可再生而不会枯竭,同时起着保护和改善生态环境的重要作用,是理想的可再生能源之一。生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是唯一一种可再生的碳源。
七十年代,由于中东战争引发的能源危机以来,生物质的开发利用研究,进一步引起了人们的重视。美国、瑞典、奥地利、加拿大、日本、英国、新西兰等发达国家,以及印度、菲律宾巴西等发展国家都分别修定了各自的能源,投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发。我国生物质能研究开发工作,起步较晚。随着经济的发展,开始重视生物质能利用研究工作,从八十年代起,将生物质能研究开发列入国家攻关计划,并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我国的生物质能产业。
生物质能应用技术的研究开发现状 1.国外研究开发简介
在发达国家中,生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。
生物质能气化是在高温条件下,利用部份氧化法,使有机物转化成可燃气体的过程。产生的气体可直接作为燃料,用于发动机、锅炉、民用炉灶等场合。气化技术应用在二战期间达到高峰。随着人们对生物质能源开发利用的关注,对气化技术应用研究重又引起人们的重视。目前研究主要用途是利用气化发电和合成甲醇以及产生蒸汽。奥地利成功地推行建立燃烧木材剩余物的区域供电计划,目前已有容量为1000~2000kw的80~90个区域供热站,年供应10×109MJ能量。加拿大有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。1998年8月发布了由Freel,BarryA.申请的生物质循环流化床快速热解技术和设备。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划,使生物质能在提供高品位电能的同时满足供热的要求。1999年,瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中,26是生物质。
美国在利用生物质能方面,处于世界领先地位,据报道,目前美国有350多座生物质发电站,主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂,这些工厂大都位于郊区。装机容量达7000MW,提供了大约66000个工作岗位,根据有关科学家预测,到2010年,生物质发
电将达到13000MW装机容量,届时有4000000英亩的能源农作物和生物质剩余物用作气化发电的原料,同时,可按排170000个以上的就业人员,对繁荣乡村经济起到积极的推动作用。 流化床气化技术由于具有床内气固接触均匀、反应面积大、反应温度均匀、单位截面积气化强度大。反应温度较固定床低等优点,从1975年以来一直是科学家们关注的热点。包括循环流化床、加压流化床和常规流化床。印度Anna大学新能源和可再生能源中心最近开发研究用流化床气化农业剩余物如稻壳、甘蔗渣等,建立了一个中试规模的流化床系统,气体用于柴油发电机发电。1995年美国Hawaii大学和Vermont大学在国家能源部的资助下开展了流化床气化发电的工作。Hawaii大学建立了处理生物质量为100T/d的工化压力气化系统,1997年已经完成了设计,建造和试运行达到预定生产能力。Vermont大学建立了气化工业装置,其生产能力达200T/d,发电能力为50MW。目前已进入正常运行阶段。
生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发,主要着重于专用燃烧设备的设计和生物质成型物的应用。目前,已开发的技术有:林产品加工厂的废料(如造纸厂的树皮、家具厂的边角料等)的专用燃烧蒸汽锅炉,国外造纸厂几乎都有专门的设备,用来处理废弃物。由于生物质形状各异,堆积密度小较松散,给运输和贮存以及使用带来了较大困难,影响生物质的使用。因此,从四十年代开始了生物质的成型技术研究开发。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类:以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术,欧洲各国开发的活塞式挤压制得园柱块状成型技术,以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备。美国颗粒成型燃料年产量达80万吨。
成型燃料应用于二个方面:其一:进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块,作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料;其次是作为燃料直接燃烧,用于家庭或暧房取暧用燃料。日本、美国、加拿大等国家,开发了专用炉灶。在北美有50万户以上家庭使用这种专用炉灶作为取暧炉。 将生物质能进行正常化学加工,制取液体燃料如乙醇、甲醇、液化油等;是一个热门的研究领域。利用生物发酵或酸水解技术,在一定条件下,将生物质转化加工成乙醇,供汽车和其它工业使用。加拿大用木质原料生产的乙醇上产量为17万吨。比利时每年用甘蔗为原料,制取乙醇量达3.2万吨以上,美国每年用农林生物质和玉米为原料大约生产450万吨乙醇,计划到2010年,可再生的生物质可提供约5300万吨乙醇。
生物质能的另一种液化转换技术,是将生物质经粉碎预处理后在反应设备中,添加催化剂或无催化剂,经化学反应转化成液化油。美国、新西兰、日本、德国、加拿大国家都先后开展了研究开发工作,液化油的发热量达3.5×104KJ/kg左右,用木质原料液化的得率为绝干原料的50以上。欧盟组织资助了三个项目,以生物质为原料,利用快速热解技术制取液化油,已经完成100kg/hr的试验规模,并拟进一步扩大至生产应用。该技术制得的液化油得率达70,液化油低热值为1.7×104KJ/kg。
生物质能催化气化研究,旨在降低气化反应活化能,改变生物质热处理过程,分解气化副产物焦油成为小分子的可燃气体,增加煤气产量,提高气体热解;同时降低气化温度,提高气化速度和调整生物质气体组成,以便进一步加工制取甲醇或合成氨。欧美等发达国家科研人员在催化气化方面已经作了大量的研究开发,研究范围涉及到催化剂的选择,气化条件的优化和气化反应装置的适应性等方面,并且已经在工业生产装置中得到了应用。 2.国内研究开发
我国生物质能的应用技术研究,从八十年代以来一直受到政府和科技人员的重视。主要在气化、固化、热解和液化开展研究开发工作。
生物质气化技术的研究在我国发展较快,应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科
院林产化学工业研究所,从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉,并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用,气化炉的最大生产能力达6.3×106kJ/hr。建成了用枝桠材削片处理,气化制取民用煤气,供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料,应用内循环流化床气化系统,产生接近中热值的煤气,供乡镇居民使用的集中供气系统,气体热值约8000KJ/NM3。气化热效率达70/以上。山东省能源研究所研究开发了下吸式气化炉。主要用于秸杆等农业废弃物的气化。在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用,并已形成产业化规模。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料,应用外循环流化床气化技术,制取木煤气作为干燥热源和发电,并已完成发电能力为180KW的气化发电系统。另外北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。 我国生物质的固化技术在八十年代中期开始,现已达到工业化规模生产。目前国内有数十家工厂,用木屑为原料生产棒状成型物木炭。螺旋挤压成型机有单头和双头二种,单头机生产能力为120Kg/hr,双头机生产能力达200Kg/hr。1990年中国林科院林化所与江苏省东海粮机厂合作,研究开发生产了单头和双头二种型号的棒状成型机,1998年又与江苏正昌集团合作,共同开发了内压滚筒式颗粒成型机,机器生产能力为250~300kg/hr,生产的颗粒成型燃料尤其适用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亚取暖器材有限公司,从美国引进适用于家庭使用的取暖炉,通过国内消化吸收,现已形成生产规模。
生物发酵制气技术,在我国已经形成工业化,技术亦趋成熟,利用的原料主要是动物粪便和高浓度的有机废水。在上海亦已建成沼气集中供气系统。
沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置,研究开发液化油的技术,和利用发酵技术制取乙醇试验。另外,中国林科院林化所进行了生物质催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究,但尚未达到工业化生产。 我国生物质能应用技术的展望
生物质能是一个重要的能源,预计到下世纪,世界能源消费的40来自生物质能,我国农村能源的70是生物质,我国有丰富的生物质能资源,仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展,人们生活水平的提高,环境保护意识的加强,对生物质能的合理、高效开发利用,必然愈来愈受到人们的重视。因此,科学地利用生物质能,加强其应用技术的研究,具有十分重要的意义。
目前,我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员,已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系,对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究,完成一批具有较高水平的研究成果,部分技术已形成产业化,为今后进一步研究开发,打下了良好的基础。
从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看,本人认为我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。 1.高效直接燃烧技术和设备
我国有12亿多人口,绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸杆、稻草松散型物料,是农村居民的主要能源,开发研究高效的燃烧炉,提高使用热效率,仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起,不仅带动农村经济的发展,而且加速化石能源,尤其是煤的消费,因此开发改造乡镇企业用煤设备(如锅炉等),用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后,加工成型为定型的燃料,结合专用技术和设备的开发,在我国将会有较大的
市场前景,家庭和暧房取暧用的颗粒成型燃料,推广应用工作,将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。
2.集约化综合开发利用
生物质能尤其是薪材不仅是很好的能源,而且可以用来制造出木炭、活性炭、木醋液等化工原料。大量速生薪炭材基地的建设,为工业化综合开发利用木质能源提供了丰富的原料。由于我国经济不断发展,促进了农村分散居民逐步向城镇集中,为集中供气,提高用能效率提供了现实的可能性。将来应根据集中居住人口的多少,建立能源工厂,把生物质能进行化学转换,产生的气体收集净化后,输送到居民家中作燃料,提高使用热效率和居民生活水平。这种生物质能的集约化综合开发利用,既可以解决居民用能问题,又可通过工厂的化工产品生产创造良好的经济效益,也为农村剩余劳动力提供就业机会。因此,从生态环境和能源利用角度出发,建立能源材基地,实施“林能”结合工程,是切实可行的发展方向。
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沼气研究所长期从事沼气、生物质能开发与利用等研究,形成了集环境科学、生态学、经济学、管理学、生物学、物理学、化学、发酵工艺学、加工工艺学、社会科学等综合性的专业人才队伍,在国内行业处于领先地位。我所研发力量雄厚,研究领域涵盖农村生物质能开发与利用的大部分领域。包括农村沼气、大中型沼气工程、微生物、沼气发酵、装备工艺、燃料乙醇、秸秆固化成型、生物柴油等。