建煤制乙醇项目可行性分析

内蒙古化工拟建煤制乙醇项目可行性分析
一、引言
乙醇工业是基础的原料工业,其产品主要用于食品、化工、军工、医药、燃料等领域。2011年末,我国乙醇工业企业达159家,总产量为670万吨,其中非粮食法生产的只占20万吨。消耗工业乙醇300万吨,燃料乙醇180万吨,其余用于酿造行业。十二五期间,我国工业乙醇需求年增长速将保持8-10%,同时制定了发展300万吨燃料乙醇的目标。在粮食乙醇项目停批的情况下,出现了新的技术路线来满足国内不断增长的乙醇需求。
“十二五”时期我国新能源产业锁定了核电、风电、太阳能和生物质能四大产业,根据最新发布的《可再生能源“十二五”规划》报告,我国在2015年生物燃料乙醇年利用量达到300万吨,未来5年将新增120万吨的生物燃料乙醇产量。而在“十一五”规划中,该期间定的目标是200万吨,但因为种种原因,最终只完成了170多万吨。
二、国内乙醇产能分析
表1,我国乙醇历年产能统计(单位:万千升)
2005200620072008200920102011全国65094811021180121811501109东北198327380401421428405
华北7298108119115104107华南94143162180185166159山东74103117122128125114华东96147174191201169169西南1171301591678168158155
表2,我国现有燃料乙醇产能统计
公司产能产能(万吨/年)
吉林燃料乙醇有限责任公司吉林省吉林市50
河南天冠燃料乙醇有限公司河南南阳30
安徽丰原燃料酒精有限公司安徽蚌埠44黑龙江华润酒精公司黑龙江肇东22
广西中粮生物质能源公司广西北海20
总计166
表3,我国煤制乙醇企业统计
装置所在地公司名技术路线乙醇产能进度上海上海宝钢朗泽新能源微生物发酵300吨/年试车成功四川成都西南化工研究设计院醋酸酯化加氢中试试车成功河南驻马店顺达化工科技醋酸酯化加氢20万吨/年
在建江苏镇江江苏丹化醋酸酯化加氢600吨/年中试试车成功N/A上海浦景化工醋酸直接加氢600吨/年中试试车江苏南京塞拉尼斯醋酸直接加氢28万吨/年在建广东珠海塞拉尼斯醋酸直接加氢40万吨/年前期工作江苏镇江索普集团合成气制乙醇1万吨/年中试在建江苏镇江索普集团醋酸加氢3万吨/年中试在建三、乙醇市场需求
当前中国工业用乙醇的需求约为每年300万吨,预计年增长率在8%到10%之间。而车用燃料乙醇的需求也在不断增长,预计2015年我国汽车保有量将达到1.6亿-1.8亿辆,成品油需求将达到3.3亿吨,其中汽油消费量将达1亿吨左右,按照国内目前通常使用的E10(掺混10%的乙醇)标准计算,如果全部采用乙醇汽油,届时对燃料乙醇的需求将达1000万吨。到2015年我国工业、燃料乙醇需求量将达到1500万吨。
四、乙醇生产技术
1、发酵法
所谓发酵法,就是利用微生物——酵母菌在无氧条件下将糖转化为乙醇的生产方法。
发酵法又分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法3种。在我国,固体发酵法和半固体发酵法主要是用于生产白酒,一般产量较小,劳动强度大。现代乙醇生产中,都采用液体发酵法,与固体发酵法相比,具有生产成本低、生产周期短、连续化、设备能自动化,大大减轻劳动强度等优点。
不论是固体、半固体、液体发酵法,都是利用淀粉作原料,经过微生物发酵转化为糖,再由糖转化为乙醇。在转化过程中,原料中的可溶性淀粉在糖化酶的作用下转化;为可发酵的糖,再在酒化酶作用下水解成乙醇并放出CO2。
根据淀粉水解方程式,100kg的100%淀粉,可产95%(v)乙醇61. 49kg,或100%t乙醇56.78kg。
2、化学合成法
合成法是以乙烯为原料生产乙醇。化学合成法生产乙醇的方式有间接水合法和直接水合法两种。
1)间接水合法:又称硫酸水合法,硫酸与乙烯经加成作用生成硫酸氢乙酯。
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2)直接水合法:乙烯与水蒸气在有磷酸催化剂作用下,经高温、高压作用直接发生加成反应生成乙醇。
目前,工业上采用的合成法主要是乙烯直接水合法,即将乙烯在浸渍有磷酸的固体催化剂上进行水合反应,所得稀乙醇溶液经过精馏提纯以除去部分水和副产物。用普通精馏法得到的乙醇浓度最高只有95.6%,经进一步加工最后制得纯度为99.5%的无水乙醇。高四
然而,乙烯水合制取乙醇不能指望有大的前途,因为乙烯要从石油中得到。
3、煤制乙醇技术
(1)煤经合成气直接制乙醇
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煤气化后直接加氢制乙醇,该方法原子经济效率最好,合成路线也最短,但存在反应难度大,催化剂有待提高等缺陷。目前国内江苏索普集团与大连物化所和五环工程三方共同进行成套技术攻关和项目建设,并获得国家支持。2011年11月3万吨/年煤制乙醇成套技术研发项目在索普集团开工,项目正式进入工业示范实施阶段,预计建设期2年。此前,宝钢集团和河南煤业分别和新西兰L anZ aTe ch合作了两套年产300吨示范装置。但该路线距离工业化乃有一定距离。
(2)煤经合成气经醋酸直接制乙醇
煤经合成气经醋酸直接制乙醇技术路线以塞拉尼斯TCX技术为代表。塞拉尼斯公司2010年宣布其研发成功的TCX技术,该技术基于成熟的醋酸技术,通过醋酸直接加氢制得乙醇。该技术已通过第三方权威机构认证。2012年3月,该公司宣布获准在南京化学工业园内建设一套年产20万吨工业乙醇的装置。该装置使用TCX技术,有望在2013年年中启动。同年8月,塞拉尼斯宣布与印尼国家石油公司签署独家战略合作备忘录,使用该公司的TCX技术,协助印尼发展燃料乙醇项目。
目前国内同样采用直接法制乙醇的公司还有浦景化工,其自主开发的600吨/年醋酸直接加氢装置于2012年5月正式开工建设,预计债券融资
2012年下半年投料试车。公开资料显示,浦景化工醋酸直接加氢制乙醇技术醋酸转化率大干99%,乙醇选择性大于92%,时空产率大于850 g/(kg cat.)/h。其工艺流程如下图所示。
bbc中国人来了(3)煤经合成气经醋酸间接法制乙醇
煤经合成气反应得到醋酸,醋酸酯化后加氢反应制得乙醇。间接法技术设备投资小,产物分离能耗低,也有较多技术商选择该路线。工艺流程图如下:
反应原理:
(1)酯化:CH3COOH+CH3OH→CH3COOCH3+H2O或CH3COOH +CH3CH2OH→CH3COOCH2CH3+H2O
(2)加氢:CH3COOCH3+2H2→CH3OH+C2H5OH或CH3COOCH2CH3+2H2→2C2H5OH
(3)总反应为:CH3COOH+2H2→C2H5OH+H2O
自西南化工研究设计院从2008年开始研究醋酸酯加氢技术,目前已成功完成中试及10万吨工艺包的编制,醋酸酯单程转化率达到97%,乙醇选择性98%,成本6600元(可变成本+公用工程成本+固定成本)。
2012年5月该设计院正式与河南顺达化工科技有限公司签订国内首套“20万吨/年醋酸酯化加氢制乙醇”工业示范装置合作协议。楔状隙
江苏丹化自主研发的间接法技术,其600吨/年中试装置打通整个工艺流程后稳定运行1000小时,并已完成10万吨/年及20万吨/年的醋酸酯加氢制乙醇工艺包设计。据报导,醋酸酯转化率达到98%,乙醇选择性达到99%。
五、乙醇生产成本
1、发酵法成本
玉米乙醇(目前占市场的80%比例):生产1吨酒精需要3~3.05吨玉米,其他所需费用在1300元,其中包括水、电、人工和税票。副产品有饲料(DDGS)、杂醇油和二氧化碳。正常情况下,1吨酒精可副产0.8~0.85吨DDGS,0.003吨杂醇油。对于副产物二氧化碳,许多厂家直接排空,部分回收,根据原料气浓度不同,回收量也不一样。按照玉米2100元/吨计算,乙醇生产成本为7600元/吨。
木薯乙醇:生产1吨酒精需要木薯干2.8~2.85吨,其他所需费用在800元附近,其中包括水、电、人工、排污和税票。副产品有杂醇油、

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