[00966614]木薯非粮燃料乙醇成套技术及工程应用

该项目属于可再生清洁能源技术领域。中国石油资源短缺，发展可再生能源势在必行。燃料乙醇是迄今为止最为成功的液体替代运输燃料。到2009年底，世界燃料乙醇年产量已达到6220万吨，主要以玉米、甘蔗等作物为原料，原料资源制约着产业发展，采用非粮原料成为燃料乙醇产业发展趋势。木薯作为重要的非粮原料，种植不与粮争地，可以大规模种植，经济上可行。国家“可再生能源发展规划”明确鼓励以薯类作物、甜高粱茎秆等非粮生物质为原料的燃料乙醇生产。该项目开展之前，中国尚未完全掌握木薯燃料乙醇生产关键技术及装备，亟待在原料多元化、关键单元技术创新、过程强化与系统集成、节能减排并实现清洁生产等方面实现突破。项目运用当代生物化工领域的先进技术手段及方法、当代传质理论、计算流体力学及系统工程理论及方法，实现了燃料乙醇关键技术创新与系统集成，形成了木薯非粮燃料乙醇成套技术。该项目是国家发改委批准的第一个实施国家非粮生物能源战略的示范工程和技术创新项目，主要科技创新点如下：1．开发并应用了木薯原料多级淘洗除沙等前处理技术、适应于大规模生产的层流液化技术、酒母梯度扩培及复合酵母技术，实现了木薯燃料乙醇同步糖化浓醪发酵技术的工业应用。发酵醪酒分≥14%(v/v)，废醪排放量减少约27%。2．建立了木薯燃料乙醇生产全流程数学模型及专用数据库，发明并应用了高温喷射与低能阶换热集成、三效热耦合精馏及与精馏过程耦合的分子筛变压吸附脱水等多项节能技术，能耗降低约40%。3．建立了废醪液分离及消化过程数学模型，开发了全糟厌氧与清液厌氧协同处理、好氧污泥高温减量化等废醪液处理工艺，实现了木薯燃料乙醇的清洁生产。4．建立了大型发酵罐等关键设备的流体力学模型及CFD计算方法，提出了放大规律，开发、设计并制造出3400立方米侧入式搅拌发酵罐，开发了高效复合内件及抗堵型塔板并应用于燃料乙醇生产过程，实现了过程强化与集成。5．提出了燃料乙醇精制流程中挥发酸变化机理及分布规律，形成了催化反应精馏脱酸技术，淘汰了当前普遍采用的加碱工艺，实现了燃料乙醇脱酸技术的绿色化。建成了广西中粮年产20万吨非粮木薯燃料乙醇示范装置并于2007年12月投产。项目带动了在瘠薄土地种植木薯近90万亩，农民每年可增收约4.3亿元；生产燃料乙醇新增效益2.55亿元；新增税收7470万元；配制的乙醇汽油在广西区封闭运行，替代了10%的汽油资源，并降低了碳氢和碳氧化物排放，产生了显著的社会效益。项目获授权专利20项，其中发明专利15项。获省部级科学技术奖一等奖2项、中国专利优秀奖、天津市专利金奖。项目形成的技术在中粮集团、中石油、中兴能源等多个燃料乙醇项目中应用。作为平台技术推动了中国薯类、甜高粱茎秆和纤维素等非粮燃料乙醇牛产技术的发展。国家能源局组织的项目技术后评价认为：“该项目在木薯燃料乙醇领域总体技术处于国际领先水平，具有示范作用，建议推广使用。”