第3讲 燃料乙醇
燃料乙醇制备与应用课件
05
燃料乙醇的环境影响与 可持续发展
CHAPTER
燃料乙醇的环境影响
温室气体排放
水资源消耗 土地利用变化
燃料乙醇的可持续发展策略
提高能效
通过改进生产工艺和设备，提高 燃料乙醇生产的能效，减少能源 消耗和温室气体排放。
开发可再生能源
利用可再生能源如太阳能、风能 等替代传统能源，减少对化石燃 料的依赖。
燃料乙醇制备与应用 课件
目 录
• 燃料乙醇概述 • 燃料乙醇的制备技术 • 燃料乙醇的生产流程 • 燃料乙醇的应用现状与前景 • 燃料乙醇的环境影响与可持续发展 • 燃料乙醇制备与应用的案例分析
contents
01
燃料乙醇概述
CHAPTER燃料乙醇Fra bibliotek定义与性质燃料乙醇定 义
燃料乙醇性 质
燃料乙醇具有高辛烷值、低污染物排 放等特点，是一种清洁、高效的能源。
生物柴油转化法
总结词 详细描述
化学合成法
总结词
通过化学反应将煤、天然气等化石燃料转化为燃料乙醇。
详细描述
化学合成法是一种间接制备燃料乙醇的方法。该方法利用煤、天然气等化石燃料 作为原料，通过一系列化学反应转化为燃料乙醇。化学合成法具有原料来源稳定、 工艺成熟等优点，但同时也存在能耗高、成本较高等缺点。
优化种植结构
通过优化种植结构，提高原料作 物的产量和品质，降低生产成本 和对环境的影响。
燃料乙醇的政策与法 规
政府支持政策
01
法规监管
02
国际合作与交流
03
06
燃料乙醇制备与应用的 案例分析
CHAPTER
某生物发酵法制备燃料乙醇的案例
总结词
详细描述
燃料乙醇技术讲座(二)燃料乙醇的生产方法
燃料乙醇技术讲座(二)燃料乙醇的生产方法燃料乙醇是一种常见的可再生能源，对于减少碳排放和保护环境具有重要意义。
在本文中，我们将为大家介绍燃料乙醇的生产方法。
燃料乙醇通常是由生物质或石油化工原料制成。
目前，生物质燃料乙醇的生产方法是最为成熟和广泛应用的。
生物质燃料乙醇主要由玉米、木薯、甜菜、红甜菜和其他淀粉质和糖类植物材料制成。
其制备方法可分为两种基本类型：一是糖类发酵法，包括口腔清洗(玉米、木薯)、硫酸水解(木薯、搽鼻、红甜菜)、酶解(甜菜)等方法；二是纤维素生物质制乙醇，通过热水预处理、酸碱处理及发酵来提取纤维素中的乙醇。
其中，口腔清洗法是一种最常见的生产方法。
其生产过程包括清洗、磨碎、酸化、发酵和蒸馏。
首先，将玉米或木薯粉末清洗干净，然后磨成细粉。
接下来，将粉末的PH值酸化至4-4.5，使其中的淀粉质和糖类顺利发酵，并在恰当的温度范围内进行发酵反应。
发酵结束后，需要进行蒸馏，以去除杂质和纯化乙醇。
相对于口腔清洗法，硫酸水解法更常用于处理木薯、搽鼻、红甜菜等杂能源原料。
其原理是使用硫酸将木薯中的淀粉水解成葡萄糖，成为发酵过程的葡萄糖溶液。
纤维素生物质制乙醇则是通过三步方法获得乙醇。
第一步是用热水预处理纤维素生物质，使其晶格结构松散，易于生物酶降解。
之后，加入硫酸等酸成分，使木质素溶解，并将纤维素降解。
第三步，进行发酵，利用酵母对糖类成分进行发酵，最终得到乙醇产物。
此方法具有非常重要的应用价值，既能有效利用大量的秸秆、木片等废弃物，同时也为多种产业提供了新的发展方向。
总之，燃料乙醇的生产方法众多，但都可以分为这些基本的类型。
这些技术的持续发展和优化，是燃料乙醇领域不断推进的重要环节。
燃料乙醇作为一种可再生能源，在现代社会中的应用越来越广泛。
在这个过程中，我们需要遵循一些原则和规则，以确保燃料乙醇的生产和使用是可持续和环保的。
在本文中，我们将分析燃料乙醇的相关数据，以了解其市场前景和生产技术性能的基本情况。
燃料乙醇
E90# E93#
种类
E95# E97#
乙醇汽油概述
一、 乙醇汽油介绍 性质： 性质： 1） （1）增加辛烷值 （2）增加雷德蒸汽压（RVP） ）增加雷德蒸汽压（ ） （3）减压蒸馏 ） （4）容水量 ） （5）影响乙醇汽油总体积 ）
乙醇汽油概述
二、燃料乙醇生产技术 合成法(即乙烯水合法) 生物法
增加慢性呼吸道 疾病的发病率， 导致酸雨的发生
引起损害神经系 统贫血等
我国发展乙醇汽油的必要性
二、面临环境保护的巨大压力
乙醇汽油与普通汽油燃烧结果比较
汽油的辛烷值增加１ 汽油的辛烷值增加１～２个单位 抗爆指数增加２ 抗爆指数增加２个单位 co排放量减少２５％～３０％ 排放量减少２５％～３０ 排放量减少２５％～３０％ 挥发性物质排放量减少１０ １０％ 挥发性物质排放量减少１０％ 碳氢化合物下降１０ １０％ 碳氢化合物下降１０％
油 碳 石 气 煤 能 核 其 然 他 天
石油 天然气 煤碳 核能 其他
2002年我国能源消费结构 图3 2002年我国能源消费结构
2002年国际能源机构成员国能源消费结构 图2 2002年国际能源机构成员国能源消费结构
我国发展乙醇汽油的必要性
二、面临环境保护的巨大压力
一方面，汽车市场蓬勃的发展相比；另一方面， 一方面，汽车市场蓬勃的发展相比；另一方面， 尾气污染正严重威胁着人们的健康。 正严重威胁着人们的健康。
（2）降低了炭烟生成的可能性。作为微粒核 心的炭烟，其生成条件是高温和缺氧，在均 匀可燃混合气中，缺氧不多则更多生成CO CO 很少生成炭烟，而汽油醇中含有氧，C/O比 较纯汽油小，所以生成炭烟的可能性就小。
（3）测量结果显示，烷烃和醇类生成臭氧的 活性（单位质量有机物生成臭氧的质量）较 低。 （4）由于乙醇的加入，使组分中的C/O减小， 也减少了CO排放量。
燃料乙醇简介演示
燃料乙醇的生产方法
01
02
03
发酵法
将淀粉质或糖质原料通过 酶解转化为葡萄糖，再通 过酵母发酵产生乙醇。
直接液化法
将木质纤维素原料通过高 温高压和催化剂作用直接 液化成乙醇。
气化合成法
将煤或天然气等化石燃料 通过气化转化为合成气， 再经催化剂作用合成乙醇 。
燃料乙醇的发展前景
政策支持
随着环保意识的提高和政 策的推动，燃料乙醇的需 求和市场将进一步扩大。
技术进步
随着技术的进步，燃料乙 醇的生产成本和存储运输 问题有望得到解决。
国际合作
国际合作有助于推动燃料 乙醇的研发和应用，共同 应对气候变化和能源安全 挑战。
04
燃料乙醇的生产与市场
燃料乙醇的生产情况
燃料乙醇作为化学原料
燃料乙醇可以转化为乙烯、乙酸等化 学原料，用于生产塑料剂
燃料乙醇具有较好的杀菌作用，可以用于消毒、杀菌。
燃料乙醇作为食品添加剂
在某些食品中添加一定量的燃料乙醇可以起到保鲜、防腐的作用。
03
燃料乙醇的优势与局限性
燃料乙醇的优势
可再生性
燃料乙醇燃烧后产生的二氧化碳可被生物吸收，实现碳循环，减少温室气体排放。
燃料乙醇的种类
第一代燃料乙醇
以玉米、甘蔗等淀粉质或糖质原 料通过发酵工艺制备，生产过程 中需要消耗大量粮食和水资源。
第二代燃料乙醇
以木质纤维素原料（如秸秆、木材 废弃物等）通过酶解和发酵工艺制 备，生产过程更加环保和可持续。
第三代燃料乙醇
交通燃料需求
随着环保意识的提高和可再生能 源的推广，燃料乙醇作为生物燃 料在交通领域的需求不断增长。
燃料乙醇技术讲座(三)燃料乙醇发酵技术
燃料乙醇技术讲座(三)燃料乙醇发酵技术燃料乙醇发酵技术是把利用微生物而产生的乙醇作为能源的过程。
在这个过程中，微生物会将各种转变成糖类的碳水化合物通过发酵转变成乙醇和二氧化碳。
一般而言，燃料乙醇发酵技术是通过酒精发酵把食品作物和作为饲料的粮食的典型氨基酸和糖转化成乙醇而形成的。
燃料乙醇发酵技术的基本过程是什么？- 收集可发酵的质料。
蔗糖、淀粉、纤维素、聚糖等是燃料乙醇发酵的基本原料。
一般可通过淀粉糖化来生产乙醇。
- 淀粉糖化：将淀粉分解成大量葡萄糖。
淀粉糖化后的基础即可用于常规的酿造酒精的方法，因为乙醇只能在物质转换成糖之后才能进行酵母发酵。
- 发酵：将淀粉糖化过程中产生的果糖和葡萄糖通过酒精发酵转化成乙醇。
这个过程不仅会产生乙醇，还可以产生糖醇、小分子的脂肪酸、香精油等。
- 提取乙醇：将发酵得到的乙醇从糟中提取出来，可以通过纯化和脱水过程极大地提高其纯度。
因为乙醇是水性的，所以乙醇往往在蒸馏的时候会与其他水溶液混合在一起，所以过程中需要使用脱水剂来分离乙醇和其他溶质。
- 再生副产品：燃料乙醇发酵后的副产品是一种大约拥有45%的剩余工程。
副产品中含有的酵母和能量还可以进行饲料和垫料的生产。
燃料乙醇发酵技术的应用燃料乙醇可以用于工业用途的能源，其中最常见的是用于代替汽油的清洁燃料。
燃料乙醇与汽油相比没有对环境造成的污染，在燃烧过程中可以减少大量有害物质的排放。
此外，燃料乙醇还可以作为燃气里的替代品。
由于燃气已经成为建筑物和工业设施的常规燃料，使用燃料乙醇替代燃气可以更好地保护环境，减少使用传统燃料所造成的污染。
再者，燃料乙醇不仅可以作为汽油的替代品，还可以作为液化气和天然气的替代品。
由于燃料乙醇原材料的来源可以是农产品和生物质残渣，因此它可以成为一种可再生的能源资源。
燃料乙醇还可以被作为氢气的源头。
氢气已被公认为是一种功能最强，最干净的新能源。
以乙醇为原料制取氢气可以确保成本低廉，同时可以把有害的碳排放降到最低。
燃料乙醇技术讲座_三_燃料乙醇发酵技术
·153·可再生能源Renewable Energy Resources第28卷第3期2010年6月Vol.28No.3Jun.20101乙醇发酵工艺按照发酵过程中物料所处状态，乙醇发酵方法分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法。
按照发酵醪注入发酵罐的方式，乙醇发酵的方式分为间歇式、连续式和半连续式。
固体发酵法和半固体发酵法主要采取间歇发酵方式；液体发酵法既可以采取间歇发酵方式，也可以采取连续发酵或半连续发酵方式。
1.1间歇式发酵间歇式发酵是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。
由于发酵罐容量和操作工艺的不同，间歇发酵有以下几种方法。
（l ）一次加满法将糖化醪冷却到27～30℃后，接入大约为糖化醪量10%的酒母混合均匀，经60～72h 的发酵即成熟。
此法操作简便，易于管理，但酒母用量大，适用于糖化锅与发酵罐容积相等的小型乙醇厂。
（2）分次添加法将发酵罐容积1/3左右的糖化醪入罐后，接入10%酵母进行发酵；2～3h 后，第2次加入糖化醪；再隔2～3h ，第3次加入糖化醪，直至加到发酵罐容积的90％为止。
此法适用于糖化锅容量小而发酵罐容量大的工厂。
（3）连续添加法先将一定量的酒母打入发酵罐，然后根据生产量，确定流加速度。
流加速度与酵母接种量有密切关系。
如果流加速度太快，则发酵醪中酵母细胞数太少，不能造成酵母繁殖的优势，易被杂菌所污染；如果流量太慢，会造成后加糖化醪中的支链淀粉不能被彻底利用。
一般应在接种酵母6～8h 将罐装满。
该法适合于采用连续蒸煮、连续糖化的乙醇生产厂。
（4）分割主发酵醪法将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3～1/2至第2罐，然后加新料将两罐补满，继续发酵。
待第2罐发酵正常，又处于主发酵阶段时，再分出1/3～1/2发酵醪至第3罐，并加新鲜糖化醪至第2、第3罐。
如此连续分割其他各罐，并将前面各罐发酵成熟的醪液送去蒸馏。
该过程可以省去了酒母的制作过程，但对无菌操作的要求高。
第3讲-燃料乙醇
nzymes (Cellulase & b-Glucosidase)
Plant Biomass
预处理
糖化
发酵
（水解）
ETHANOL
Section of a pine board
Somerville, 2006
3 nm Polymerized glucose
植物细胞壁
燃料
缓慢高成本步骤
“recalcitrance”
燃料乙醇：未加变性剂、可作为燃料用的无水乙醇（无水酒精）。
无水乙醇：原料经发酵、蒸馏、脱水后制得的水含低于0.5%（v/v）的 乙醇。
燃料乙醇与实用酒精有何区别？
对水分和杂醇的要求不同：在食用酒精生产中水和乙醇在蒸馏时产生共 沸，因此食用酒精中最多含有95.5%(m/m)的乙醇，并对杂醇含量进行 控制。而无水乙醇是采用其它方法将水含量脱到0.5%(v/v)以下的乙醇， 对杂醇含量控制不严。
Current
$0.194 $0.168
Mature
$0.083 $0.079
$0.00 Laser and Lynd, 2007
With Coproducts
Corn (dry mill)
With Coproducts
With Coproducts
Cellulosic Biomass
Consolidated Bio-processing, CBP
燃料乙醇为何要控制水分？
如果乙醇汽油与水接触，乙醇和水将从乙醇汽油中分离出来，产生分层， 使乙醇汽油不能正常燃烧。
车用乙醇汽油罐内侵入过多的水分，乙醇将会从汽油中分离出来，造成 相分离。出现这种情况时，油罐上层为组分油和少量的乙醇；下层由大 约20％的水、70％乙醇和10％的组分油组成。
燃料乙醇制备与应用
中国燃料乙醇产业面临主要问题
➢ 目前我国的燃料乙醇生产成本较高，企业不能完全通过生产燃料乙醇来盈 利，为鼓励燃料乙醇推广，国家对于批准生产的燃料乙醇企业实行定额补贴 政策。即免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%的消费税；企业生产 调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返；企业生产调配车 用乙醇汽油用变性燃料乙醇所使用的陈化粮享受陈化粮补贴政策；变性燃料 乙醇生产和调配、销售过程中发生的亏损实行定额补贴。 ➢ 纤维素酶的成本，是纤维素乙醇能否实现工业化生产的关键因素。目前全 世界只有两家企业能够生产用于纤维素工业化水解的酶，一家是丹麦的诺维 信,一家是美国的杰能科，后者2005年4月已经被丹尼斯克公司全资收购。两 家公司目前垄断着全球酶制剂市场份额的65%以上，并拥有全球最先进的研究 设施和菌种库。两家公司目前拥有近4000项专利，而且新型酶制剂开发路径 也被诺维信公司注册专利加以保护。
➢ 生物质含硫、含氮都较低，灰分含量也很少，燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料小得多，是一 种清洁的燃料。
➢ 生物质资源分布广、产量大，转化方式多种多样。 ➢ 生物质的分布比较分散，收集、运输和预处理的成本较高。
二、发展生物质能源的必要性
➢ 传统能源面临枯竭，开 发新能源已成为人类发展 中的紧迫课题。
生产工艺流程
第二代燃料乙醇生产技术
特点：
➢ 以木质纤维素质为原料
➢与第一代技术相比，第二代燃料乙 醇技术首先要进行预处理，即脱去 木质素，增加原料的疏松性以增加 各种酶与纤维素的接触，提高酶效 率。
◆ 预处理技术
生产工艺比较
燃料乙醇国内外发展概况
国家
原料
推广使用
使用的乙醇燃料
巴西
甘蔗
醇类燃料专业知识讲座
高压法与低压法旳比较：P68
4.3.4 粗甲醇精馏
❖ 对于生产燃料甲醇，粗甲醇精馏能够省略。
❖ 4.4 联醇工艺（合成氨厂联产甲醇）
C+S+H2O+O2+N2 H2S+CO+CO2+H2+N2
甲醇合成
脱硫 CO变换 脱碳
CO+H2O
Fe2O3 CuO
❖ 纯烧：需对汽油发动机作必要旳改造。
8. 车用乙醇汽油旳正确使用
构成: 无铅汽油 变性燃料乙醇（变性剂为2-5％无铅汽油） 添加剂（金属腐蚀克制剂）
变性燃料乙醇旳国家原则（P87） 车用乙醇汽油旳国家原则（P88）
9. 使用醇类燃料旳注意事项和常见问题 自学（P92）
2. 乙醇燃料旳生产
2. 乙醇燃料旳生产
2.1 发酵法
1）发酵法生产乙醇旳原料
❖ 含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； ❖ 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马
铃薯； ❖ 纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。(我国废弃
生物质资源量约相当于每年2-4亿吨原则煤)
目前，发酵法生产乙醇旳原料基本上属于前两 类。目前应大力发展和完善秸秆为原料旳乙醇 生产工艺。
C + H2O
CO + H2
CO + H2O Fe2O3 CO2 + H2
脱碳
（2）合理旳二氧化碳与一氧化碳百分比： a）合成甲醇原料气中应保持一定量旳二氧化
碳 ，一定量二氧化碳旳存在能增进锌铬催化剂与铜 基催化剂上甲醇合成旳反应速率，适量旳二氧化碳 可使催化剂呈现高活性。
b）在二氧化碳存在下，合成甲醇旳热效应比无 二氧化碳时仅由一氧化碳与氢合成甲醇旳热效应要 小，催化床温度易于控制，对预防生产过程中催化 剂超温及延长催化剂寿命是有利旳。
生物燃料——生物乙醇 ppt课件
乙醇产生途径
在微生物体内，葡萄糖转化的途径主要是酵解途径。酵解途 径是将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随生成能量形式ATP的过程。
在好氧有机体中，酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经三羧酸 循环被彻底氧化成CO2和H2O。
在厌氧有机体中，则把酵解产生的丙酮酸脱羧生成乙醛，乙 醛得到由酵解生成的NADH中的氢，就转化成乙醇。这个过 程就叫乙醇发酵。这个过程中涉及的酶被统称为酒化酶。在 此也可看出乙醇发酵是在厌氧条件下进行的。
由葡萄糖到乙醇的过程主要分成两个阶段，即糖酵解阶段和 丙酮酸转化为乙醇的阶段。在糖酵解阶段葡萄糖经过转化形 成丙酮酸。
酵母菌在无氧条件下，丙酮酸继续降解，生成乙醇，其反应
过程为，丙酮酸在Mg2+存在情况下，经脱羧酶的催化，脱羧
生成乙醛。乙醛在乙醇脱氢酶及NADH的催化下，还原成乙
醇。
CO2 丙酮酸脱羧酶 焦磷酸硫胺素, Mg2+ 丙酮酸
为了消化有机氮，许多酵母需要维生素（生物素、泛酸、硫 胺素等）。酵母不能同化蛋白质、甜菜碱、嘌呤和乙胺型胺 类等有机氮。肽是氨基酸链，介于氨基酸和蛋白质间，随着
乙醇生产对酵母要求
酵母的种类很多，能发酵产乙醇的菌株也很多，但是能应用 于生产的酵母菌株必须基本符合以下要求，即能快速并完全 将糖分转化为乙醇，有高的比生长速度，有高的耐乙醇能力， 抵抗杂菌能力强，对培养基适应性强，不易变异。对于糖蜜 发酵用酵母，除了以上特性外，还要具备以下性能，即要耐 渗透压能力强，耐酸耐温能力强，对金属特别是Cu2+的耐受 性强，并且产生泡沫要少。
酵母的生长条件
（1） 温度。酵母生存和繁殖的温度范围很宽，但是，其正 常的生活和繁殖温度是29—30℃。在很高或很低的温度下， 酵母的生命活动消弱或停止。酵母发育的最高温度是38℃， 最低为-5℃；在50℃时酵母死亡。
燃料乙醇PPT
3可作为新的燃料替代品 可作为新的燃料替代品
乙醇作为可再生能源,可直接作为液体燃料或者同汽 油混合使用,可减少对不可再生能源-石油的依赖,保障本 国能源的安全。
燃 料 乙 醇 优 点
4 可以减少矿物燃料的应用以及对大气的 污染
乙醇的氧含量高达34.7%,乙醇可以按较甲基叔丁 基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加 7.7%乙醇,氧含量达到2.7%；如添加10%乙醇,氧含量可 以达到3.5%，所以加入乙醇可帮助汽油完全燃烧,以减 少对大气的污染。使用燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油 添加剂,可消除空气中铅的污染；取代MTBE,可避免对地 下水和空气的污染。另外,除了提高汽油的辛烷值和含氧 量，乙醇还能改善汽车尾气的质量,减轻污染。一般当汽 油中的乙醇的添加量不超过15%时,对车辆的行驶性没有 明显影响,但尾气中碳氢化合物、NOx和CO的含量明显 降低。美国汽车/油料（AQIRP）的研究报告表明：使用 含6％乙醇的加州新配方汽油,与常规汽油相比，HC排放 可降低5％,CO排放减少21-28%，NOx 排放减少7-16%, 有毒气体排放降低9-32%。
经济效应
燃料乙醇生产，除了它本身的经济性及对农业、 燃料乙醇生产，除了它本身的经济性及对农业、能源的好 处之外，还有一些明显的关联经济效应。一方面， 处之外，还有一些明显的关联经济效应。一方面，燃料乙 醇有着巨大的环保效应，随着它的推广， 醇有着巨大的环保效应，随着它的推广，可以大量节省大 中城市治理空气污染的费用。 中城市治理空气污染的费用。北京市每年用于治理空气污 染的费用需十几亿元， 染的费用需十几亿元，而现在空气污染的主要来源是汽车 尾气。据环保部门监测，北京市空气污染60 70%是汽车尾 60尾气。据环保部门监测，北京市空气污染60-70%是汽车尾 气造成的。在其它方面投资治理费工、费时、费资金， 气造成的。在其它方面投资治理费工、费时、费资金，尾 气污染重点要在“ 上下功夫，只有这样针对性强， 气污染重点要在“油”上下功夫，只有这样针对性强，效 果才好。 果才好。单乙醇汽油一个措施就可使尾气污染减少三分之 一，而需要的补贴值只有1.5亿元左右。 而需要的补贴值只有1.5亿元左右。 1.5亿元左右
燃料乙醇的生产及应用概
燃料乙醇的生产及应用概括燃料乙醇是一种由可再生资源生产的燃料，一度备受关注。
其生产过程不仅可以减少环境污染，还可以降低能源安全风险。
燃料乙醇可以用作交通燃料，被认为是一种环保、可再生的替代能源。
燃料乙醇的生产过程燃料乙醇的生产主要是通过光合作用，将废弃物、农副产品等转化为可再生资源。
常用的废弃物包括玉米秸秆、稻壳等。
燃料乙醇的生产过程主要包括以下几个步骤：1. 原料预处理。
将废弃物打碎、过筛、干燥，使其易于转化。
2. 发酵。
将制得好的发酵剂加入发酵罐中，发酵时间通常为24至36小时。
3. 蒸馏。
将发酵后产生的液体通过蒸馏器蒸馏，产生乙醇。
4. 分离。
将生产出的乙醇与水分离，得到高纯度乙醇。
应用领域燃料乙醇在交通运输领域的应用越来越广泛。
其中，以E10为例，其组成为10%乙醇+90%汽油。
E10环保、经济，是目前世界上最广泛使用的燃料乙醇配方之一。
除交通运输领域外，燃料乙醇还可以用于一些化工和医药领域。
燃料乙醇的优点和挑战燃料乙醇具有以下优点：1. 安全性高。
燃料乙醇的燃点比汽油高，不容易爆炸。
2. 无毒害性。
燃料乙醇燃烧后不会产生有害物质。
3. 储运方便。
由于燃料乙醇是液态燃料，储运方便。
挑战：1. 生产成本高。
燃料乙醇的生产成本高于传统燃料。
2. 乙醇汽油混合比例限制。
由于车辆机制和燃料质量的问题，不同地区对乙醇汽油的混合比例限制不同。
3. 稳定性问题。
燃料乙醇的稳定性差，短时间内易于腐化和发黏。
结论燃料乙醇作为一种可再生资源，具有巨大的应用前景。
随着技术的不断进步和环保意识的不断提高，燃料乙醇将逐渐成为交通运输领域的主流燃料之一。
同时，我们还需要在生产成本、乙醇汽油混合比例限制和稳定性等问题上加以解决，以推动燃料乙醇的生产和应用。
燃料乙醇
一、主要国家燃料乙醇发展现状及前景
Company Logo
一、主要国家燃料乙醇发展现状及前景
世界燃料酒精产量 （百万升） 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
19 75 19 85 19 95 20 05
Brazil
USA
EU
Total
Company Logo
一、主要国家燃料乙醇发展现状及前景
美国是世界上开发利用燃料乙醇较早的国家之一， 燃料乙醇生产有近百年的历史。
1908 年， 美国人 Henry Ford 设计并制造了世界上第一台使用燃 料乙醇的汽车。 1930 年， 美国内布拉斯加州首次使用燃料乙醇与汽油混合燃料。 1979 年，美国国会制定并实施了燃料乙醇计划，开始大规模推广使 用含 10%（v/v）燃料乙醇的混合燃料（E10）。 2006 年 2 月，美国国会通过了一项可再生燃料能源标准（RFS）， 提出美国消费汽油总量的 50%都要掺入 10%燃料乙醇。 到 2012 年将增加到每年 2，691 万 t。
Company Logo
二、我国燃料乙醇发展基本状况
为解决我国目前面临的石油资源紧缺、环境污染严重等难 题。 在本世纪初，我国就开始进行生物燃料的科学研究 与开发利用工作。
2001 年，我国启动了“‘十五’酒精能源计划”，并要求在汽车运 输行业中推广使用燃料酒精。
2002 年 6 月，在河南省的郑州、洛阳、南阳和黑龙江省的哈尔滨、 肇东 5 个城市进行车用乙醇汽油使用试点。
Company Logo
化学合成法：用化学方法使乙烯与水结合生成的乙醇称之 为合成乙醇，以区别于用发酵法制取的乙醇。又分为乙烯 间接水合法和乙烯直接水合法。
燃料乙醇的原理
燃料乙醇的原理
燃料乙醇是一种由含有可发酵糖类的植物材料（如玉米、甘蔗、谷物等）经过发酵和蒸馏制得的液体燃料。
它通常被用作汽油的替代品，被混合进汽油中使用，以减少对化石燃料的依赖。
乙醇燃料的原理是基于其能够在引擎中燃烧释放能量。
在发动机中，乙醇与空气混合后被供到燃烧室。
与传统汽油不同的是，乙醇燃料在进入燃烧室之前需由电子喷射器喷洒进入气缸。
在气缸里，燃气混合物在高压和火花的作用下被点燃，发生燃烧反应。
乙醇的燃烧反应式如下：
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
乙醇燃烧产生的主要副产品是二氧化碳和水，这两种物质是相对环保的，不会产生较多有害气体和污染物。
此外，乙醇燃料在燃烧时释放的能量可以驱动发动机工作，使车辆得以运行。
相较于传统汽油，燃料乙醇具有一些优势和不足之处。
首先，乙醇是可再生的燃料，可通过农作物的种植得到。
其次，乙醇的燃烧过程中产生的二氧化碳可在农作物生长过程中被吸收，从而减少温室气体的排放。
但是，乙醇燃料的能量密度较低，汽车的续航里程会受到一定程度的影响。
此外，乙醇的生产和分布成本也较高，可能导致乙醇燃料的价格较高。
总的来说，燃料乙醇作为一种替代汽油的可再生能源，具有一
定的优势和局限性。
其使用能够减少对化石燃料的依赖，减少环境污染，但仍需解决成本和续航里程等挑战。
燃料乙醇法律规定(3篇)
第1篇随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，可再生能源的开发和利用成为各国政府关注的焦点。
燃料乙醇作为一种重要的生物能源，因其可再生、清洁、低碳的特性，在全球范围内得到了广泛的研究和推广。
在中国，燃料乙醇的生产和利用也受到了国家法律的严格规范。
本文将从燃料乙醇的定义、生产、销售、使用及法律责任等方面，对中国燃料乙醇法律规定进行详细阐述。
一、燃料乙醇的定义燃料乙醇，是指以粮食、薯类、玉米、甘蔗等生物质为原料，通过发酵、蒸馏等工艺生产的，可直接作为燃料或添加到汽油中使用的乙醇。
根据其纯度，燃料乙醇可分为无水乙醇、变性燃料乙醇等。
二、燃料乙醇的生产法律规定1. 原料来源《中华人民共和国可再生能源法》明确规定，燃料乙醇的生产原料应当来源于非粮食作物，如薯类、玉米、甘蔗等。
同时，鼓励利用农业废弃物、林业废弃物等非粮生物质进行燃料乙醇的生产。
2. 生产工艺燃料乙醇的生产工艺应符合国家环保标准，不得对环境造成污染。
生产过程中产生的废气、废水、固体废弃物等应进行处理，达到排放标准。
3. 生产许可证根据《中华人民共和国安全生产法》和《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》，从事燃料乙醇生产的企业应取得相应的生产许可证。
三、燃料乙醇的销售法律规定1. 销售主体燃料乙醇的销售主体为取得合法生产许可证的企业。
2. 销售渠道燃料乙醇的销售应通过正规渠道进行，不得非法买卖、运输。
3. 质量标准燃料乙醇的质量应符合国家标准，如GB25279《车用乙醇汽油》等。
4. 价格管理燃料乙醇的价格由市场供求关系决定，但政府可对价格进行必要的管理和调控。
四、燃料乙醇的使用法律规定1. 适用范围燃料乙醇可作为车用燃料，也可作为工业燃料、民用燃料等。
2. 使用标准车用燃料乙醇的使用应符合国家规定的掺混比例，如E10（汽油中乙醇含量为10%）等。
3. 加油站点要求销售燃料乙醇的加油站应取得相应的经营许可证，并符合国家关于加油站建设和管理的规定。
生物质能源-燃料乙醇
生产酒精的原料
原料種類
作物
糖質原料
甘蔗，甜高梁
澱粉質原料
小麥、玉米
纖維質原料
稻稈、舊報紙
藻類
綠藻、馬尾藻
.
Production capability for Ethanol is about 5.81 million ton in China. Fig: medium and large enterprise spatial distribution
.
我国从2001年开始推广“车 用乙醇汽油”。
.
酒精发酵罐
.
1、罐型
➢ 酒精发酵罐筒体为圆柱形， 低盖和顶盖均为碟形或锥形。
➢ 在酒精发酵过程中，为了回 收二氧化碳气体及其所带出 的部分酒精，发酵罐采用密 闭式顶有人孔，视镜及二氧 化碳回收管。
➢ 进料管接种管压力表和测量 仪表接口管等。
➢ 罐底装有排料口和排污口罐 身上下装有取样口和温度计 接中口对于型发酵罐。
乙酰木聚糖酯酶 Acetylxylan esterase
阿拉伯呋喃糖苷酶 Arabinofuranosidase
H OH
OCH3
H
OCH3
OH
.
纤维素
Cellulose
纤维素酶酵母
纤维素
Cellulose
CHO
H
OCH3
OH
外切葡聚糖酶 Exoglucosidase
纤维二糖水解酶 Cellobiohydrolase
内切葡聚糖酶 Endoglucsidase
纤维二糖酶 Cellobiase
CHO
H OH
OCH3
CHO
H
OCH3
OH
.
什么是燃料乙醇.燃料乙醇的原理
什么是燃料乙醇.燃料乙醇的原理燃料乙醇燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，可由再生能源生产。
最基本的是，乙醇从农作物如谷物生产酒精。
因为可以减少从国外进口能源的依赖。
100%的纯乙醇通常不用作汽车燃料，通常用无铅汽油掺混，这有利于：减少燃料费用，增加燃料的辛烷值，并减少了汽油的有害排放。
任何量的乙醇均可与汽油掺混。
与普通汽油功率油耗相比从机理讲：燃料乙醇的热值比汽油热值低，乙醇汽油因加入10%的乙醇，其热值理论上降低了3%，会使动力性能下降，但乙醇中含氧，使汽油中含氧量增加3.5%，将原汽油中不能完全燃烧的部分充分燃烧，提高了燃料的热值与功率，从而使油耗相应减少，两者相抵，使总体油耗持平或略有降低。
产品描述:用途：与汽油或柴油混配，作为汽车动力燃料。
燃料乙醇是未加变性剂、可作为燃料用的无水乙醇。
乙醇俗称酒精，是由玉米、小麦、薯类、糖蜜等为原料，经液化糖化、发酵、蒸馏而制成。
将乙醇进一步脱水为无水乙醇后，再加上适量变性剂（无铅汽油）形成变性燃料乙醇。
车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以一定的比例混配形成的一种新型汽车燃料。
由于乙醇是一种具有较高辛烷值的含氧化合物，按合适的比例调入汽油中，会提高汽油的辛烷值，降低汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放。
因此，世界上已有很多国家将乙醇作为汽油的调合组分，其中巴西和美国乙醇用量最大，巴西车用乙醇汽油中乙醇含量平均达22%（v/v），美国车用乙醇汽油中乙醇含量为10%（v/v）。
美国、巴西等国家推广使用燃料乙醇给国家带来了巨大综合效益：如在刺激农业生产、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油的依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气质量等方面，均为世界所公认。
目前，许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、印度、泰国、南非等国家均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。
目前，我国石油进口量约占使用量的20%，预计到2010年前后将达到40%，车用汽油年消耗量为6400万吨。
生物质燃料乙醇
+ 1、生物质 + 2、生物质燃料乙醇 + 3、生物化学法纤维素制备燃料乙醇
生物化学法纤维素制备燃料乙醇
+ 生物质是指利用大气、水、土地等通过光 合作用而产生的各种有机体，即一切有生 命的可以生长的有机物质通称为生物质。
消费的6%。美国2007年《能源法案》要求到 2020年乙醇产量达到360亿加仑（一种容（体）积单 位，1加仑(美)=3.785 411 784 升）。而由于原料的限制，
玉米乙醇的产量最多为150亿加仑。至少有210 亿加仑为其他原料乙醇，其中将有160亿来自 纤维素。
+ 在欧洲、加拿大等发达国家，纤维素乙醇的产
➢ 酶水解技术
a. 即纤维素酶水解
b. 酶反应条件温和，无剧毒副产物，糖化效 率高，可以和发酵过程耦合，是目前最有 优的纤维素水解技术
+ 用微生物将单糖降解为乙醇
+ 水解发酵二段法：将纤维素先用纤维素酶 糖化，再经酵母发酵成酒精。可以使水解 和发酵都达到各自的最适条件。
+ 关键步骤：生物质预处理、纤维素分解、 单糖发酵。
+ 稀酸处理法：稀酸在低温下处理木质纤维 素，降解半纤维素生成单糖和可溶性低聚 糖，提高原料的酶可及度及纤维素的可消 化性。
+ 将纤维素等多糖水解为单糖
a)酶水解技术
b)酸水解技术
酸对仪器的腐蚀性，使得仪器制造时对 材料要求高。而且水解产生的糖会进一步 水解或聚合，水解同时会产生一些抑制生 物生长副产物，给后续酒精发酵带来困难。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
蒸汽爆破设备
蒸汽爆破前后原料对比
Steam gun
Receiving vessel
料仓
处理后的玉米秆
稀酸辅助汽爆处理
• 与汽爆相同的温度和压力 • 添加下列物质促进效果
辛烷值 汽化潜热(kJ/kg)
3.971 0.7893
78.5 -114 1.2 111(RON) 904
汽油 C4-12烃合物
95—120 85—88 12—15
0 5.6—7.4 0.72—0.78 30—200
-57 0.65—0.85 91(RON)
297
辛烷值越高，抗爆性就越好，发动机就可以用更高的压缩比。这样既可
➢功能Functions:
➢降低原料尺寸Size reduction ➢降低结晶度Degree of crystallinity
➢高耗能过程High energy costs
辐射处理Irradiations
• 辐射Irradiation:
– γ射线辐射Gamma-ray irradiation – 电子束辐照Electron-beam irradiation – 微波辐照Microwave irradiation
燃料乙醇为何要控制水分？
如果乙醇汽油与水接触，乙醇和水将从乙醇汽油中分离出来，产生分层， 使乙醇汽油不能正常燃烧。
车用乙醇汽油罐内侵入过多的水分，乙醇将会从汽油中分离出来，造成 相分离。出现这种情况时，油罐上层为组分油和少量的乙醇；下层由大 约20％的水、70％乙醇和10％的组分油组成。
我国车用乙醇汽油的混配比例是多少？
sugars
enzyme chemical digestion pretreatments
Fermentation
Cellulose microfibril
ethanol
Cosgrove, 2006
Parallel strands of glucose polymers
1.预处理
木质素
纤维素
无定形区 结晶区
- Wet oxidation
- Ozone
木质素溶剂提取:
- Ethanol-water extraction
- Benzene-water extraction
- Ethylene glycol extraction
- Butanol-water extraction
- Swelling agents
联合生物加工工艺：利用一种微生物在同一个反应器中 完成纤维素酶制备、纤维素糖化及乙醇发酵的全过程
纤维乙醇生产工艺进展
纤维素酶制备 O2
SHF
SSF
O2
SSCF O2
CBP
纤维素水解（糖化）
己糖发酵
戊糖发酵
_____________
SHF: Separate hydrolysis & fermentation SSF: Simultaneous saccharification & fermentation
Saccharification and fermentation
12%
Cellulase Distillation and Solids
Recovery
Wastewater Treatment
9% 10% 4%
4%
Boiler/Turbogenerator
Utilities
4%
Storage
1%
(0.20)
6% 2%
22% 41%
提高乙醇浓度
11%
CBP工艺后提高乙醇浓度
6%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
成本降低幅度
CBP面临的难题及解决方向：
目前仍没有发现一种天然微生物能同时具备高效降解纤维素和高选择 性生产乙醇的能力, 这已成为发展CBP 技术所需解决的关键问题
利用基因工程技术, 对现有微生物进行基因重组是解决该问题的有效 途径。
SSCF: Simultaneous saccharification & co-fermentation
CBP: Consolidated bioprocessing
技术进步对成本的影响
提高水解效率
3%
纤维素酶负荷减半
13%
消除预处理 联合生物加工CBP C5 & C6 糖的同时利用
增加发酵产率
爆破:
- Steam, Ammonia, CO2, SO2 , Acids
碱处理: - NaOH, NH3, (NH4)2SO3 酸处理:
- Sulfuric, Hydrochloric &
Phosphoric acids
气体处理: - ClO2, NO2, SO2 氧化:
- Hydrogen peroxide
Plant Biomass
预处理
糖化
发酵
（水解）
ETHANOL
能源植物：玉米、柳枝稷、白杨
纤维乙醇成本构成
折旧费 电网电费
原料费 工厂电费
工艺电费 固定成本
(0.30)
Biomass Feedstock
Feed Handling
5%
Pretreatment / Conditioning
18%
原料分散---集运增加成本 组分复杂---必先预加处理 多酶体系---效率亟待提高 戊糖难用---酵母先要改造
美国玉米用途
Source: Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation
nzymes (Cellulase & b-Glucosidase)
预处理 半纤维素
预处理的目的:
将纤维素从木质纤维素结构中释放出来:
脱除或水解半纤维素 脱除木质素
降低纤维素的结晶度 为酶提供足够多的可及面
脱除抑制物
预处理方法
物理方法
化学及物理化学方法
生物方法
粉碎:
- Ball milling - Two-roll milling - Hammer milling - Colloid milling - Vibro energy milling
(0.10)
-
0.10
0.20
0.30
NREL Analysis
33%
0.40
Fermentable Carbohydrate Cost ($/kg)
玉米乙醇与纤维乙醇成本对比
$0.30
$0.25
$0.20 $0.15
$0.152 $0.148
$0.10
$0.05
Enzyme Operating (non-enzyme) Capital (non-enzyme) Feedstock
提高发动机功率，增加行车里程数，又可节约燃料。
3. 乙醇生产工艺流程
Pretreatment
Biomass
Hydrolysis
Ethanol
Fermentation
Distillation
淀 粉 原 料 乙 醇 生 产 工 艺 流 程
木质纤维素原料
木
质
纤
预处理
维
素
原
水解糖化、发酵和蒸馏
料
乙
醇 生
• 水解作用的产生是由于乙酸等羧酸的生成 • 优点:
– 不需添加化学品No addition of chemicals, – 处理后不需要中和No neutralization afterward, – 对反应器无腐蚀No corrosion-resistant materials for reactor, – 可以跟木质素分离方法结合Could be combined with e.g. a delignification
Current
$0.194 $0.168
Mature
$0.083 $0.079
$0.00 Laser and Lynd, 2007
With Coproducts
Corn (dry mill)
With Coproducts
With Coproducts
Cellulosic Biomass
Consolidated Bio-processing, CBP
我国虽然对E7.7、E10、E15不同变性燃料乙醇含量的车用乙醇汽油进 行了试验工作，但为了在推广应用时便于管理和监督，参照美国经验， 只推广使用E10一种车用乙醇汽油。
乙醇汽油的排放属性如何？
车用乙醇汽油能够降低HC和CO的排放，其中CO的排放可减少近30％， 虽然NOX的排放略有增加，但汽车尾气的排放总量减少。
燃料乙醇与汽油有何区别？
Energy content
汽油 100%
乙醇 67%
生物柴油 86%
燃料乙醇与汽油有何区别？
性质 化学式 相对分子质量 碳(%) 氢(%) 氧(%)
乙醇 C2H5OH
46 52.5 13 34.8
C/H 密度(20℃)(kg/L)
沸点(℃) 凝固点(℃) 粘度(20℃)(mPa·s)
燃料乙醇：未加变性剂、可作为燃料用的无水乙醇（无水酒精）。
无水乙醇：原料经发酵、蒸馏、脱水后制得的水含低于0.5%（v/v）的 乙醇。
燃料乙醇与实用酒精有何区别？
对水分和杂醇的要求不同：在食用酒精生产中水和乙醇在蒸馏时产生共 沸，因此食用酒精中最多含有95.5%(m/m)的乙醇，并对杂醇含量进行 控制。而无水乙醇是采用其它方法将水含量脱到0.5%(v/v)以下的乙醇， 对杂醇含量控制不严。
nzymes (Cellulase & b-Glucosidase)