乙醇的生产工艺总结

第二章乙醇生产工艺总结

按原料分类，乙醇的生产工艺可分为生物法和化学合成法两类，各生产工艺分析如下。

2.1 生物法制乙醇技术

生物法制乙醇，俗称酿酒，以淀粉质或糖质为原料，经发酵、蒸馏及脱水等工序后制得乙醇。此技术由最初提倡消化陈化粮（以玉米、小麦等陈粮为原料生产乙醇）的第1代技术，由于国家政策的影响，新增粮食制乙醇项目被叫停，逐步发展至以木薯为原料的第1.5代技术，目前已发展至以纤维素（秸秆、玉米芯等）为原料的第2代技术。国家乙醇汽油全部采用生物法乙醇，并且由10家企业定点生产燃料乙醇。

2.2化学合成制乙醇技术

化学合成乙醇技术主要分为六种技术路线，分别是①合成气直接催化法、②甲醇羰基化法、③醋酸加氢、④醋酸酯加氢、⑤二甲醚羰基化、⑥微生物发酵，如下图所示。

煤（合成气）制乙醇不同艺路线图

2.2.1 直接催化法

以煤气化制取合成气（CO+H2），再由合成气通过催化作用一步直接合成乙醇。此工艺工艺流程短，原子利用率高，是一种最为简单的乙醇合成工艺，采用铑基、Cu-Co基、Zn-Cr基或者MoS2基催化剂都不能得到单独的甚至以乙醇为主的产物，产物中存在大量的烷烃、醛、酮、酯等副产物，乙醇收率低，设备容易腐蚀，一直难以实现大型工业化。

国内在这方面主要的研究机构有中科院大连化物所和中科院山西煤化所。大连物化所研发的贵金属铑基催化剂对C2+醇的选择性只有50%，工业化运行不理想。目前大化所与江苏索普集团正在进行1万吨/年中试项目。

2.2.2甲醇羰基化法

合成气通过净化和变换合成甲醇，然后与CO羰基化制得醋酸甲酯，醋酸甲酯加氢制乙醇。此工艺流程短、反应温

和、对设备腐蚀小、投资低、部分采用贵金属催化剂，成本有所降低。

2.2.3醋酸加氢路线

合成气通过净化和变换合成甲醇，然后与CO羰基化制得醋酸，醋酸通过催化剂直接加氢制乙醇。此工艺流程短、能耗低，但需要采用钌基贵金属催化剂，碘甲烷与醋酸对设备的腐蚀等问题，投资较大。目前塞拉尼斯27.5万吨/年乙醇项目投产，大化所与江苏索普集团进行3万吨/年中试。

2.2.4 醋酸酯加氢路线

在醋酸的基础上通过与甲醇（乙醇或丙烯）酯化生产醋酸甲酯（醋酸乙酯或醋酸异丙酯），然后再加氢制乙醇。此工艺使用铜基催化剂，但流程长、能耗相应较高。目前大化所与江苏凌凯公司30万吨/年醋酸-丙烯酯化加氢制乙醇和异丙醇项目已投产。

2.2.5二甲醚羰基化路线

合成气制甲醇后脱水制二甲醚，二甲醚再与CO羰基化生产醋酸甲酯，然后加氢制乙醇。目前大连化物所与延长石油已建成10万吨/年煤制乙醇项目并投产，生产出无水乙醇，但生产中存在催化剂寿命短、负荷较低，故障频繁等问题。此工艺成本约4300元/吨，为大化所今后主要研究与推广的方向。目前，正在建设的项目有：延长中科50万吨/年乙醇，新疆天业120万吨/年煤制乙烯，河南义马60万吨/年乙醇。

2.3 微生物发酵法

合成气微生物发酵法制乙醇技术，其生产工艺是将煤气化产生的粗合成气经过简单处理，通入发酵塔进行微生物发酵，出发酵塔的粗乙醇再经过精馏和脱水得到无水乙醇（含量99.5%以上）。此工艺具有常温低压、流程短、选择性高、转化率高、成本最低的优势被重点关注。

国内合成气发酵制乙醇技术由美国塞纳达、巨鹏生物、首钢朗泽在推广。美国塞纳达2009年已经完成1万吨/年中试数据采集与工程化放大工作，正在进行12万吨/年工业化建设；巨鹏生物采用城市垃圾作为原料，在美国佛罗里达州建有2.4万吨/年乙醇装置，正在与潞安集团合作建设20万吨/年工业尾气制乙醇示范项目，一期2万吨已开工在建；首钢朗泽建成4.5万吨/年转炉煤气微生物发酵制乙醇项目，已被河北发改委核准进入燃料乙醇系统销售。

2.4乙醇产业各技术路线竞争力分析比较

综合来看，生产乙醇技术路线众多，各路线反应条件、原料消耗、投资、生产成本等各不相同，因此制定乙醇产业各技术路线分析表，具体如下。

表6 生物法制乙醇技术路线分析

表7 煤制乙醇各技术路线生产（变动）成本分析

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生物法制乙醇的物耗成本均在5700元/吨以上，以目前乙醇的市场价格5000~5500元/吨来说，采用生物法制乙醇技术成本较高，随着国家对G1代、G1.5代生物制燃料以后的补贴取消，以及对粮食燃料乙醇征收5%的消费税，此技术已经满足不了市场的需求，生物法乙醇企业普遍处于亏损状态。

煤制乙醇技术的生产成本在4000~6000元/吨之间，相比于生物法技术具有更强的竞争力。其中，从反应条件来看，合成气微生物发酵法属于常温常压工艺，对设备、管道、阀门等要求最低，不需要变换和脱硫装置，固定投资费用最小；从催化剂来看，合成气微生物发酵法采用天然微生物细菌，属于环境友好型，后期节省了固废处理费用；从物料消耗来看，直接催化法和微生物发酵法消耗最少，但直接催化法投资巨大，且乙醇选择性低，不存在竞争性。

综合完全成本来看，微生物发酵法的吨乙醇产品完全成本较低，投资最低，并且首钢朗泽已被河北发改委核准燃料乙醇资质，相比煤制乙醇来说，微生物发酵制燃料乙醇前景更加广阔。