纤维素乙醇范文第1篇

关键词：纤维素乙醇；木质纤维素；产业化；生物精炼；乙醇联产

abstrct：with the energy crisis and environmental problems? becoming increasingly prominent， world energy development is entering a new period .that is, the world is experiencing the revolution that the energy? is being restructured from fossil energy consumption to focusing mainly on the renewable energy revolution. cellulose ethanol is been the best alternative liquid fuel and industrial biotechnology research focuses on ecological benefits. in this paper, the authors summarize the status of cellulose ethanol at home and abroad, and analyz the impact? factors? affecting cellulose ethanol industry development and the development trend of the cellulose ethanol industry .

key words：cellulose ethanol ;lignocellulose; industrialization ;bio-refining ;co-production of ethanol

0引 言

能源问题是当今世界各国都面临的关系国家安全和 经济 社会 可持续发展的中心议题，已经成为全球关注的焦点。因此，人们开始把目光转移到有利于社会可持续发展的可再生能源体系。专家认为，生物质资源转化体系是引领第三次世界能源革命的技术平台。在此背景下，燃料乙醇已经被视为替代和节约汽油的最佳燃料，其高效的转换技术和洁净利用日益受到全世界的重视，已经被广泛认为是21世纪发展循环经济的有效途径。

在 中国 ，燃料乙醇的主要原料是玉米和小麦。随着燃料乙醇的快速发展，原料问题日益突出，成为制约燃料乙醇发展的瓶颈；另外，以粮食作物为原料的燃料乙醇产业发展还有可能引发国家粮食安全问题。因此，中国政府提出生物乙醇坚持非粮之路，即“不与人争粮，不与粮争地”。经济分析显示，中国发展纤维素乙醇有更大的优势。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，也是当前利用率最低的资源，是各国新资源战略的重点。中国可利用的木质纤维素每年在7亿吨左右，这些丰富而廉价的 自然 资源主要来源于农林业废弃物、工业废弃物和城市废弃物。所以，纤维素乙醇是未来发展的必然方向。

1木质纤维素原料组成及性质

木质纤维素是由纤维素、半纤维素、木质素和少量的可溶性固形物组成。纤维素大分子是由葡萄糖脱水，通过β-1,4葡萄糖苷键连接而成的直链聚合体。在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。只有在催化剂的作用下，纤维素的水解反应才显著进行。常用的催化剂是无机酸或纤维素酶，由此分别形成了酸水解和酶水解工艺。半纤维素是由不同的多聚糖构成的混合物，这些多聚糖由不同单糖聚合而成，有直链也有支链，上面连接有不同数量的乙酰基和甲基。半纤维素的水解产物主要有己糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、戊糖和阿拉伯糖等几种不同的糖。半纤维素的聚合度较低，相对比较容易降解成单糖。二者的水解机理可以用下列方程式简单地表示：

(c6h10o5)n + nh2onc6h10o6

(c5h804) n + nh2onc5h10o5

2国外纤维素乙醇的研究与 应用 现状

随着 现代 工业的迅速发展，大规模开发利用作为清洁能源的可再生资源显得日益重要。许多国家都制定了相应的开发研究计划，例如：美国的“能源农场”、巴西的“酒精能源计划”、印度的“绿色能源工程”和日本的“阳光计划”等发展规划。其它诸如丹麦、荷兰、德国等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。

自1973年世界石油危机后，巴西就实施了“国家乙醇生产计划”，主要依靠本国丰富的甘蔗资源，积极 发展 燃料乙醇产业， 目前 已经发展320多家燃料乙醇生产 企业 ，1400万吨/年的乙醇生产规模。大部分企业实行燃料乙醇和糖联产。美国在燃料乙醇的生产上仍然是世界乙醇生产的领头羊，在将纤维素转化为燃料酒精的 研究 、生产和 应用 方面也走在世界的前列。美国加州大学berkeley分校采用的流程是纤维素水解与发酵同步进行，该工艺以粉碎的玉米芯为原料，再用稀酸水解，将半纤维素水解成木糖等产物。该流程的酸水解是连续进行的，反应器中的纤维原料含量为5%，玉米芯水解率达40%，水解液中糖为2.6%，然后采用多效蒸发器浓缩至糖浓度为11%再进行发酵。美国维吉尼亚州立大学利用80%的浓磷酸循环使用进行木质纤维素“溶解性分离”的研究，然后经纤维素酶水解，得到较纯的葡萄糖，其得率达到35%。瑞典隆德大学karin ohgren等研究了将蒸汽爆破预处理后的玉米秸秆进行同步糖化与发酵的工艺研究，试验结果表明，发酵结束后乙醇达到25g/l。

近年，随着纤维乙醇技术的快速发展，一些大公司开始计划建造较大规模的试验性工厂。美国的gulfoil chemical公司建成了可处理1t/d纤维废料的中试车间，年产纯乙醇2亿升，乙醇产率为27.7%。加拿大的iogen生物技术公司，在渥太华开设了以麦秸为原料的3.2万加仑/年纤维素乙醇厂，采用稀酸结合蒸汽气爆预处理半纤维素，随后用纤维素酶水解，分离后的液体进行木糖和葡萄糖联合发酵。经评估，其生产成本比谷物乙醇高出30%～50%。

3国内纤维素乙醇研究与应用现状

我国在纤维素乙醇技术开发上也取得了一些重要进展。浙江大学主持的“利用农业纤维废弃物代替粮食生产酒精”的项目已在河北完成中试生产，以玉米芯为原料，乙醇产率为22.2%（w/w）。南京林业大学建立了玉米秸秆间歇蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取纤维乙醇的中试装置。水解得率为71.3%，还原糖利用率和乙醇得率分别为87.17%和0.43%。华东理工大学于2005年已建成了纤维乙醇600吨/年的示范性工厂，以废木屑为原料，以稀盐酸水解和氯化亚铁为催化剂的水解工艺以及葡萄糖与木糖的发酵，转化率达到了70%。河南农业大学利用黄胞原毛平革菌和杂色云芝的复合预处理，对选择性降解木质素的能力和 规律 进行了试验研究。生物降解后原料水解率达到了36.67%。山东大学微生物技术国家重点实验室主要开展“纤维素原料转化乙醇关键技术”研究。对纤维素酶高产菌的筛选和诱变育种、用基因手段提高产酶量或改进酶系组成、纤维素酶生产技术等研究。吉林轻 工业 设计研究院“玉米秸秆湿氧化预处理生产乙醇”在实验室规模为10l发酵罐条件下，经湿氧化预处理和酶水解后酶解率86.4 %；糖转化为乙醇产率48.2 %。

近年来，以河南天冠集团和中粮集团为代表的几家大型燃料乙醇生产企业，与高校联合进行纤维素乙醇的工业化技术的探索性研发。目前，河南天冠集团将建成300吨/年的乙醇中试生产线，原料转化率超过了16%。中粮集团于2006年在黑龙江肇东启动建设500吨/年纤维素乙醇实验装置。吉林九新实业集团建立了3000吨/年的玉米秸秆生产纤维乙醇示范性工厂。

迄今为止，全世界已经建有几十套纤维质原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或小试生产线。纤维燃料乙醇在国内外研究正步入一个新的 时代 ，在一些关键技术上取得了重要的进展，并建立了多个示范性工厂。但整体上，由于在纤维素酶生产技术、戊糖己糖发酵菌株构建等方面还没有取得根本性的突破，所以距离纤维素乙醇的产业化还有一定的距离。

4 影响 纤维乙醇产业化的主要因素

近年来，国内外对利用木质纤维转化乙醇进行了大量的研究， 工艺路线已经打通，但当前要想实现工业化生产，在原料收集、预处理、糖化、发酵和精馏各工艺过程中还存在着制约纤维素乙醇生产的 问题 ，主要表现为以下四个方面

（1）木质纤维素原料分散，季节性强，尤其是农作物秸秆。

（2）木质纤维素预处理技术有待进一步优化和提高。由于天然纤维素原料的结构复杂的特性，使得其纤维素、半纤维素和木质素三者不能有效分离；另外伴随产生一些中间副产物，实验表明，这些物质抑制酵母的生长和代谢，最终 影响 乙醇产率。

（3）缺乏高效的纤维酶菌株，现有的纤维素酶制剂效果较低，使得酶解糖化 经济 成本较高，当前生产一吨纤维乙醇需要酶制剂成本在2200～2600元。

（4）缺乏能够同时高效利用戊糖和己糖的发酵菌株。在木质纤维水解中，其中有相当比重的木糖（葡萄糖/木糖约为2）。因此，戊糖的利用是影响纤维乙醇综合成本的关键一项。

5未来纤维素乙醇产业化 发展 趋势

目前 ，国外纤维素乙醇产业化的 研究 已经成为了热潮，正步入一个关键时期， 中国 在这方面也有良好的基础。为了使纤维素乙醇尽早地实现产业化，除了以上几项关键技术进一步解决好外，还应当借鉴石油化工的经验，坚持走生物精炼和乙醇联产的模式，尽可能地最大提升和拓展底物的各组分的经济价值，也许是促使纤维素乙醇产业化的重要途径。

尽管木质纤维素原料本身非常廉价，但是将其转化成乙醇的工艺过程非常复杂，需要大量的能耗。这主要是由木质纤维素自身的结构特性决定的，而得到的目标产物是经济附加值并不很高的乙醇，致使单位乙醇的经济效益并不具备较强的市场优势。而生物精炼和乙醇联产模式就打破了原来由生物质生产单一产品的观念，实现原料充分利用和产品价值最大化，就是所谓的“吃干榨净”，正如目前的利用粮食生产乙醇一样。例如，利用玉米同时生产燃料乙醇、玉米油、蛋白粉、高果糖浆、蛋白饲料和其他系列产品，这样提升了整个工艺产品的经济附加值，同时取得良好的经济效益和 社会 效益。同样利用木质纤维素的三大类组分也可以衍生出多种产品。例如：目前，大多的木糖醇厂主要是利用玉米芯中的半纤维素生产木糖醇，结果剩下大量的木糖渣（主要是纤维素和木质素），如果进行联产模式，将剩下的纤维素与木质素进行组分分离，分别生产纤维乙醇和优质燃料或木素磺酸盐，就有可能进一步提升产品的综合效益。

综上所述，中国应该利用纤维素乙醇作为主要的生物能源，加快以纤维素乙醇为核心的综合技术开发，尽早实现其产业化发展的目标。相信经过“十一五”计划的实施，中国在利用纤维素废弃物制取燃料乙醇方面，必将取得更大的进展，为缓解液体燃料短缺、促进环境保护和社会可持续发展等方面发挥重要作用。

参考 文献

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纤维素乙醇范文第2篇

《财经》记者获悉，研发中心将以推动中粮集团纤维素乙醇的发展为主要任务。在此之前的5月27日，中粮集团宣布与中石化、丹麦诺维信公司(Novozymes)联手打造中国规模最大的纤维素乙醇工厂。新工厂将于2011年正式投建，规模为1万吨／年。

中粮集团科学研究院副院长兼生化研发中心总经理郝小明透露，中粮集团的万吨级纤维素乙醇项目，国家能源局会给予10％的资金补助。该项目的前期投资是2.7亿元，这意味着2700万元的政府补助。

燃料乙醇是明显受政策驱动的行业，2007年后，由于政策转向，一度火爆的燃料乙醇产业陷入停顿。国家能源局此举，让整个行业的前景再度变得光明起来。

中粮集团早在2006年即涉足乙醇行业，至今已投入逾百亿元资金，2009年乙醇产量为84.6万吨，几乎占全国产量(172万吨)的一半，但均为粮食和木薯乙醇。按中粮集团的规划，2020年纤维素乙醇的产量将达到百万吨级。

6月29日，中粮集团董事长宁高宁对《财经》记者表示，中粮一直致力于突破纤维素乙醇的技术瓶颈，中粮希望纤维素乙醇成为下一代能源。

纤维素乙醇上台

作为一种可再生能源，乙醇最广泛和最新的用途是和汽油调配形成车用燃料，即乙醇汽油。目前，中国试点推广的E10乙醇汽油，就是在汽油中掺入10％的乙醇而成。专家认为，推广乙醇汽油不但可减少石油消耗，还可减轻环境负担。在很多国家，乙醇汽油都被推崇为走向能源独立的“国产入场券”。

中国推广乙醇的最初设想出现在1999年，当时，连年的粮食大丰收使得时任总理朱基将粮食称为“甜蜜的负担”，这促使中国思考如何在粮食与能源之间搭建桥梁。

2001年，国家五部委颁布《陈化粮处理若干规定》，规定陈化粮主要用于生产乙醇、饲料等，并批准建立四家乙醇企业：丰原生化(000930.SZ)、中粮生化能源(肇东)有限公司(前身为华润酒精，下称中粮生化)、吉林燃料乙醇公司(下称吉林乙醇)、河南天冠集团。

2003年年末，中央政府针对四家乙醇企业制定了五年补贴计划：2004年企业每生产1吨乙醇可享受2736元补贴，此后逐年降低，到2006年降为1373元(2007年，财政部又制定《生物燃料乙醇弹性补贴财政财务管理办法》，不再实施固定补贴，转而实行弹性补贴政策)。

得益于政策扶持，乙醇产业当红一时。众多企业参与其中，而中粮集团最为强势。通过或并购或入股，中粮染指四家定点企业中的三家――全资拥有中粮生化、控股丰原生化、入股吉林乙醇。

但好景不长。陈化粮很快消耗殆尽，企业不得不加入抢购玉米、小麦的行列。四家定点企业中，丰原生化、中粮生化和吉林乙醇均以玉米为乙醇主要原料，河南天冠集团则以小麦为主要原料。

很快，燃料乙醇被指责为“与民争粮”“与粮争地”“消耗的资源比提供的能源还多”。

乙醇企业另一个受人指责之处是生产成本过高，严重依赖财政补贴。

以玉米为例。目前玉米市场价每吨价格在1900元－2000元，按生产1吨乙醇消耗3，3吨玉米计算，1吨乙醇仅玉米的成本就达6270元－6600元，再加上其他成本，成本超过8000元。

丰原生化是上述四家定点企业中惟一的一家上市公司。2009年丰原生化全年净利润2.52亿元，而国家补贴额为8.83亿元，补贴额是利润的2.7倍。

2007年，乙醇的发展形势急转直下。当年6月，政府停止审批粮食乙醇项目。

显然，当务之急是发展非粮乙醇和降低生产成本。

2008年年初，中粮集团的20万吨木薯乙醇项目正式投产，这是中粮集团第一个、亦是中国惟一一个非粮乙醇项目，负责运作此项目的广西中粮生物能源有限公司(下称广西中粮)成为中国第五家乙醇定点生产企业。

然而广西中粮的发展同样难言顺利。6月27日，广西中粮副总经理任连彬对《财经》记者坦言，公司目前仍未盈利，原因同样是原料(木薯)价格过高。中粮集团曾计划在广西再建一个30万吨的木薯乙醇项目，但时至今日尚未启动。此外，虽然木薯和玉米、小麦相比，已属“非粮”，但仍有“与粮争地”的问题。

“中国适合种植木薯的地方有限，且能种植木薯的地方也可以种植玉米、小麦等，还是涉嫌“与民争粮”。中国农村能源行业协会生物质能专业委员会秘书长肖明松接受《财经》记者采访时强调：“目前的共识是，再用玉米这类粮食作物发展乙醇肯定不行了，木薯这类非粮作物也只能是一种过渡性原料。今后的发展方向只能是用纤维素生产乙醇。”

肖明松介绍，中国拥有发展纤维素乙醇的原料优势。纤维素广泛分布于农作物秸秆、皮壳当中，价格低廉。

农业部的数据显示，中国每年可利用的秸秆资源量为6亿-7亿吨，除了喂养牲畜和秸秆还田，多余的秸秆即可用来生产乙醇。在目前的技术条件下，大约5吨7吨秸秆可转化为1吨乙醇。

“真正有意义的就是发展纤维素乙醇。”生化工程国家重点实验室副主任陈洪章告诉《财经》记者。陈1985年即开始投身纤维素乙醇的研究，是该领域的权成。在他看来，目前我国掌握的纤维素乙醇技术并不比国外落后，技术一旦进一步突破，最终的产量可能比玉米、木薯所生产的乙醇之和还要多。

但正是因为受制于技术瓶颈，纤维素乙醇的成本远高于粮食及木薯乙醇，这使得目前全球范围内均未能实现纤维素乙醇的商业化生产。

降低成本是关键

目前看来，在纤维素乙醇技术的探索上，中粮集团在国内企业中走得最远。

2006年4月，中粮集团在黑龙江肇东投资兴建了一个500吨／年的纤维素乙醇试验装置。该装置当年10月投料试车成功。据《财经》记者了解，该试验装置最初的生产成本高达2万元／吨，随后成本逐步下降，目前最低能控制在6000元7000元／吨。

利用纤维素生产乙醇一般要经过原料预处理、发酵、乙醇粗提、乙醇精提和成品燃料乙醇五大工艺流程。目前，中粮集团的多项技术已接近国际先进水平。以500吨／年的纤维素乙醇试验装置为例，其多项关键技术指标在行业内均处于领先地位，比如纤维素转化率超过了90％、半纤维素转化率超过95％、糖转化率超过85％等。

被中粮集团寄予厚望的万吨级纤维素乙醇项目将于2011年三季度在黑龙江投建，中粮作为投资方负责投资，中石化作为终端销售渠道辅助，诺维信为工厂提供技术支持。各方对具体投资比例避而不谈，但这种强强组合值得期待。

中粮集团内部人士预估，该项目成本可能在8000元-9000元之间。

其中酶(用于将纤维素转化为糖)的成本最高，为2400元左右(占总成本30％)；原料成本2100元左右(占总成本26％){水电约占2000元(占总成本25％)；人员工资和设备折旧等1500元左右(占总成本19％)。

按现行政策，乙醇是以90#汽油出厂价的91.11％卖给中石油或中石化，后者再以90％汽油加10％乙醇混配销售给终端消费者。也就是说，没有政府补贴的话，纤维素乙醇的成本只有降到汽油的九成以下，才有利可图。目前，90＃汽油出厂价在7000元／吨左右。

显然，对纤维素乙醇而言，8000元／吨的成本，还是太高了。

“我们有很大的信心，将万吨级纤维素乙醇项目的成本做到和汽油出厂价相当的程度。中粮上一个项目会经过非常严格的评审和论证，只有有了充足把握才会去做。”面对《财经》记者的疑问，郝小明如是作答。

按规划，中粮集团万吨级示范项目成功后，会进一步扩大规模，以真正实现商业化生产。“这是一个革命性的项目。”郝小明说，“项目成功后，中粮集团会进一步扩大规模，上马5万吨项目，从而真正实现商业化。”

过去几年，主管部门对纤维素乙醇难言热情，核心原因就是生产成本太高，补贴负担过重。“发展纤维素乙醇是方向，也是共识。”6月21日，发改委能源研究所副所长王仲颖接受《财经》记者采访时强调，“只要企业能将成本降下来，国家愿意给政策支持。”

商业化前景趋明朗

“之前业内普遍预测纤维素乙醇会在2015年实现商业化，现在看来，这个时司很可能会提前。”中国农村能源行业协会生物质能专业委员会秘书长肖明松乐观预计。

纤维素乙醇的高成本，很大程度上在于生产过程中所用酶的成本过高。今年5月底，丹麦诺维信宣布，公司已开始向市场供应诺纤力赛力二代(CeliicCTec2)酶产品。“新的酶只占纤维素乙醇成本的30％左右，而以前酶最高时占成本的80％以上。”诺维信研究发展中心高级总监吴文平告诉《财经》记者。

中粮集团即将投建的万吨级纤维素乙醇示范工厂使用的酶正是诺纤力赛力二代。《财经》记者获知，按照中粮集团和诺维信签署的相关合作协议，未来酶的成本仅占总成本的20％左右。这意味着每吨800元左右的成本下降。

中粮人士还向《财经》记者透露：目前的技术水平，7吨秸秆方能制成1吨纤维素乙醇。很快，中粮将做到5吨秸秆制1吨乙醇，从而将成本再降低600元。到2015年，中粮将实现商业化生产纤维素乙醇。

目前，除了中粮集团，河南天冠集团、山东龙力公司、山东泽生公司均在积极研制纤维素乙醇。国外则以美国Poet公司、加拿大logen公司为代表。

Poet公司同样使用诺维信提供的酶，目前该公司的实验装置已能将纤维素乙醇生产成本控制在2.35美元／加仑(约合5330元／吨，相当于国内90#汽油价格的七成五)。

山东泽生公司总经理庞建向《财经》记者介绍，公司早在2004年即意识到纤维素乙醇大有可为，并于2006年上马了一个3000吨／年的纤维素乙醇示范项目。因为没有补贴，这个项目一直亏本。但庞建仍然表示，乙醇是公司的核心战略业务，“我们不会放弃，一直有扩大产能的计划。”

和山东泽生类似，河南天冠集团也在积极谋求产能扩张。“我们下一步计划在南阳建立一个纤维素乙醇的产业群，总产能将达到12万吨／年。”天冠集团总工程师杜风光告诉《财经》记者。

多位接受《财经》记者采访的人士均表示，纤维素乙醇实现商业化生产，还需要扩大乙醇汽油的试点范围，否则将出现有产品无市场的局面。

中国正式推广乙醇汽油是在2002年年初。当时河南省的郑州、洛阳、南阳及黑龙江省的哈尔滨、肇东等五城市成为首批试点，这些地区禁止销售普通汽油。2004年2月10日，试点扩大，黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽五省全省被列入新的试点范围。此外，湖北省九个地市、山东省七个地市、江苏省五个地市、河北省六个地市也成为局部试点城市。但此后再未有新的城市入选试点。

“中国发展新能源特别需要政府在研发方面的大力支持，这不仅可以省掉每年几十亿元的专利使用费，更为重要的是能帮助中国在垒球竞争中赢得优势地位，并彻底改变中国的节能减排形势。”埃森哲大中华区能源业战略咨询负责人杨葳对《财经》记者表示。

根据埃森哲的研究，乙醇属于新能源中的“革命型技术”能源，一旦“技术获得突破，将大大改变新能源行业的竞争格局。”

当然，除了纤维素，乙醇还有别的技术方向。

6月20日，宝钢、中科院与新西兰LanzaTech公司签订了“利用钢厂尾气生产乙醇”技术商业化战略合作意向书。按照协议约定，宝钢将与合作单位共建生物能源研发中心，并在中国建立第一个商业化、大规模利用钢厂尾气生产燃料乙醇的工厂。

纤维素乙醇范文第3篇

关键词：燃料乙醇 市场 建议

1.燃料乙醇市场供应现状及预测

2006年我国着手调整燃料乙醇的发展模式，2007年国务院叫停粮食乙醇项目；鼓励发展以甜高粱茎秆（东北、山东等劣质土地资源丰富的地区）、薯类作物（广西、重庆、四川等地）及纤维素等非粮生物质为原料的燃料乙醇。 在国家发改委的布局下，燃料乙醇的产量呈几何增长。2003年全国的产量只有7万吨，2004年达到20万吨，在扩大试点后的2005年达到75万吨，2006年达到133万吨，2007年达到145万吨，2008年达到165万吨，2009年达到171万吨，2010年燃料乙醇的产量大约175.7万吨。2010年我国燃料乙醇生产企业基本情况见表1。

目前，许多地方计划上非粮燃料乙醇项目，未来几年新、扩建燃料乙醇项目有八个项目，包括中石化海南椰岛项目、中石化江西东乡项目、中粮集团、湖北金龙泉啤酒集团公司与中石化荆门分公司合股投资、四川宜宾项目、湛江燃料乙醇项目、云南新鑫燃料乙醇项目、浙江舟山生物燃料乙醇项目情况见表2。如果以上项目能如期完成，预计2015年我国燃料乙醇的生产能力将达到325万吨/年，其中，非粮燃料乙醇的生产能力将达到161万吨/年。

2.燃料乙醇市场消费需求现状及预测

根据《车用乙醇汽油扩大试点工作的实施细则》要求，本着先试点后推广的原则，国家在部分省份试点地区已基本实现车用乙醇汽油替代普通无铅汽油。从2008年4月15日起，广西壮族自治区开始在全境封闭销售、使用车用乙醇汽油。

我国借鉴国外的经验，选择不改变汽车供油装置，不影响动力性能E10车用乙醇汽油，即国内的乙醇汽油是由燃料乙醇与普通汽油按照体积比1:9的比例调和。2008年我国汽油消耗量约为6500万吨，以10%的比例混配，燃料乙醇需求量超过600万吨，另外，汽油销量每年以6.1%的速度增长。自推广车用乙醇汽油以来，燃料乙醇的进出口都很少，可忽略不计，燃料乙醇的消费量即为产量。2009年我国燃料乙醇消费量149.3万吨，和需求量600万吨相比，供需缺口达到将近450万吨。据国家规划，2020年生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨。由此可见，燃料乙醇产业在我国市场前景广阔。

3.我国燃料乙醇发展建议

3.1我国燃料乙醇发展政策建议

针对我国燃料乙醇发展中存在的问题，建议国家相关部门从产业起步到形成，研究制定促进产业发展的优惠政策、财税扶持政策；对燃料乙醇生产原料产地进行合理规划，支持原料生产和农村产业经济发展，鼓励和支持农村利用低质地，就近开发利用非农田种植能源作物，收集利用农业物秸秆、林地及木材加工剩余物，确保资源稳定供应。

建立有效的燃料乙醇生产技术标准，制定产品设备可靠性标准、规范及测试程序，加大力度规范市场。对工厂布局要综合考虑原料资源、产地、集散运输、燃料厂附近油品销售市场范围等因素，因地制宜选择最经济合理方案。

3.2我国燃料乙醇产量发展规划建议

近期内，以木薯等非粮食淀粉为主生产乙醇，主要通过改进淀粉糖化技术、提高发酵水平，改进乙醇分离工艺；甜高粱是高产能作物，可以作为理想的乙醇生产原料，但因其转化为乙醇的技术需要进行示范工程建设后尽快实现商业化生产；加紧研发纤维素乙醇发酵技术，到2015年后开始用农林废弃物类木质纤维素试商业化生产燃料乙醇。

2010年-2015年，700万吨乙醇/年。

原料：薯类为主，甜高粱、菊芋、甜菜以及甘蔗等。

技术：常规淀粉乙醇生产技术、先进固体发酵及改良的液体发酵。

2015年-2020年，200万吨乙醇/年。

原料：秸秆类农林废弃物。

技术：酶水解纤维素的生化转化技术，或气化后化学合成乙醇的热化学转化技术。

理想目标：到2020年达到2500万吨乙醇/年生产能力。

保守目标：到2020年达到1000万吨乙醇/年生产能力。

3.3我国燃料乙醇技术研发动向建议

技术进步在燃料乙醇产业推广过程中发挥着至关重要的作用，技术改进使美国玉米乙醇、巴西甘蔗乙醇成本基本与汽油价格持平。

3.3.1非粮作物原料生产乙醇技术

目前广西中粮木薯装置成熟醪乙醇浓度已经达到14%，先进的高浓度液化技术和同步糖化浓醪发酵技术可使成熟醪乙醇浓度18%-21%，提高了装置产能，也减少了后续生产的能耗和水耗，是将来木薯乙醇重点研究方向之一。另外通过发酵和精馏过程中换热网络集成技术和新型塔件技术，对生产工艺能量优化配置、提高利用效率。

3.3.2甜高粱原料生产乙醇技术

一是借鉴巴西成熟的甘蔗乙醇生产工艺-甜高粱茎秆液态发酵；二是固态发酵研究，把重点放在工程放大、生产过程连续性、设备自动化方面。

3.3.3木质纤维素乙醇

木质纤维素生产乙醇技术难度大，目前世界上还尚未实现工业化生产，主要有酸法和酶法两种工艺，目前酶解纤维素乙醇技术面临三大技术瓶颈：高效生物质预处理技术；低成本纤维素酶的生产技术；高耐受性的代谢C5产乙醇的微生物菌种。

木质纤维预处理技术主流工艺有稀酸蒸汽汽爆工艺和氨法氨爆预处理工艺，两者都取得实质性进展，纤维酶技术，美国杰能科和诺维信两家酶制剂公司大力研究，成果显著。诺维信筛选复配制出新的酶制剂，提高酶系的降解能力，秸秆乙醇用酶的成本降低至原来的1/30。

纤维素乙醇发酵工艺最可行的是联合生物加工工艺，该工艺可将纤维素酶、水解、发酵组合在一步里完成。

由于国内在预处理技术等方面已经取得一些进展，但尚未取得根本性突破，据理性估测，中国纤维素乙醇形成规模化生产至少还要3-5年，目前，对于纤维素乙醇应该加大科研力度而非产业化开发力度。

参考文献：

纤维素乙醇范文第4篇

乙醇是生物质液体能源物质的主要形式,也是化石燃料最可能的替代品。目前乙醇的工业制造已经十分成熟。例如以淀粉类和糖类作为发酵原材料,采用微生物法发酵生产乙醇是一项成熟的技术。另外,用木纤维素材料包括秸秆等农业废弃物,城市固体废弃物、办公废纸、杂草、锯末等以及市政废水中的固体部分等进行乙醇生产的研究也已经有很多相关的文献和材料。本文简单介绍了乙醇的发酵工艺,着重对于乙醇的纯化过程经行了化学工程分析。

1. 乙醇发酵工艺简介

发酵方式有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵、同步糖化发酵法(SSF法)、非等温同步糖化发酵法和固定化细胞发酵法(NSSF法)。这里只介绍典型的SSF法和NSSF法。

SSF法:当纤维素生物质作为原料的时候,纤维素酶对于纤维素生物质的水解被水解产物——葡萄糖和纤维二糖所抑制,从而发展了同步糖化发酵法。同步糖化发酵法是将酶水解和乙醇发酵结合起来,在同一发酵罐中进行,而且因发酵罐内的纤维素水解速度远低于葡萄糖消耗速度,从而使葡萄糖的浓度保持很低。乙醇对于纤维素酶的抑制作用不如纤维二糖和葡萄糖的抑制作用大,所以水解的同时将糖转化成乙醇会为动力学方面创造有利条件,并且会提高纤维素酶的效率。

NSSF法:ZHANGWEN WU 等于1998 年提出了利用非等温同步发酵法(NSSF法)生产乙醇的工艺流程。这个工艺流程包含一个水解塔和一个发酵罐,不含酵母细胞的流体在两者之间循环。该设计使水解和发酵可在各自最佳的温度下进行,可消除水解产物对酶的抑制作用,但显然也增加了流程的复杂化。

2. 乙醇纯化的化学工程分析

传统的从发酵液中分离乙醇-水混合液一般分两步:先用普通精馏方法得到质量分数为92.4%的乙醇,再用共沸精馏、萃取精馏、液液萃取、吸附或其它方法得到无水乙醇。但是,但由于溶液较高的蒸发热,精馏在操作过程中需要很高的能耗;并且随着原料中乙醇浓度的提高,精馏塔中回流比必须相应地提高,进一步提高了成本。

新型的乙醇纯化方法包括萃取法、超临界流体法和渗透蒸发膜分离法。萃取法使用多种溶剂从低含量乙醇的水溶液中萃取乙醇,但其所使用溶剂大多具有毒性容易造成环境污染。超临界二氧化碳和乙烷作溶剂分离乙醇-水溶液,由于乙醇在气相相对较低的溶解性,超临界流体法被认为是一种较好的方法。而NaA-沸石膜蒸发分离乙醇-水,120 ℃下可生产530 L/h 浓度高于99.8%的乙醇。这部分的工艺几乎等同于化学工程的分离工艺技术,而这些化工分离工程技术趋于成熟,因而可完全加以应用。 另一方面,传统的分离经历了几十年的研究和发展,技术上已经比较成熟,但并不意味着它们不再发展,无论在理论上、设备的结构和效率上,仍在不断有所创新,目前呈现出分离与反应过程耦(增加化学作用对分离过程的影响)、分离过程的集成以及多场耦合等趋势。一种新的乙醇除水技术路线,采用了反应+精馏同时进行的方式除去乙醇-水共沸物中的水。

3. 存在问题及相关措施

科学家在泡罩塔中研究了加入乙酸钾萃取精馏乙醇-水共沸物的过程,结果表明加入少量的乙酸钾即可消除共沸点。CaCl2 的加盐萃取精馏过程与使用苯、戊烷、二乙酯的共沸精馏过程和使用乙二醇和汽油的萃取精馏过程,结果表明以CaCl2为盐的加盐萃取精馏过程优于其它技术。从降低能耗角度而言,加盐萃取精馏更适用于从发酵液中制得无水乙醇;与只用乙二醇的萃取精馏相比,溶剂比减少了75%~80%,塔板数大幅度减少,能耗显着下降,然而加盐萃取精馏中盐的加入,不可避免导致对设备的腐蚀,盐有时会从溶剂中析出,使管道堵塞,这都是目前亟待解决的问题。

乙醇纯化过程中,各种单元操作的模拟,其分离过程的耦合可以采用商品化的流程模拟软件(如Aspen Plus,Pro Ⅱ等)。然而这些商品化模拟软件在进行过程设计时,一般采用“二步法”。而采用该种方法设计操作困难,耗时耗力,各种单元操作方式通常依靠经验决定,不属于真正意义上的过程合成或集成。在乙醇的纯化中,工程模拟的重点在于根据指定条件对各种单元操作和分离流程耦合筛选。这就要涉及到人工智能方面的理论,无疑当采用专家系统后,计算机本身就是一个经验丰富的工程师,它能够根据人设定的要求(目标函数),自动选择合适的流程组合,而不在需要工程师去依靠经验来选择流程、确定工艺了。这方面的研究对于进一步优化乙醇分离无疑是十分有利的,具有重要意义。

纤维素乙醇范文第5篇

工业革命以来,化石资源一直是人类的主要能源和化学品资源。然而地球上可利用的化石资源非常有限。乐观估计,石油资源(包括新发现的石油和油砂储量)将在100年内消耗殆尽。然而地球上的生物质资源其生产周期在1月到80年不等,相对于化石资源,却是可再生的,合理使用,可实现长期可持续性经营。可中列出了主要生物质的再生循环周期。地球上植物生物质或木质纤维素生物质(Ligno-cellulosicbiomass)总年生产量为1700亿吨,其中森林面积约占地球面积的9.5%、陆地面积的32%,年生产量最大,约为730亿吨,约占总的木质纤维素生物质的42.9%;其次是草类木质纤维素生物质,其年生产量为187亿吨,约占总木质纤维素生物质的11%。生物质精炼技术(BiorefineryTechnolo-gy)是最大化地利用生物质资源,将其转化为各种生物质产品和能源等技术,可实现生物质能源、生物质材料、生物质化学品、生物质燃料与生物质之间的可持续循环,是一项高效率、低成本、绿色无污染的技术;采取能量和碳元素的“捕捉-释放”的使用方式,不会额外增加大气环境的CO2排放量,减缓地球气温变暖速度,同时满足人们当前对化学品、材料和能源等各方面的需求,符合可持续发展的要求,目前主要包括生物发酵、提取分离、绿色制浆、热解、气化等技术。近年来,北美森林工业面临巨大的挑战,有多方面原因:高昂的能源费,不断增加的纤维成本,未得到充分更新的老化设备。北美森林工业的领导者们正在寻求创造性的措施以重振该工业,综合林业生物精炼工厂(IntegratedFor-estBiorefinery,IFBR)工厂对他们来说无疑是个很好的选择,过去的几年中呈现了勃勃生机。美国纽约州立大学环境科学与林业科学学院(SUNYESF)、缅因州州立大学化学与生物工程系等研究单位提出了IFBR的概念,对传统的漂白硫酸盐浆厂进行改变,使之不再仅仅局限于生产纸浆和与其相关的纸产品,还将生产具有更高附加值的生物产品,诸如乙醇、有机聚合物、碳纤维和内燃机燃料等。这种新型工厂将以木材为原料,生产出多种生物制品和能源。是SUNYESF提出的生物精炼工厂的流程图。中黑体表示的该工厂可能生产的产品或副产品。其主要特征如下:(1)在制浆前先从木片中抽提出半纤维素,再转化成乙醇和糖基聚合物,进一步生产各种化学品;(2)将黑液和树皮废料等生物质进行气化以提供能源(电力、蒸汽)和可制造燃液的合成气;(3)沉析出的木质素制取聚氨酯、胶粘剂、或表面活性剂等化学品;(4)保留生产本色纸浆或漂白木浆。传统制浆造纸企业是一些以大量生产传统产品,如纸浆、纸板或其他纤维素产品的企业,其特点是输入的原料量和化学品很多,所消耗的能源巨大,输出品单一,对生态环境的负面影响大。由于优良制浆造纸原料的短缺,石油等传统资源价格的持续上涨,劳动力成本的上升,以及全球化竞争所带来的巨大压力,传统制浆造纸企业面临着前所未有的困难,将原木仅仅转变成基于纤维素的制浆造纸产品的这种老的商业模式已不适用,而充分利用生物质资源生产多种产品的综合林业生物质精炼工厂将呈现良好的发展前景。

2造纸工厂改造为综合生物质精炼工厂的原理

植物生物质(或木质纤维素)主要由纤维素、半纤维素和木质素三种主要基本成分和少量挥发性抽出物组成。现代造纸工厂主要通过蒸煮(例如化学制浆)和化学与机械结合的方法(例如机械制浆)将木材或其它植物纤维(例如竹材、苇、麦草等原料)分离成单根纤维即纸浆的过程。化学制浆过程中,木质素从纸浆中分离出来,脱除的木质素进入液相(黑液),通过碱回收系统回收能源和化学品(主要是NaOH和Na2S);制得的纸浆纤维(主要成分是纤维素,还含少量木质素和半纤维素)进入后续纸品生产系统,木片中大部分半纤维素在蒸煮时进入液相,少量随纸浆纤维进入后续工序。生物质主要组分在造纸工厂和IFBR工厂的转化路线。中实线箭头表示现在造纸工厂的工艺路线,其设备系统和工艺技术已经相当成熟。虚线表示综合生物质精炼工厂新增的产品路线。对现有造纸工业的设备系统进行适当改造就可以做到半纤维素、木质素、纤维素和挥发性抽出物的分离。在木片进行硫酸盐制浆前,使用近中性或酸性的水基抽提技术(Water-basedExtraction),可以做到将大部分的半纤维素从木片中抽提出来。DrvanHeinigen等人(美国缅因州立大学化工系)提出使用近中性的水基抽提技术,可以从木材组分中抽提出大约10%的木材物质(主要是半纤维素),抽提液通过微生物发酵可以用来生产乙醇和乙酸产品。NikolaiDeMartini等人(美国乔治亚技术学院造纸科学技术研究所)使用1%硫酸对木材原料进行抽提,可以抽提出约10%~18%的木材组分用于生产乙醇产品。水基抽提后对木材的制浆漂白性能不仅没有不良影响,还可以对制浆系统带来积极的作用[4]。水基抽提加制浆造纸的综合生物质精炼工厂在美国已开始投资运作。纸浆纤维(化机浆除外)主要成分是纤维素,可以使用生物技术生产乙醇。这样造纸工厂转化IFBR工厂就面临是否保留纸浆生产的争议。从目前北美情况看,考虑到成本和经济效益,一般认为IFBR工厂的新生物产品应由半纤维素和木素转化而来,而不是立即停止纸浆生产,将纤维素亦转化为新生物产品。但研究人员没有停止将纸浆转化为生物质燃料的积极尝试。TsutomuIkeda等人(日本林业和林产品研究所木材化学实验室)通过碱预处理,脱除木片中的木质素,通过生物技术生产生物燃料。纤维素是一种由单一葡萄糖基通过β-O-4甙键连接的天然长链高分子均聚物。通过机械或酶处理方法,似乎纤维素长链断开联结键生成葡萄糖单糖似乎非常简单,但事实并非如此。自然选择的结果,形成了以纤维素和木质素结合为主要结构的生物材料,具有较高的抗拒生物菌酶的降解能力,否则树木易倒伏或木质植物长不高。但目前为止,把纤维素中的六碳葡萄糖结构通过生物技术转化为乙醇的经济型路线仍然是重要的研究课题。其原因有:(1)植物生物质个体组织结构复杂;(2)木质素的存在大大降低了生物发酵时微生物和酶的作用效果。用植物纤维素生产乙醇比用谷物生产乙醇成本要高很多。

3造纸工厂改造为综合林业生物质精炼工厂的几种模式

木材造纸工厂改造为林业生物质精炼工厂有三种类型:(1)首先对木片进行酸性或碱性预抽提,抽提液经进一步分离和水解为易于生物发酵的糖类物质,抽提后的木片进入传统造纸工厂的制浆漂白生产系统;(2)使用传统造纸工厂的制浆系统首先对木片进行脱木质素,然后纸浆进行水解和发酵,生产乙醇等生物质燃料和化学品;(3)对木质纤维素生物质进行分级利用,通过预抽提分离出半纤维素物质,水解发酵生产乙醇、乙酸和其它化学品,然后对抽提后的木片进行用制浆方法分离出木质素,分离出的木质素生产表面活性剂等化学品;脱除木质素后的纸浆纤维进行水解和发酵,生产乙醇等燃料和化学品。

3.1近中性预抽提模/制浆模式

近中性预抽提模式其特点是,进行硫酸盐制浆之前先抽提出半纤维素,抽提液经过蒸发、水解、分离、发酵和蒸馏,用于生产乙醇和乙酸,在生产纸浆产品的同时生产来源于半纤维素的副产品。该模式的技术路线是木片原料首先使用3%NaOH进行预抽提,然后使用12%NaOH制浆获取造纸纸浆。其具体工艺条件如下:抽提用碱量3%NaOH(有效碱,以Na2O计),AQ0.05%,160℃,110min,H因子700小时,蒸煮用碱量12%(有效碱,以Na2O计),硫化度30%,温度170℃,液比1/4.5,H因子800小时。木片抽提在汽蒸罐中进行,大约10%的木材组分抽提出来。抽提液(160℃,0.76MPa)进入闪蒸罐进行蒸发,回收蒸汽,降低温度至130℃和0.14MPa。离开抽提罐时抽提液中可溶固含量为8.5%。抽提物在多效蒸发系统中进一步蒸发。其中碳水化合物使用硫酸进行水解。硫酸酸水解pH为1,水解温度126℃。由于乙酸和糖醛酸的质子化和碳酸盐的消耗,硫酸的添加量为2.84%,水解时间为1.3h,以彻底分解木聚糖低聚物(xylo-oligomer)。木质素则被彻底沉淀出并通过过滤除去。接着使用一套专利液-液抽提设备分离乙酸、糠醛和混合液中痕迹量的甲醇。使用该技术,乙酸和糠醛的回收率约90%,抽提出的乙酸和糠醛通过精熘进一步提纯后供市场销售。在液-液抽提(乙酸和糠醛回收)后,用生石灰对抽提液进行石灰化,调节pH至近中性,便于乙醇发酵。石灰同时作为灭菌剂使用。Ca2+离子沉淀SO2-4,作为石膏(CaSO4.2H2O)析出,降低SO2-4离子浓度至发酵菌能够忍受的浓度水平,石膏通过过滤方法去除。在发酵步骤,使用E.Coli(KO11)进行发酵,五碳和六碳有机物可以同步发酵;使用E.ColiB,葡萄糖醛酸可以发酵为乙酸和乙醇。用于转化糖组分为乙醇的微生物现场制备。糖和葡萄醛酸转化为乙醇和乙酸的理论转化率达90%,发酵后的乙醇经过预精熘到50%的纯度,进一步精熘到95%的纯度(水、乙醇的共沸物浓度),通过分子筛技术,浓缩至99.9%的浓度作为成品出厂。近中性预抽提及制浆模式的优点:(1)对照传统硫酸制浆(制浆条件:15%NaOH(EA,以Na2O计),硫化度30%,AQ0.05%,液比1/4.5,170℃,H因子1500小时),纸浆的强度和得率没有明显差异;(2)预抽提使用中性条件,直接使用硫酸制浆碱回收工序中的绿液,白液使用量的降低,降低了碱回收系统苛化工序的负荷,同时因为黑液中有机物的含量的减少,降低了碱回收炉的负荷,可以提高工厂的制浆能力。(3)增加了新的有机物(糖类)物质流,用于生产生物质燃料和可持续化学品,可以为企业带来额外的收益。近中性预抽提模式使用连续生产工艺,可以利用工厂原有的传统浸渍器改造成预抽提设备。纸浆得率和质量保持不变,碱回收炉和石灰煅烧炉降低负荷20%。据测算设备的投资回报率为7.1%~13.0%。酸性预水解/制浆模式的流程见,其特点是在制浆之前使用少量的硫酸对木片原料进行预水解。使用1%硫酸在130℃对火炬松木材火炬松(loblollypine)进行水解抽提,抽提时间根据欲达到的抽提程度而定。抽提液用石灰中和,移除石膏和乙酸。对液相溶解糖类物质进行发酵,发酵液使用硫酸盐浆生产系统的蒸汽进行精熘,发酵残余物在多效蒸发器中进行浓缩,在碱回收炉中燃烧回收热值。酸预水解抽提制浆生产纸浆和乙醇技术面临如下挑战:(1)生产的乙醇产量偏小;(2)木材原料的抽提量存在限制,以避免制浆工序纸浆强度性能的过度下降;使用阔叶木进行预抽提,碳水化合物的降解是可以避免的,而使用针叶木原料时确难以避免;(3)对浆厂的荷载和操作的影响较大。对其经济性进行评估,发现该模式增加了碱回收系统的运转负荷,但是可以通过降低制浆时有效用碱量来获得一定的补偿。制浆脱木质素时,有效碱用量的降低可以减轻蒸发和碱回收炉的运转负荷。通过分离木质素技术(如木质素膜分离或木质素酸化分离),有助于解决碱回收炉的运转负荷。

3.3碱预处理和纤维素糖化发酵生产乙醇模式

生物乙醇是环境友好的能源,引起了广泛的重视。在美国和巴西,生物乙醇汽车燃料的生产迅速增加,主要使用甘蔗汁和玉米生产。然而,这样的生物乙醇的生产,势必与人类的动物争夺食物资源,导致农作物价格的上涨。有必要使用非食物原料来生产生物乙醇。给出了一种从木片生产乙醇的一种路线。使用碱预处理和酶糖化生产乙醇,由于其碱处理系统非常类似原有制浆系统,可以利用现有制浆造纸工厂的设备系统,比较容易进行大规模的生物乙醇生产,大大降低了生产费用。木质纤维素中的碳水化合物主要是多聚糖(纤维素和半纤维素),在进行生物发酵生产乙醇之前,需要通过酶糖化作用转化为单糖。同时,酶糖化之前,需要进行预处理,以增加糖化的速率和单糖的得率。在诸多建议的预处理方法中,有几种方法可以对糖化工艺进行改进,但仍存在扩大到工业级的生产时预处理费用难以达到可接受的程度的问题。日本林业和林产品研究所木材化学实验室使用三种木质纤维素原料(日本雪松、桉木和木材,三种原料克拉松木质素含量分别为31.5%、20.6%和27.0%)对生产生物质乙醇的碱处理条件进行了研究。研究结论认为木质素的存在会阻止发酵酶预纤维素和半纤维素的接触。为了增加糖得率,酶糖化前必须部分脱除木质纤维素原料中的木质素。低木质素含量的木质纤维素(例如桉木)生产生物乙醇就有优势。六碳糖(如葡萄糖)通过发酵(通常用酵母)很容易转化为乙醇,而五碳糖(如木糖)需要使用混合酵母才能转化为乙醇。由于使用混合酵母糖化时间较长、费用较高,六碳糖含量较高的原料如雪松和桉木,将是生产生物乙醇的好原料。三种原料中,桉木原料木质素含量低、六碳糖含量高,最适于进行生物乙醇生产。碱预处理主要目的是脱除木质素。糖化和发酵之前,木质素脱除到何种程度是一个值得考量的课题。研究表明,雪松经保温时间为2.5h碱预处理(其它脱木质素条件:26%NaOH用量,AQ用量0.1%,液比1:6,在旋转压力锅中进行预处理,从20℃升温到170℃,升温时间90min,在170℃进行保温),浆料中的克拉松木素为10%时糖化作用较好,经过24h发酵作用,此时酶消化率为90%,几乎所有的碳水化合物都经酶解糖化,葡萄糖的得率为90%,说明此时碱预处理条件是合适的。桉木经保温时间为0.5h碱处理(其它脱木质素条件为:23%NaOH用量,AQ用量0.1%,液比1:4,在旋转压力锅中进行预处理,从20℃升温到155C,升温时间90min,在155℃进行保温),浆料中的克拉松木素约5%时糖化作用较强,此时酶消化率为93%,碳水化合物都经酶解糖化作用充分。竹材原料的脱木质素条件为:23%NaOH用量,AQ用量0.1%,液比1:2.75,在旋转压力锅中进行预处理,从20℃升温到155C,升温时间90min,在155℃进行保温,保温时间根据需要进行调整。竹材经碱预处理脱木素比雪松容易,比桉木困难。竹材浆料克拉松木素很容易脱除到10%,但是脱除到9%以下较困难。竹材半纤维素含量较高,使用较低的碱处理温度,浆料得率较高。竹材适宜的碱处理保温时间为3h,此时浆料得率为36.5%,克拉松木素含量为9.8%,糖化后葡萄糖得率为80%。

4未来的发展趋势

木质纤维素生物质基本组成主要是纤维素、半纤维素和木质素,未来的IFBR工厂可以对这三种主要组分分别进行充分利用,为森林工业提供更加丰厚的利润。随着纤维素和纤维素转化、黑液气化、木素沉降、FT液制造等各项新技术的日益成熟和商业化,石油资源的日益枯竭和对温室气体排放更加严格的管制,石油价格的上涨,生物质乙醇、FT液等替代品市场的扩展,将加速促进现代综合林业生物精炼工厂的诞生。然而,虽然从传统造纸工厂逐步向生物精炼厂过渡的大方向看来是可行的,但具体如何进行,生产哪些生物产品更为有利,尚未最后定论。从单项技术来说,可以说已经成熟或接近成熟,但从整体上是否可行,特别是经济成本、市场销售以及各工序间的配合仍需要仔细研究。造纸工厂转化为获利更多的IFBR工厂,未来将有很长的一段路要走。未来IFBR工厂将充分利用纤维素、半纤维素生产纸浆、生物质乙醇和其它平台化学品,除此而外,木质素综合利用技术将是IFBR工厂未来发展的重点。黑液气化是造纸工厂碱回收系统进行改造的重要商业化途径,对美国能源市场将产生积极影响。Larson建议了一套在日产1900t的制浆系统中运行CFA的涡轮机组。然而很多旧制浆企业的生产规模达不到要求,许多新制浆企业已拥有新式的Tomlin-son锅炉,在未来的15~20年内不大可能淘汰。旧有的企业、小型企业面临重建、停产和重新选择时,也不大可能同时投资大型气化系统和大型制浆系统。因此黑液气化技术在造纸工业的应用还有待时日。现代硫酸盐浆造纸工厂已经能够做到通过对造纸黑液送入碱回收炉焚烧成为了一个净能源生产单位。黑液中木质素等有机物的焚烧只能够回收其热值,未来将有可能将黑液中的木质素加以利用。借助酸沉淀法,从黑液中析出木质素,对其加以利用生产诸如碳纤维或聚氨酯等产品。