工業(yè)上一般用淀粉發(fā)酵法或乙烯直接水化法制取乙醇:
1.發(fā)酵法
發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,在相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi),曾是生產(chǎn)乙醇的唯一工業(yè)方法。發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品,如谷類、薯類或野生植物果實(shí)等;也可用制糖廠的廢糖蜜;或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。這些物質(zhì)經(jīng)一定的預(yù)處理后,經(jīng)水解(用廢蜜糖作原料不經(jīng)這一步)、發(fā)酵,即可制得乙醇。
發(fā)酵液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為6%~10%,并含有其他一些有機(jī)雜質(zhì),經(jīng)精餾可得95%的工業(yè)乙醇。
2.乙烯水化法
乙烯直接水化法,就是在加熱、加壓和有催化劑存在的條件下,是乙烯與水直接反應(yīng),生產(chǎn)乙醇:
CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH(該反應(yīng)分兩步進(jìn)行,第一步是與醋酸汞等汞鹽在水-四氫呋喃溶液中生成有機(jī)汞化合物,而后用硼氫化鈉還原)
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解氣,成本低,產(chǎn)量大,這樣能節(jié)約大量糧食,因此發(fā)展很快。
3. 煤化工
目前工業(yè)制乙醇還主要是通過(guò)乙烯氫化制得,而適合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)就是利用煤化工技術(shù),將煤轉(zhuǎn)化為合成氣,直接或者間接的合成乙醇。
目前煤化工路線國(guó)內(nèi)有兩條,且都是自主技術(shù)為主:
3.1. 合成氣直接制乙醇(我國(guó)自主中科院技術(shù))
中科院大連化物所于2006 年宣布開(kāi)發(fā)了合成氣催化轉(zhuǎn)化制乙醇等碳二含氧化合物的工藝過(guò)程。研制成功了銠含量小于1%的低貴金屬催化劑。中試結(jié)果表明,催化劑連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)性能穩(wěn)定,乙醇選擇性達(dá)90%,并且通過(guò)調(diào)整催化劑組份和操作條件,能高選擇性地生產(chǎn)乙醇和乙酸乙酯等。
江蘇某大型醋酸集團(tuán)11年11月,煤經(jīng)合成氣制乙醇成套技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目,還只是3萬(wàn)噸的中試。
該公司年產(chǎn)3萬(wàn)噸合成氣制乙醇成套技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目是由該集團(tuán)與大連化物所等共同進(jìn)行成套技術(shù)攻關(guān)、項(xiàng)目研發(fā)及建設(shè),建設(shè)期為2年,投產(chǎn)后將盡快形成30萬(wàn)噸裝置工藝軟件包,建設(shè)30萬(wàn)噸級(jí)商業(yè)化運(yùn)行裝置。
該項(xiàng)目是我國(guó)煤制取乙醇的一個(gè)嘗試。
3.2. 合成氣經(jīng)醋酸制乙醇
3.2.1. 河南項(xiàng)目(我國(guó)自主西南化工研究設(shè)計(jì)院技術(shù))
2012年4月16日,河南某化工公司采用西南化工研究設(shè)計(jì)院自主專利技術(shù),國(guó)內(nèi)首套年產(chǎn)20萬(wàn)噸醋酸酯化加氫制乙醇工業(yè)示范裝置正式開(kāi)工建設(shè)。
該項(xiàng)目采用醋酸經(jīng)酯化加氫工藝路線,反應(yīng)過(guò)程無(wú)腐蝕性物質(zhì)生成,設(shè)備材質(zhì)要求低、投資省。同時(shí),項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)了非貴金屬催化劑,成本低、活性好、性能優(yōu)異,轉(zhuǎn)化率高達(dá)97%,對(duì)乙醇的選擇性達(dá)到了98%以上。此外,生產(chǎn)裝置可同時(shí)得到醋酸酯和乙醇產(chǎn)品,不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的多樣化,而且乙醇產(chǎn)品達(dá)到燃料添加標(biāo)準(zhǔn)(無(wú)水乙醇)。 據(jù)悉,該項(xiàng)目總投資5億元,預(yù)計(jì)2013年年底建成投產(chǎn),投產(chǎn)后年銷售收入13億元,年利潤(rùn)近7000萬(wàn)元。
3.2.2. 南京項(xiàng)目(美國(guó)某大型化工集團(tuán)技術(shù))
此前2011 年1 月,美國(guó)某大型化工集團(tuán)宣布已簽署意向書,在南京化工園區(qū)和珠海高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)各新建一個(gè)工業(yè)乙醇廠,單廠的初始額定產(chǎn)能為每年40 萬(wàn)噸,單廠初始投資額約3 億美元。
2011 年6 月,該集團(tuán)宣布,除了原來(lái)的投資計(jì)劃之外,還打算利用其先進(jìn)TCX™乙醇生產(chǎn)技術(shù),來(lái)改進(jìn)其位于南京化工園區(qū)現(xiàn)有的一體化裝置。如果得到政府批準(zhǔn),改進(jìn)后的裝置至2013 年中期可增加約20 萬(wàn)噸工業(yè)乙醇產(chǎn)能。
該技術(shù)可生產(chǎn)工業(yè)級(jí)和燃料級(jí)的乙醇,先期將優(yōu)先工業(yè)級(jí)的應(yīng)用該集團(tuán)在亞洲擁有兩套醋酸生產(chǎn)裝置,一套位于新加坡裕廊島的普洛薩卡拉(Pulau Sakra),產(chǎn)能50萬(wàn)噸/年;另一座在中國(guó)南京,產(chǎn)能120萬(wàn)噸/年。2010年11月,該集團(tuán)表示計(jì)劃在中國(guó)至少建造一座40萬(wàn)噸/年乙醇裝置。