参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2008-21
2008年8月28日
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圣泉化工：生物基化工PK石油基化工
——山东可再生资源调研访谈纪要之十四
编者按：6月15日上午，课题组邓英淘、薛玉炜在济南章丘市与圣泉集团副总裁江成真、焦念国、项目经理白建元座谈，其后，参观了呋喃树脂、糠醛生产车间、利用糠醛渣与煤掺烧的发电机组及混料场，山东省委政研室苏道年、济南市委政研室副主任张崇顺、政研室张心建处长、市委办公厅王泉堂副处长、章丘市副市长李信绩、市委副秘书长、政研室主任黄志修、政研室副主任刘顺平参加。为方便起见，以下不再注明具体发言人，简称“圣泉集团”。本文根据录音、笔记、资料整理；未经本人审阅，错误遗漏之处由编者负责。
圣泉集团：我们做糠醛主要是利用半纤维素，下一步我们要研究如何充分利用纤维素和木质素。先是用半纤维素初步加工生产出糠醛和木糖；剩下的纤维素生产出发酵糖，从中提取酒精，剩下的渣子包括木质素，热值较高，作为锅炉燃料替代煤炭。现在我们和南京林业大学合作，对木质素进行改性，和我们的呋喃树脂——铸造材料——相结合，再代替一部分化石原料，再用于铸造行业。这样既降低了我们的生产成本，又将其吃干榨尽。用于锅炉燃烧后的废渣，经过发酵，可做成有机肥，生产过程全部生态化了。
与秸秆直燃发电相比，我们有几大优势：一是我们对秸秆的利用价值高，现在糠醛市场价格已达每吨1.2万元，我们可以利用半纤维素得到的这部分价值（10吨玉米芯生产1吨糠醛）。二是我们已经完成了相关实验，目前工业化还有一些难题，利用半纤维素后，其渣中的纤维素含量自然就提高了，原来在秸秆中的纤维素含量低，还要做预处理工艺；现在我们通过提取糠醛后，纤维素含量可达60%，等于直接作了预处理，这样下一步提取酒精就更好了。目前用秸秆直接提酒精，要用5——6吨秸秆，现在用糠醛渣只需要4吨，还节省了预处理工艺，成本进一步降低；这样的话，如果我们提取酒精还没有成本优势的话，其他的工艺就更难了。正因为如此，我们这个技术及工艺路线也得到了财政部的资金支持。用我们这个工艺，有可能突破秸秆乙醇的成本瓶颈。
课题组：用玉米芯提糠醛，现在已扩展到玉米秸，这个工艺经过中试了吗？
圣泉集团：我们有两种工艺。一是传统工艺，用棉秆和玉米秸，我们都做过，都没有问题。现在玉米芯收购价格高，到了每吨630元，它的半纤维素含量高。另外，用玉米芯装料密度大，在设备利用率上有一定优势。去年我们用了些玉米秸，用传统工艺生产糠醛、加工糠醇，直至呋喃树脂，到最后产品，在质量上没发现任何问题。
课题组：用传统工艺，你们是把玉米秸与玉米芯掺在一起，还是纯用玉米秸？
圣泉集团：都可以。但掺和着用，效果最好。以往我们已掺入了棉秆，现在用这个已经效益很好了，因为玉米芯太贵了，而收购棉秆５——６万吨，综合价格才每吨270——280元。单用玉米秸也行，但它的储存比棉秆更难一些，占地更大。这是用传统工艺。
现在我们开发出了二步法新工艺，纯用玉米秸生产糠醛，先把里面的半纤维素提取出来，再用里面的纤维素和木质素，一是可以做酒精，一是可以做燃料。
另外，制出的五碳糖糖液，既可做木糖、木糖醇，还可把糖液进一步脱水做糠醛。原来是一步法，这是五十年代很老的工艺，即用半纤维素直接做糠醛；现在先制木糖，再由木糖制糠醛，这就是二步法新工艺。用我们的专利技术先把五碳糖提取出来后，再做糠醛，既可做木糖，又可做糠醛；这个工艺在试验室里已经做完。现在正在做的是把剩余的糖渣或糠醛渣发酵，即在产酒精的同时，还生产出木糖醇，让它们同时进行。这样，木糖醇的质量比较好，同时还生产出酒精。这个路线我们正在做，已经取得了很好的效果。酒精得率90%，木糖得率在90%以上。这些工艺设备我们也正在做，因为效果较好。
课题组：这些新的工艺还没有进行中试吧？
圣泉集团：我们认为这些可以不进行规模较大的中试了，搞较大规模的纤维素乙醇，山东省内也有做的，已经做到几千吨级的，一般的中试是百吨级的，千吨级已经是工艺试验装置。我们不清楚他们为什么要搞这么大级别的中试装置。而我们认为自己所做的试验就够了，再扩大试验就行，没必要进行中试了。因为相关的设备不是太复杂，没有什么很重大的装备需要进行工艺验证，也没有什么化工上的特种材料需要工艺试验装置进行验证，如设备的使用寿命。另外，一些重要的参数，如压力、浓度可以在试验室里的中间试验里提取，然后用不同的设备模拟来验证；这样，就可以直接做工业放大了，而搞千吨级的，投入和运行费用挺高的，要上千万元。因此，我们把主要工艺在试验室里做了，然后在工业化方面再做文章，直接做万吨级的工业装置，我们有个百吨级的装置，在这个层面做出来的结果还是很不错的。
课题组：你们这个二步法，第一步是用汽爆法，还是酸解？
圣泉集团：我们不用汽爆法，是用传统的酸解技术，即用稀酸酸解法，非常容易。
课题组：用稀酸水解之后的废水污染如何处理？
圣泉集团：看来，你们是这方面的专家，提出的问题都是要害问题。这里面有一个酸回收、综合利用的问题。如果是做木糖的话，这其中还是有个窍门，但如果是做糠醛，那二步法就是一个很好的工艺路线，因为在水解的过程中，酸就是催化剂，用它做乙醇就很简单了。我们把玉米芯、玉米秸粉碎、拌酸水解，之后含酸的糖液就出来了，稍微进行除渣，把它们放进一个我们自己研发出的脱水反应釜中，蒸发后糠醛气体出来后回收了，糖液就吃掉了，剩下的酸液稍加处理后又回到前面的水解工艺过程中。
课题组：这就实现了闭合循环、零排放，那回收的酸的浓度够吗？
圣泉集团：非常好。这是我们自己研发出来的一个综合的酸水解循环体系，单一的酸是不行的，这个方面我们做了大量的工作，既满足了环保，又满足我们工艺要求，循环利用了。因为最后玉米芯、玉米秸是不能带酸的，否则会污染的；它们进来是干的，出来是湿的，水分是不平衡的，在提取过程中，糖出来时，原料也出来了，酸也出来了，出渣时带的水份是好水，原料处理得非常干净。
课题组:你们这个工艺了不起，传统的稀酸水解纤维素，废水中的酸的处理和回收是很难处理的。
圣泉集团：基本上无法处理，酸的回收是很难的，只能排放。在只提糖液未同时提糠醛时，我们做了一个比较好的工艺，要综合其他因素，酸的回收能达到80——90%，还有10%需要再做处理；而加入提取糠醛这一环节，就可以完全彻底回收。
课题组：利用同时提取糠醛解决了这一问题，了不起，也是在实验室吗？
圣泉集团：对。我们做了一年实验，这里面还是很活的，有一个扣，因此，我们不再做中试了，准备直接做万吨级工艺试验装置，这在经济性上也比较好。
课题组：你们二步法新工艺从实验室直接到工业放大，有把握？
圣泉集团：有把握。因为我们不是另起炉灶从头来，而是充分依托我们已有的工业实践。如果从头来，如秸秆直接提乙醇，从预处理开始做，每个环节都要从头做，需要解决的问题很多，过程也会很漫长，那我们就难以应付了。现在我们用的酸不是硫酸，只要用不锈钢材料就很好了。我们集中力量攻关，其它方面尽可利用成熟的工艺。我们这个工艺里面唯一风险比较大的就是同时提取糠醛这个环节，而我们和它打交道已有30年了，这又到了我们这一亩三分地上了，其中相关的反应釜、精馏技术等，虽不是化工行业最普遍的，但也是很成熟的技术和设备；我们在整个产业链上，尽可能使用那些成熟的技术、工艺和设备，只是集中攻关关键环节，这个点一打下来，全链就贯通了，这就是集成创新，这样就可以快速工业化了，而且稳妥可靠。
课题组：糠醛树脂作为化工原料在国内需求有多大？
圣泉集团：中国的糠醛全年产销量大约在40万吨左右，产能大约在60——80万吨，国内消费量30万吨左右，出口糠醛、糠醇10万吨多一点。国内30万吨消费量中90%以上都是用于做呋喃树脂；另外一个用途是生产四氢呋喃，再制聚四氢呋喃，国内年用量2——3万吨；再一个用量比较小，年消耗几千吨，做香料——一级麦芽粉（用于烤面包、烟草、啤酒等的添加剂）。
从国际上看，全球糠醛年产销量约60万吨。目前国家“十二五”规划，对于以糠醛为化工原料，下一步生产乙二醇或二元醇，用量很大；通过糠醛聚合而成的方法，据说美国的一个大学做成功了，如此，那就出现像乙烯一样的化工中间产品，我们也在研究这个问题，不知道能否搞出来。这是糠醛化工一个很有前途的方向。再一个就是用糠醛做四氢呋喃，现在80——90%的四氢呋喃都是从乙二醇开始做的，因此从四氢呋喃可以倒过来做乙二醇，现在乙二醇是从乙炔和甲醛制得的，称之为雷由法，这是石油基路线过来的。如果用糠醛做四氢呋喃、再做乙二醇这条路线能整合得好的话，四氢呋喃的全球需求量就有二百多万吨，这样对糠醛的需求就可达三百万吨以上，因为1.5——1.6吨糠醛可生产1吨四氢呋喃。现在石油价格飞涨，1吨四氢呋喃的利润就有1万多元。
课题组：你们每年消耗30多万吨玉米芯、玉米秸及棉秆，主要产出结构如何？
圣泉集团：这些原料能生产出2.4——2.5万吨糠醛，我们现在每年还要在市场上购买5万吨糠醛，这样今年我们可生产出7万吨糠醇，由此生产出10万吨呋喃树脂，全国产量是30万吨，我们占三分之一。四氢呋喃的技术我们有，但没上，是从市场上买来做聚四氢呋喃。木糖我们年生产量是1万吨，低聚木糖的结构更简单些，也是一种功能糖；我们现在有一种技术，即三种糖一块生产，逐级分离出来，葡萄糖就用来生产酒精；然后用低聚木糖生产木糖醇，过去它要5、6万元一吨，现在2万元一吨。这些都是用半纤维素做的。
现在我们生产酒精，是在实验室里做的，消耗秸秆量很小。1吨糠醛产渣14——15吨，热值1800大卡，做我们的锅炉燃料，和煤炭掺烧发电，重量上前者占70——80%（以前我们以200元一吨卖给电厂），热值上各占一半，发电供气给我们的产业链；有机肥还可用一部分渣子、炉灰和中间的一些回收物。但现在热量值钱，用渣子做肥料不划算了。
课题组：玉米芯的收购半径有多大？
圣泉集团：目前超过了300公里，吨公里成本0.45——0.5元，本地有些玉米芯收不上来，农村要用它引火、养蘑菇等，我们收购到辽宁和赤峰了，堆好一方重180公斤，粉碎后一方300多公斤，但粉碎后容易被人掺土。
课题组：你们的工艺生产乙醇，前面的工艺替代了预处理，没有这项成本，1吨无水乙醇的成本是多少？
圣泉集团：做到无水乙醇这一步要5000元一吨，70%的纯度在成本上每吨可少个500——600元。现在这种粮价，我们5000元一吨的这个价格肯定有竞争力，用粮食做的成本不会低于6000元一吨的成本。第二个问题是：乙醇的真正对手不是来自于粮食法，而是来自于以煤为原料的甲醇法。现在甲醇的市场价格虽然已经达到4400——4500元一吨，但它的生产成本只有2700元，我们山东的甲醇生产成本在2500元以下，现在无烟煤已经到了每吨1000元以上，而甲醇的生产成本才2500——2600元，这个竞争优势太大了。这是基础化工产品，工业化大批量生产，差2000元，就是天地之别呀！很难和它竞争。真正的对手不是粮食、石油，而是以煤为基础的化工产品。在山东，用烟煤、褐煤来做化工原料、甲醇，这个工艺中国已经突破了，特别是鲁南化肥厂引进的德士古气化技术。
课题组：5000元一吨无水乙醇，最大的成本是什么？
圣泉集团：最大的成本是酶，现在是3000多元一吨，如能够降到二、三百元，那就不得了。诺维信号称3000元，实际上它的酶要5000元；我们用酶少，因为前期处理得好，使纤维素充分暴露、含量又高，酶用量也得2000元一吨，现在无水乙醇的市场价格已经达到了6000多元、7000元了。实际上，我们国家的甲醇汽油已经普及了，所以甲醇的价格才能涨到4400——4500元一吨，这是个关键，这里面的利润多大呀！如果乙醇市场放开，5000元一吨无水乙醇的利润还是不错的，那我们这个糠醛——乙醇路线还是很好的。我们对木质素改性后的产品可以用来做呋喃树脂和酚醛树脂。
柯堤 整理
