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上發(fā)展起來的,在相當長的歷史時期內,曾是生產乙醇的唯一工業(yè)方法。發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農產品,如谷類、薯類或野生植物果實等;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。這些物質經一定的預處理后,經水解(用廢蜜糖作原料不經這一步)、發(fā)酵,即可制得乙醇。
發(fā)酵液中的質量分數(shù)約為6%~10%,并含有其他一些有機雜質,經精餾可得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,生產乙醇:
CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH(該反應分兩步進行,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乙烯氫化制得,而適合我國國情的技術就是利用煤化工技術,將煤轉化為合成氣,直接或者間接的合成乙醇。
目前煤化工路線國內有兩條,且都是自主技術為主:
3.1. 合成氣直接制乙醇(我國自主中科院技術)
中科院大連化物所于2006 年宣布開發(fā)了合成氣催化轉化制乙醇等碳二含氧化合物的工藝過程。研制成功了銠含量小于1%的低貴金屬催化劑。中試結果表明,催化劑連續(xù)運轉1000小時性能穩(wěn)定,乙醇選擇性達90%,并且通過調整催化劑組份和操作條件,能高選擇性地生產乙醇和乙酸乙酯等。
江蘇某大型醋酸集團11年11月,煤經合成氣制乙醇成套技術研發(fā)項目,還只是3萬噸的中試。
該公司年產3萬噸合成氣制乙醇成套技術研發(fā)項目是由該集團與大連化物所等共同進行成套技術攻關、項目研發(fā)及建設,建設期為2年,投產后將盡快形成30萬噸裝置工藝軟件包,建設30萬噸級商業(yè)化運行裝置。
該項目是我國煤制取乙醇的一個嘗試。
3.2. 合成氣經醋酸制乙醇
3.2.1. 河南項目(我國自主西南化工研究設計院技術)
2012年4月16日,河南某化工公司采用西南化工研究設計院自主專利技術,國內首套年產20萬噸醋酸酯化加氫制乙醇工業(yè)示范裝置正式開工建設。
該項目采用醋酸經酯化加氫工藝路線,反應過程無腐蝕性物質生成,設備材質要求低、投資省。同時,項目組開發(fā)了非貴金屬催化劑,成本低、活性好、性能優(yōu)異,轉化率高達97%,對乙醇的選擇性達到了98%以上。此外,生產裝置可同時得到醋酸酯和乙醇產品,不僅實現(xiàn)了產品的多樣化,而且乙醇產品達到燃料添加標準(無水乙醇)。 據悉,該項目總投資5億元,預計2013年年底建成投產,投產后年銷售收入13億元,年利潤近7000萬元。
3.2.2. 南京項目(美國某大型化工集團技術)
此前2011 年1 月,美國某大型化工集團宣布已簽署意向書,在南京化工園區(qū)和珠海高欄港經濟區(qū)各新建一個工業(yè)乙醇廠,單廠的初始額定產能為每年40 萬噸,單廠初始投資額約3 億美元。
2011 年6 月,該集團宣布,除了原來的投資計劃之外,還打算利用其先進TCX™乙醇生產技術,來改進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,改進后的裝置至2013 年中期可增加約20 萬噸工業(yè)乙醇產能。
該技術可生產工業(yè)級和燃料級的乙醇,先期將優(yōu)先工業(yè)級的應用該集團在亞洲擁有兩套醋酸生產裝置,一套位于新加坡裕廊島的普洛薩卡拉(Pulau Sakra),產能50萬噸/年;另一座在中國南京,產能120萬噸/年。2010年11月,該集團表示計劃在中國至少建造一座40萬噸/年乙醇裝置。