酒精行业产业生态化的实现.ppt
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1、酒精行业产业生态化的实现黑龙江省肇东市玉米酒精生态工程结构设计,南开大学环境科学与工程学院2006 博士 耿兵,1.概述,1.1 酒精行业发展概况 酒精工业是国民经济重要的基础原料产业。其作为酒基、浸提剂、洗涤剂、溶剂、表面活性剂等广泛应用于酿酒、化工、橡胶、油漆涂料、电子、照相胶片、医药、香料、化妆品等行业领域。目前,我国酒精生产企业(包括车间)己达900多个,遍布全国各地,酒精年生产能力约3.5106t,仅次于美国、俄罗斯和巴西,居世界第四位。随着我国国民经济的发展,酒精的需求量将会进一步增加。,我国酒精生产以发酵法为主,80%左右的酒精都用淀粉质原料生产,其中6570%的工厂采取薯干为原
2、料,但在广东、广西、福建、四川、台湾等省主要以甘蔗糖蜜发酵生产酒精;华北、东北、西北地区则以甜菜糖蜜发酵生产酒精者较多,采用糖蜜为原料生产酒精约有15%的厂家。其他尚有以亚硫酸盐纸浆废液和木屑酸水解液为原料生产酒精,产量约占酒精总产量的1.5%;我国合成酒精的生产才开始起步,产量还较小,约占酒精总产量的3.5%。近年来,随着引进设备及工艺的应用及农作物结构的变化,用谷物(主要是玉米)原料制酒精的工厂发展速度较快。我国酒精行业年排放废水总量超过3108m3,其中酒精糟废液的年排放超过4107m3,年排BOD5约1.15106t,CODCr约2.2106t,分别占全国工业废水BOB5总量的18和C
3、ODCr排放总量的12.5,是我国有机污染物排放量高、造成环境污染严重的行业之一。,1.2 酒精行业存在的主要问题我国酒精行业存在的主要问题有:(1)继石油危机和美国大力发展汽油醇后,发达国家的酒精生产技术和设备发展很快。因此,我国的酒精生产在节能、自动化、综合利用和废渣水治理等方面与先进国家尚有很大的差距。(2)酒精企业酒精糟的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一,由于投资、生产规模、技术、管理等原因,大部分企业的综合利用率较低。同时,废水治理则是刚起步。特别是有些企业虽然有废水治理设施,但由于运行成本高,不能坚持运行。(3)有识之士认为,酒精行业应向规模型、集团化、综合型、多元化等方向发
4、展或开展新的原料资源,从而增强企业综合竞争实力。(4)需调整原料结构和产品结构。酒精生产原料结构应由薯类为主调整为以玉米为主,以利于实现经济效益和环境效益的统一。,因此,采取一切行之有效的节能措施,合理利用酒精生产过程中一切可以利用的废热能源,搞好酒精生产过程中能源的综合利用,对降低酒精生产能源消耗水平,降低酒精生产成本,提高企业的经济效益具有积极的现实意义。这些目标单靠传统思路和方法已经无法解决,必须寻求新的突破。生态工程和产业生态学理论为这一问题的解决提供了良好的理论基础和方法论指导。,2.传统的酒精生产工艺,这个系统(图1)在产出酒精的同时,又伴生了如CO2、酒糟废渣、酒糟废液和废水等多
5、种副产品。这些产品都具有一定利用价值,但直接排放会给环境带来很大危害。,3.酒精生态工程结构设计,酒精的生产工艺是一种人工生态系统。人工生态系统是由多种结构单元组成,各结构单元通过不同的组合方式,形成了长短不一、功能各异的结构链,结构链又通过相互组合形成了结构网。目前许多系统发展不可持续的关键就是因为系统结构不合理。这种不合理性一方面表现为结构单元的选择不当,另一方面表现为单元之间构成的结构链及由此组成的结构网关系不协调。不仅导致系统生态平衡的失调,而且,还有可能造成系统能流受阻,物质循环中断,影响系统功能正常发挥。解决问题的关键是针对不同系统的不同情况,对系统结构进行设计。,以黑龙江省肇东市
6、玉米酒精生态工程为例。黑龙江省肇东市是我国玉米主产区,玉米常年播种面积占全市耕地总面积的68%,总产100多万t,占粮食总产量的80%以上。为实现玉米资源利用的规模化和产业化,提高生产效率,肇东市建立了以金玉公司为龙头的玉米加工企业,加工生产食用酒精,年加工能力45万t。结构元是组成系统的基本单元或元素,是系统组分的结构化概念。结构链是结构单元通过一定联系形成完成一定功能的基本结构关系。结构网是不同结构链以一定方式联合形成的网络状结构关系。所以可以从结构元、链和网3个层次对系统结构设计的效果进行了研究。,3.1 结构元的设计 按照原有的运行规模,肇东市年加工45万t玉米粒可以产生酒精13万t,
7、CO211.3万t,干酒糟7万t,玉米胚7万t,酒糟废液180万t。CO2、干酒糟、玉米胚和酒糟废液等都属于构成玉米加工系统的结构单元,需要进行设计。3.1.1 玉米胚综合利用 酒精生产过程中年可产玉米胚7万t,根据玉米的出油率,设计利用7万t玉米胚可以生产食用玉米油,设计产量为1.34万t。3.1.2 CO2综合利用 根据全国醋酸供需形势和肇东市具有丰富的天然气资源的优势,设计利用CO2生产甲醇或醋酸。按CO2年产量11.5万t计,设计到期可以生产醋酸1520t,剩余部分CO2生产干冰。,3.1.3 酒糟废渣综合利用 由于酒糟废渣产量高,难贮存。因此,,设计将其与玉米粕联合生产便于贮存运输的
8、颗粒饲科,设计规模为12万t。产品分别供给周围农民和本公司的饲养场。其中饲养场的生猪设计规模为年出栏20万头。根据公司电厂粉煤灰处理难,公司猪粪含水量大,气味浓,运输和使用不方便,农民使用的积极性不高的状况,通过对复合肥生产市场的调查研究,设计将猪粪、无机肥和粉煤灰配合生产一种新型有机无机复合肥,以进一步实现产品的增值和物质的充分合理利用。,3.1.4 酒糟废液利用设计(1)生产单细胞蛋白 根据化验,酒糟废水中含COD35000mg/L,含氮112mg/L,含磷30mg/L,总固形物2.5%3.0%,其中悬浮的不溶固体物约占2.0%2.5%,可溶性固体物0.5%左右。由于其中含有大量有机物质,
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