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乙醇和乙醇-水基可再生氢动力开发与商业化

发布日期:2020-06-09
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基本信息

 归属(单位/人):清华大学  所属技术领域:能源环保
 技术成熟度:  研发方式:独立研发
 合作方式:合作研发/专利许可       成果已应用情况:实际应用
 实施成果转化需求:                               
 成果类型:                          
 成果应用行业:工业                                                       申请或获得的专利名称:乙醇和乙醇-水基可再生氢动力开发与商业化 


成果简介

本项成果基于连续固体发酵技术,为与传统固体发酵工艺区别,称之为先进固体发酵(AdvancedSolidStateFermentation, ASSF) ,在纳米、微米、毫米、米4个尺度上系统研究固体生物反应过程,通过500毫升摇瓶、10升固体发酵罐、50升罐、250升罐实验,5立方米罐、到127立方米罐中间试验,直至555立方米工业装置逐级放大成功。2014年底,团队与企业合作在山东东营建成万吨级乙醇示范工厂并开车成功,通过试生产对设备和工艺进行了优化。示范工厂所采用的直径3. 6米、长55米连续固体发酵罐是目前世界上规模最大的连续固体发酵装置,单台设备日产7吨燃料乙醇,首次实现固体发酵生产乙醇的自动化和连续化,发酵过程无废水产生。抓住国家发布《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》的契机,计划与企业合作启动“乙醇和乙醇-水基可再生氢动力开发与商业化”项目,2018年建立年产1万吨示范工厂,成功后快速推广,争取到2020年全国使用E10乙醇汽油时提供300-500万吨乙醇,占新增量的30-50%.


技术优势

通过自主创新的乙醇技术解决氢原料来源问题,再结合乙醇一水催化重整制氢技术改进,并与燃料电池技术集成创新,可在1年内拿出样车,2年内完成中试,3年实现小批量生产,2022年量产为冬奥会提供45%乙醇为燃料的氢燃料电池汽车。这项技术显著提升了甜高粱的经济价值,高粱米用于粮饲或酿酒,富含糖的茎秆则采用连续固体发酵技术生产燃料乙醇,酒糟替代青贮玉米做牛(羊)饲料,牛粪生产沼气和有机肥,形成现实版的、可循环利用的“种植-养殖-能源-有机肥”。平均16吨鲜甜高粱秆可产1吨燃料乙醇,仅耗电432度。酒糟与青贮玉米营养成分相当,喂养肉牛日增重1. 08公斤,无废水排放;燃料乙醇成本仅4185元/吨(鲜秆收购价格250元/吨),能和50美元/桶的低油价竞争。固体发酵过程物料在罐内停留时间24小时以内,比玉米乙醇(发酵时间为50小时)效率提高1倍;乙醇收率》91% (玉米乙醇为91%)。


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