Этанол Этиловый спирт получение — Справочник химика 21
Этанол (этиловый спирт) широко применяют как растворитель и жидкое топливо, как сырье для получения сложных эфиров, ацетальдегида и других продуктов. Этерификацией этилового спирта уксусной кислотой получают этилацетат [c.233]Технически важным для получения чистого этилового спирта является равновесие в тройной системе этанол— бензол—вода, схематически приведенное на рис. 21. Состав трех сосуществующих фаз расположен, как это следует из 30, на прямой, и давление пара при постоянной температуре имеет максимум, который одновременно является наибольшим давлением пара на общей поверхности давления пара системы. [c.160]
Был предложен [324] метод получения безводного этанола путем азеотропной ректификации, с использованием в качестве разделяющего агента диэтилового эфира, дающего с водой азеотропную смесь с минимумом температуры кипения.
Этанол (этиловый спирт). Древнейшим методом его получения является сбраживание раствора сахаров (углеводов). Сбраживаемые углеводы (моносахариды) содержатся в различных фруктовых соках или образуются при ферментативном расщеплении более сложных углеводов (дисахаридов, полисахаридов). [c.295]
Этиловый спирт (этанол). Этиловый спирт получается синтетическим путем, при сбраживании углеводов (картофель, пшеница и т. д.), а также и путем сбраживания продуктов гидролиза древесных опилок и других отходов лесной промышленности (гидролизный спирт). В этом случае брожению подвергается в основном глюкоза, образующаяся из клетчатки при ее гидролизе.
Этанол (этиловый спирт) — бесцветная прозрачная жидкость с характерным запахом. С водой смешивается в любых соотношениях. В промышленности для получения этанола используют гидратацию этилена или восстановление уксусного альдегида, образующегося из ацетилена в реакции Кучерова. [c.362]
Для этанола (этиловый спирт, см. цветную табл. II) основным производственным методом получения является прямая каталитическая гидратация этилена
Этанол (этиловый спирт), который обычно называют просто спиртом, образуется при так называемом спиртовом брожении. Многие виды сахаров, а также продукт осахаривания крахмала в присутствии солода расщепляются под действием микроскопически маленьких дрожжевых грибков с образованием спирта и углекислого газа.
Каждый, кто хоть раз видел, как бродит фруктовый сок, наблюдал интенсивное выделение углекислого газа из отводной трубки. А то, что в полученном вине действительно содержится спирт, легко заметить по поведению человека, который это вино выпьет. [c.163]
Разложение щелочными металлами оказывается весьма полезным при количественном определении галогенов вообще и фтора особенно. Соединения фтора часто чрезвычайно устойчивы к действию обычных окислителей восстановление щелочным металлом является простым способом получения водных растворов фторида. Предложено несколько вариантов подобной методики. Один из них заключается в нагревании образца с расплавленным натрием при 400 °С в течение 15 мин в запаянной стеклянной ампуле [16]. По охлаждении избыток металла разрушают этиловым спиртом полученную массу затем обрабатывают водой. Водный раствор фильтруют и анализируют. Другой вариант предусматривает длительное кипячение органического вещества в колбе с обратным холодильником в присутствии металлического натрия.
В качестве растворителей применяют различные спирты, этанола-мин, диоксан и их смеси. К сожалению, при таком способе галогены полностью извлекаются не из всех веществ. [c.237] Получение м-бутанола при синтезе дивинила из этилового спирта. н-Бутиловый спирт получают в качестве побочного продукта при производстве дивинила из этилового спирта. Он содержится во фракции высших спиртов, получаемой при конверсии этанола. Выделение его осуществляется ректификацией на специальной установке. Выход к-бутанола составляет 2,5—3,0% от исходного этилового спирта.
Этиловый спирт можно получать из этилена двумя способами сернокислотной гидратацией и прямой гидратацией. Второй метод может иметь по сравнению с первым известные преимущества, за исключением случаев, когда на месте производства синтетического спирта имеются потребители разбавленной серной кислоты. Этиловый спирт в основном используют для производства ацетальдегида, уксусной кислоты, уксусного ангидрида и -бутилового спирта.
Ацетальдегид и уксусную кислоту можно также получать из ацетилена или прямым окислением пропана и бутана . В другом способе получения уксусного ангидрида из нефти исходят из пропилена (через ацетон). Нормальный бутиловый спирт производят в настоящее время каталитической гидроконденсацией пропилена с окисью углерода. Однако все эти пути обхода этанола как сырья не затормозили расширения производства синтетического спирта. Перед войной в США из этилена получали только 10% этилового спирта, а в 1956 г. — больше 70%. В Англии перед войной этиловый спирт из этилена вообще не производили. В 1956 г. доля синтетического спирта в общем его производстве составила 33—40%, а сейчас строится новый завод, который увеличит эту долю до 60—70%. [c.403]
Получение этилового спирта (этанола) [c.63]
Из ацетилена по реакции Кучерова был получен ацетальдегид, восстановленный далее до этилового спирта. Какой объем ацетилена бьш израсходован для получения 73,6 г этанола, если выход альдегида составляет 75%, а спирта —80% от теоретического Ответ.
59,7 л. [c.345]
Этанол получают путем ферментативного гидролиза углеводов этот способ, несомненно, наиболее старый крупномасштабный органический синтез, известный человечеству с древнейших времен. Для получения этилового спирта человек издавна использовал различные фрукты виноград, инжир, финики.
Этанол (этиловый спирт) С,Н ОН — бесцветная жидкость со слабым запахом, легко воспламеняется. Смешивается с водой во всех соотношениях. Прчем внутрь даже небольших количеств этанола понижает восприимчивость органов чувств, вызывает сильное поражение центральной нервной системы. Широко используется в промышленном органическом синтезе. В фармации применяется для приготовления настоек и экстрактов в медицинской практике — как наружное антисептическое средство для дезинфекции рук и хирургических инструментов. Безводный (абсолютный) спирт кипит при 78,37 С. Получаемый в промышленности спирт-ректификат представляет собой смесь 95,6% этанола и 4,4% воды, которая кипит при постоянной температуре — 78,15 °С (смеси определенного состава, кипящие при постоянной температуре, называют азеотропными смесями). Основной промышленный способ получения этанола — гидратация этилена под давлением.
Этанол (метилкарбинол, этиловый спирт) — бесцветная подвижная жидкость с жгучим вкусом и характерным запахом.
Температура кипения этанола 78,4°С, температура плавления -114,15°С, плотность 0,794 т/м . Этанол смешивается во всех отношениях в водой, спиртами, глицерином, диэтиловым эфиром и другими органическими растворителями. С некоторыми из них (водой, бензолом, этилацетатом, хлороформом) он образует азеотропные смеси различного состава. Азеотропная смесь с водой, содержащая 95,6% об. этанола, кипит при постоянной температуре 78,1°С. Поэтому, для получения безводного ( абсолютного ) этанола в промышленности используют специальные методы его обезвоживания, например, абсолютирование бензолом. Этанол образует алкоголяты с солями кальция и магния, например СаС12 4С2Н50Н и МяСЬ бСгНбОН. [c.270] Этиловый (винный) спирт, или этанол, СН3СН2ОН (темп. кип. 78,4 °С) — одно из важнейших исходных веществ в современной промышленности органического синтеза. Для получения его издавна пользуются различными сахаристыми веществами, например виноградным сахаром, или глюкозой, которая путем брожения , вызываемого действием ферментов (энзимов), вырабатываемых дрожжевыми грибками, превращается в этиловый спирт.
Реакция протекает согласно схеме [c.571]
Поскольку литий снижает чувствительность определения примесей, то для достижения требуемой чувствительности необходимо предварительно разделить литий и примеси. Для этой цели используют способность металлического лития давать при взаимодействии с этиловым спиртом растворимый алкоголят лития. Образец лития (примерно 1 г) растворяли в этиловом спирте. Полученный раствор пропускали через фильтровальную бумагу при этом нерастворимые в этаноле примеси (Ве, Сг, Со, Fe, Ni, Nb, Мп, Ti, U, V и Zr) осаждались на бумаге. Фильтр промывали дистиллированной водой для удаления следов лития и озоляли нагреванием в 3 лл смеси (30% конц. h3SO4 и 70% конц. HNO3) до появления двуокиси азота. Для полного растворения примесей добавляли несколько капель соляной и фтористоводородной кислот. Объем раствора доводили до 10 мл, добавляли в качестве внутреннего стандарта 7,5-10 % Pt. Примеси в растворе определяли по методу Фельдмана [446] с использованием верхнего полого электрода.
Этанол (этиловый спирт, хлебный спирт, метилкарбипол, винный спирт), СН3СН2ОН, называют обыкновенно просто спиртом, без каких-либо дополнительных обозначений. Ои может быть получен из соответствующих соединений описанными выше общими методами. Главными источниками промышленного производства этанола являются [c.83]
Этиловый спирт с давних пор применяется в химической и в других отраслях промышленности в качестве растворителя. Этому способствует, с одной стороны, простота получения его из пищевых продуктов методом брожения и, с другой стороны, универсальность его как технического растворителя. В качестве сырья для промышлепностн органического синтеза в СССР этиловый спирт стал широко применяться с 30-х годов после работ С.
В. Лебедева по синтезу дивинила из этанола. Примерно в это же время были созданы установки по производству ацетальдегнда дегидрированием этанола. [c.26]
Этиловый спирт принадлежит к числу наиболее многотоннаж-иых и широко применяемых продуктов органического синтеза. Он является хорошим, хотя и огнеопасным растворителем в больших количествах используется в пищевой и медицинской промышленности служит горючим в жидкостных ракетных двигателях, анти-( )рпзом и т. д. Как полупродукт органического синтеза этанол имеет важное значение для получения сложных эфиров, хлороформа, хлораля, дпэтилового эфира, ацетальдегида и уксусной кислоты. [c.188]
Здесь автор книги допускает очень серьезные неточности. Общеизвестно, что одностадийный процесс синтеза бутадиена из этилового спирта был разработан С.М. Лебедевым и его научной школой задолго до второй мировой войны — в двадцатых годах нашего века. Этот способ был реализован в промьпц-ленности СССР уже в 1926-1927 гг.
и явился первым в истории человечества промьш]ленным методом синтеза каучука. С тех пор этот процесс получения бyтaдJ eнa с успехом -обеспечивал потребности промьпиленности Советского Союза в бутадиене. Долголетию и рентабельности этого метода способствовала разработка и реализация в промышленности методов синтеза этанола из непищевого сьфья — гидролизом древесины и прямой гидратацией этилена. — Прим. ред. [c.338]
Для получения этилового спирта все шире используется непищевое сырье, например клетчатка, содержащаяся в древесных опилках или других отходах лесопроизводства. Клетчатку подвергают кислотному гидролизу, в результате которого образуется глюкоза, а из нее брожением получают этанол. [c.150]
В 1928 году был получен первый промышленный образец натрий-бутадиенового каучука. Первый в мире завод синтетического каучука был пущен в 1932 году, а Лабораторию синтетического каучука некоторое время спустя преобразовали во Всесоюзный научно-исследовате.
пьский институт синтетического каучука (ВНИИСК). В 1935 году, после смерти академика С. В. Лебедева, институту было присвоено имя его основателя. Значение этого международного конкурса не ограничивается созданием промышленной технологии синтеза каучука по Лебедеву. Группа Лебедева достойно победила в конкуренции равных. Но недостатком пред-.-лс-женной ею технологии было то, что мономер—1,3-бутадиен — получали одноступенчатой конверсией этилового спирта. До 50-х годов в нашей стране промышленной основой, сырьевой базой подобного производства мог быть только пищевой этанол, производимый ферментацией зерна, картофеля, свеклы. Правда, после окончательного усовершенствования катализатора Лебедева расход пищевого сырья сократился вдвое. [c.123]
Двухстадийный американский процесс состоит в том, что смесь 69 вес. % этилового спирта, 24% ацетальдегида и 7% воды (полученной неполным дегидрированием этанола над обычным медным катализатором) пропускают над силикатанталовым катализатором (2% окиси тантала и 98% силикагеля) при 325—350°, атмосферном давлении и объемной скорости 0,4—0,6 A 4a .
Катализатор нужно было регенерировать каждые 4—5 суток [29]. [c.218]
Этиловый спирт (этанол, или винный спирт) С2Н5ОН. Представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом (табл. 11). Смешивается в любых отношениях с водой от основной массы воды может быть отделен дробной перегонкой (ректификацией), но при этом образуется нераздельнокипящая смесь (темп. кип. 78,13° С), в которой содержится около 4% воды. Содержание (крепость) спирта выражают в объемных процентах. Крепость обычного чистого спирта — ректификата — равна 96%. Для получения совершенно безводного абсолютного) спирта ректификат обрабатывают веществами, химически связывающими воду (негашеная известь, безводный сульфат меди, металлический кальций). [c.114]
При дегидратации этанола образуются этилен и диэтиловый эфир. Количество брома (М 160), которое прореагировало с этиленом, составляет 16 г (0,1 моля), что эквимолекулярно количеству этилена (0,1 моля, 22,4 л) и еоответственно этиловому спирту (0,1 моля, 4,6г), из которого получен этилен.
Количество спирта, из которого образовался диэтиловый эфир, находим по разности 23 г — 4,6 г=18,4 г, что составляет 0,4 моля. Согласно уравнению (2), из 0,4 моля этилового спирта образуется 0,2 моля (14,8 г) диэтилового эфира С4Н10О, так как выход по условию задачи количественный. Следовательно, из спирта было получено 2,24 л этилена и 14,8 г диэтилового эфира. [c.203]
Этиловый спирт (этанол) производится в очень больших количествах. Он является, в частности, исходным сырьем для получения одного из важных видов синтетического каучука и часто применяемым горючим реактивных топлив. Для пищевых целей его обычно получают сбраживанием природных продуктов, содержащих в своем составе крахмал или сахар, а для промышленных — синтетически (гидратацией этилена по схеме СНг = СНг + НгО ч=е С2Н5ОН + 5 ккал) или химической и биохимической переработкой древесины. [c.558]
Среди низкомолекулярных алифатических спиртов, получаемых гидратацией, ведущее место принадлежит этиловому спирту.
Наиболее крупный потребитель этанола — промышленность синтетического каучука. Кроме того, он идет на получение уксусного альдегида, уксусной кислоты, диэтилового эфира, этилацетата. В СССР синтетический этиловый спирт получают преимущественно прямой гидратацией этилена, применяя в качестве катализатора фосфорную кислоту на силикагеле. Примерный план аналитического контроля одного из таких цехов представлен в приложении I. Независимо от метода гидратации этилена, на синтетический этиловый спирт по ГОСТ П547—65 предъявляются единые требования (табл. 33). [c.151]
Экономическую выгоду перехода к производству этилового спирта синтетическим путем трудно переоценить. Если на производство 1 т этилового спирта расходуется около 10 т картофеля с затратой 280 человеко-дней, то на это же количество этилового спирта потребуется лишь 0,7 т этилена или 3—3,5 т нефтяных газов с затратой всего около 10 человеко-дней. Себестоимость I г этанола, полученного из нефтяного сырья, в 3 раза дешевле, чем из пищевого.
Чтобы оценить значение синтетического метода получения этанола, достаточно привести такой пример еще недавно на получение этагюла ежегодно расходовалось пищевого сырья, в пересчете на зерно, более 1 млн. 700 тыс. т. Этого зерна хватило бы на откорм такого количества скота, которое может дать 350 тыс. т мяса [c.106]
Необходимая четкость разделения и чистота газовых фракций зависят от условий их дальнейшей технологической переработки. Так, для получения полиэтилена глубокой полимеризацией под давлением выше 1000 ати требуется необычайно высокая чистота исходного этилена (99,9%). Однако новейшие способы полимеризации при низком давлении над гетерогенными катализаторами и в присутствии растворителей позволяют снизить чистоту сырья до 95% [24]. Для получения этанола гидратацией над фосфорнокислым катализатором требуется этилеп 97 %-ной чистоты, а старейший способ производства этилового спирта и эфира при помощи серной кислоты позволяет использовать газ с 35—95%-пым содержанием С2Н4.
При алкипирова-пии бензола этиленом в присутствии хлористого алюминия желательна чистота этиленового сырья не ниже 90%, а с фосфорнокислым катализатором может использоваться этан-этиленовая смесь. Окись этилена получается и 95%-ного этилена. [c.158]
Спирты. Продажный этиловый спирт-ректифнкат представляет собой азеотропную смесь, содержащую обычно 95,6% этанола и 4,47о воды. Для многих целей используется спирт, называемый абсолютным , с содержанием основного вещества не менее 99,5%. В промышленности такой спирт получают азеотропной перегонкой с бензолом, а в лаборатории — обезвоживанием с помощью свежеприготовленного оксида кальция. Для получения последнего в муфельной печн прокаливают небольшие кускн чистого мрамора прн 800… 1000 С в течение 4…6 ч. Сразу после охлаждения образовавшийся оксид переносят в хорошо закрывающуюся банку нлн в колбу для абсолютирования спирта. Продажный оксид рекомендуется перед употреблением прокалить в течение 1. ..2 ч. [c.
44]
В фарфоровом стакане, снабженном мешалкой и термометром, растворяют 5 г дифениламина в 25 мл этилового спирта. Содержимое охлаждают до 0°С и быстро при перемешивании приливают 4,76 г (4 мл) концентрированной соляной кислоты, а затем раствор 2,5 г нитрита натрия в 3… 4 мл воды. Выпавший в осадок М-нитро-зодифениламин отфильтровывают, хорошо отжимают и влажным перекристаллизовывают из спирта, растворяя полученный продукт в минимальном количестве этанола при кипении. После охлаждения из фильтрата выделяются желто-зеленые кристаллы. [c.121]
Технологией спирта называется наука о методах и процессах переработки различных видов сырья в спирт. В данном учебнике изложена технология лишь этилового спирта и только из крахмалсодержащего сырья — зерна и картофеля и из сахарсодерясащего сырья — свекловичной мелассы. Получение этанола гидратацией этилена, при комплектной переработке древесин ыметодом кислотного гидролиза и при утилизации сульфитных щелоков рассматривается в учебниках по другим специальностям.
[c.3]
Опытные экстремальные точки совпадают с расчетными точками, полученными при исследовании изменения размеров ССБ в бинарных системах с помощью уравнения Кельвина. Например, система этиловый спирт — бензол при концентрации этанола 2,0% мае. обладает максимальной вязкостью при 20 С, равной 0,693 сСт против 0,666 и 0,674 оСт при 1,0 и 3,05 соответсвенно, и дает выход отгона, равный 24,05 против 42,0 и 57,0 при разгонке цри температуре 77°С. В этой же точке, как показьшагт расчеты, разме ССЕ максимальны. [c.7]
Диамиио-5-(п-хлорфенил)-6-этилпиримидин (VII). К этилату иатрия, полученному из 67 г (2,9 мол) металлического натрия и 5 л без- водного этанола, прибавляют при перемешивании 355 г (2,9 мол) нитрата гуанидина и 750 г (2,64 мол) 92,7″/о VI. Реакционную массу кипя-ггят 18 часов, отгоняют 4,5 л спирта, охлаждают до 10—15° и при этой температуре выдерживают 3 часа. Выпавший VII отфильтровывают, про-1мывают при размешивании смесью эфира и дистиллированной воды (0,5 0,5 л) и сушат.
Получают 540 г VII, который перекристаллизовывают из этилового спирта (1 28) с 30 г угля. Выход VII 450 г. [c.245]
Реализация этанолового проекта в Бразилии: тенденции и перспективы
№1(32), 2015
Экономика ТЭК
В статье анализируются тенденции и перспективы многолетних планов развития производства этанола в Бразилии.
Ключевые слова : Бразилия , этанол
E. Pankov Ethanol project in Brazil: trends and prospects
Article comments trends and prospects of production of ethanol in Brazil.
Key words : Brazil , ethanol
Бразилия, наряду с США, является лидером в производстве и продажах на мировой рынок сравнительно нового топлива — этанола (этилового спирта). Нынешняя ситуация в мире развития технологий альтернативных источников энергии, в частности биотоплива, весьма актуальна для Бразилии.
По мнению бразильских правящих кругов, реализация этанолового проекта может не только вывести страну на лидирующие позиции в мире в области альтернативной энергии, но и играть одну из ключевых ролей в экономическом развитии Бразилии.
Толчком к активным исследованиям производства этанола послужила арабо — израильская война в начале 70-х годов, когда страны — члены ОПЕК объявили эмбарго на поставки нефти в государства, поддержавшие Израиль. Многие пошли по пути энергосберегающих технологий. Однако некоторые страны, включая Бразилию, приступили к разработке технологий производства биотоплива. Как считает интернет — журнал «Российское экспортное обозрение», Бразилия одной из первых в мире начала думать о топливе «за пределами нефтяной трубы»[1]. Бразильские эксперты понимали, чтобы избавиться от зависимости, необходим принципиально другой источник топлива. Им стал этанол как результат переработки сахарного тростника, растущего на всей территории этой огромной страны.
Оценивая масштабы бразильской сахарной индустрии, важно отметить, что здесь сложились самые выгодные в мире условия для превращения Бразилии в «этаноловую Саудовскую Аравию».
Сахарный тростник является наиболее «калорийной» культурой из всех растений, которые служат для производства биотоплива. Так, с одного гектара, засеянного тростником, в среднем получают 7 тыс. литров этанола. В свою очередь, США, которые производят этанол из кукурузы, могут получить лишь 3800 литров, а ЕС, перерабатывая свеклу, только 2500 литров. Кроме того, генетические исследования, проведенные Национальной ассоциацией производителей сахарного тростника, показали повышенную устойчивость этой культуры к вредителям, а также к засухе.
Из таблицы видно, что по общему количеству производимого топливного этанола, США опережают Бразилию в полтора раза. Однако энергетический баланс бразильского этанола в 7 раз превышает баланс американского биотоплива. Другими словами, несмотря на то, что Бразилия производит меньше этанола, он является более качественным и эффективным в энергетическом плане. Примечателен и тот факт, что в Бразилии, в отличие от США, реализация этанолового проекта не субсидируется государством, а полностью самоокупается.
Все это означает, что производство этанола из сахарного тростника в Бразилии гораздо выгодней, чем в США из кукурузы.
Прибыльность также достигается тем, что в Бразилии зарплата рабочего, занятого в тростниковой отрасли, гораздо ниже зарплаты американского рабочего, что естественно снижает издержки производства.
Весьма велики социальные аспекты этанолового проекта. Его реализация играет значительную роль в снижении безработицы, создании социальной инфраструктуры для тысяч бразильских семей. Более 90% предприятий этой отрасли обеспечивают работников услугами здравоохранения, транспортом и коллективным страхованием жизни. На 80% предприятий функционируют свои собственные столовые и аптеки.
Кроме того, использование этанола в качестве топлива снижает выбросы парниковых газов в атмосферу в среднем на 85%, что оказывает положительное влияние на окружающую среду.
Следует отметить, что при необычайно высоком рейтинге темы биотоплива, ряд бразильских ученых и политиков предостерегают от идеализации его оценок.
Их критические комментарии сводятся к тому, что выделение плодородных земель для производства биотоплива не может продолжаться вечно. Ученые опасаются, что значительное внедрение химических средств, необходимых для производства этанола, может привести к загрязнению почв и грунтовых вод.
Стоит также опровергнуть заявления о том, что расширение этаноловой промышленности и увеличение посевных площадей ведет к процессу обезлесения Амазонии. Согласно аналитическим данным, проблема исчезновения лесов Амазонии никак не связана с ростом этаноловой промышленности. Так, в конце 90-х годовскорость обезлесения удвоилась и достигла 30 кв.км.,тогда как площадь плантаций сахарного тростника практически не изменилась[3].
К социальной группе опасений относится также возможность массового разорения мелких сельских производителей. Их земли могут скупаться для выращиваниябиоэнергетических культур.
Вместе с тем, по мнению экспертов ФАО, расширение производства биотоплива на основе растительных культур напрямую не влечет за собой отрицательных социальных последствий.
Как утверждается, причины такого явления, как недоедание, кроются в Бразилии не в недостатке продовольствия, а в наличии проблем, связанных с доступом населения к продуктам питания. Таким образом, производство этанола с точки зрения негативных социальных последствий многие ученые и эксперты считают недоказанным.
Главная ценность этанола заключается в том, что он может служить топливом для транспортных средств. В 2003 году была изобретена система flex-fuel, которая дала возможность использовать автомобильные двигатели в трех вариантах — работать на бензине, чистом этаноле или бензиново — этаноловой смеси (15–20% этанола добавляется в бензин). Сегодня автомобили с новой технологией составляют около 80% бразильского автопрома. В 2017 году их уже будет 86%, тогда как использование бензина упадет до 14%.
Настоящей топливной революцией стало производство биотоплива для авиации. В 2005 году крупнейшая авиакомпания Бразилии Эмбраер сделала первые шаги в этом направлении — выпустила самолет на базе биотоплива.
Модель такого самолета проигрывает по стоимости его конструирования и скорости расходования топлива. Однако 1 литр использованного им этанола в три раза дешевле обычного авиатоплива. Вместе с тем, бразильские ученые полагают, что спирт — это не лучшая основа для авиатоплива. Гораздо предпочтительнее являются растительные масла, из которых можно синтезировать авиабиокеросин (АБК), что значительно удешевит авиаперевозки и повысит мобильность населения.
Несмотря на открытие в стране больших запасов нефти, Бразилия стремится выйти в мировые лидеры по производству и экспорту этанола. Вместе с тем, важно признать, что одной из главных проблем этаноловой промышленности является нестабильность выпуска этанола и его поставок. Так, в 2008 году экспорт бразильского этанола достиг почти 5 млрд. литров, а в 2014 году упал до 1, 7 млрд. литров. По мнению международных экспертов, основная причина состоит в том, что выращивание сахарного тростника в 2013 году происходило в крайне неблагоприятных климатических условиях.
Тем не менее, в стране работают несколько научно — исследовательских институтов, которые уже достигли немалых успехов в области урожайности сахарного тростника и его адаптации к болезням и природным условиям.
Одновременно Бразилия вырабатывает новую стратегию экспорта биотоплива, стремясь освободиться от привязки к странам- основным производителям этанола и бразильским конкурентам на мировом рынке, которыми являются США и Евросоюз. В частности, одним из наиболее успешных направлений данной стратегии является диверсификация поставок топлива за счет переориентации продаж этанола на азиатский рынок, в первую очередь, в такие страны, как Южная Корея, Япония, Индия, Филиппины. Так, в 2013 году Южная Корея закупила у Бразилии 443 млн. литров этанола, что в 3,5 раза больше по сравнению с 2012 годом.[4]Среди европейских стран следует выделить Голландию, чей импорт бразильского этанола вырос в 2013 году на 25%.[5]
Наиболее серьезным препятствием для быстрого развития этаноловой промышленности является недостаточный рост инфраструктуры и транспорта внутри Бразилии.
А это, в свою очередь, сковывает поставки на внешний рынок. Дело в том, что главным средством транспортировки этанола по стране служит автомобильный транспорт, на который приходится 62% перевозок биотоплива. В то же время на трубопроводный транспорт — наиболее быстрый и удобный — приходится лишь 2%. Кроме того, слабо используется железнодорожный и водный транспорт — 24% и 14%. В связи с этим в последние годы стали разрабатываться планы по развитию логистики и созданию новых линий транспортировки этанола. Так, по новому проекту, который берет начало в 2011 году, предусматривается строительство почти 1,5 тыс. км. трубопровода, который будет проходить через 45 муниципальных центров. Подсчитано, что пропускная способность этого трубопровода составит 20 млрд. литров этанола в год.
Внешние поставки этанола в значительной степени зависят от успеха на переговорах, на которых Бразилия стремится достичь снятия защитных барьеров, ограничивающих экспорт ее этанола. Для многих стран — импортеров этанола Бразилия, наряду с США и ЕС, является ведущей страной, обладающей собственными уникальными технологиями и развитой исследовательской базой по изучению альтернативного топлива.
Представляется, что бразильский опыт в развитии биотопливной промышленности весьма полезен и России. Во-первых, это одно из перспективных направлений в области диверсификации энергетического сектора; во-вторых, несмотря на то, что в настоящее время Россия, как страна, обладающая огромными запасами углеводородов, является полностью независимой в сфере энергобезопасности, эти запасы недолговечны и, чтобы не оказаться даже в далеком будущем нефте- и газозависимой от других стран, российской науке уже сейчас необходимо сконцентрировать свое внимание на разработке производства биотоплива из отечественного сырья: сахарной свеклы, силоса, целлюлозы и т. д.; в-третьих, экологическая ситуация в России далека от идеала. Уровень загрязнения окружающей среды в российских городах (особенно в мегаполисах) чрезвычайно высок. Этот вопрос приобретает особую актуальность в свете требований и квот, предусмотренных Киотским протоколом.
[1] http://www.rusrev.org
[2] http//www.en.
wikipedia.org/wiki/Ethanol_fuel_in_Brazil
[3] Sugarcane ethanol: producing sustainable food and fuel. UNICA,London,March,2012
[4] http://www.unicadata.com.br/istorico-de-exportacao
[5] Ibid.
Химики РУДН создали недорогие катализаторы для переработки биоэтанола
Химики РУДН предложили по-новому синтезировать катализаторы для переработки этилового спирта. Полученные материалы являются перспективными катализаторами селективного превращения биоэтанола, что является важным этапом разработки альтернативной технологии получения ценных продуктов химического синтеза на основе растительного сырья.
Биоэтанол — этиловый спирт, который получают из растительного сырья — путем ферментации биомассы промышленных или сельскохозяйственных отходов.
Его используют как более экологичное по сравнению с бензином топливо. Но это не единственный вариант — этанол можно переработать в ацетальдегид, диэтиловый эфир и другие востребованные в промышленности химические соединения. Чтобы запустить такие химические реакции, требуются высокоэффективные катализаторы. Однако существующие катализаторы содержат благородные металлы, и поэтому использовать их слишком дорого. Химики предложили новые катализаторы на основе алюминия и циркония, модифицированные медью.
«Лучшие из известных катализаторов для преобразований этанола основаны на оксидах, промотированными благородными металлами. Однако они достаточно дороги. Более доступный вариант — катализаторы с медью в качестве активной фазы, но пока среди них не найден оптимальный вариант. Требуются доработки, чтобы с помощью этих катализаторов обеспечить одновременно высокую конверсию и селективность реакции — то есть оставлять непереработанным как можно меньше этанола и при этом получать необходимые вещества, а не побочные продукты», — кандидат химических наук Анна Жукова, доцент кафедры физической и коллоидной химии РУДН.
Исследователи объединили два подхода к повышению эффективности катализаторов для создания ацетальдегида. Во-первых, они соединили в нанокомпозитах оксиды нескольких металлов: алюминия, церия и циркония. Исследователи синтезировали пять типов порошков с разным соотношением оксидов. Причем одну серию из пяти типов соединений приготовили при сравнительно небольшой температуре в 180°C, а вторую прогрели до 950°C. Это позволило сформировать в материалах разные структуры. Прокаленные образцы отличались большим диаметром и объемом пор.
Вторая идея заключалась в добавлении меди. Все порошки пропитали водным раствором нитрата меди, просушили при комнатной температуре и подвергли воздействию потока водорода при температуре 400°C. После этого готовые катализаторы проверили в реакции дегидрирования паров этанола. Их размещали тонким слоем на пористом фильтре, а затем подавали пары спирта в потоке гелия. Реакция проводилась при температурах от 240°C до 360°C.
Все нанокомпозиты показали каталитическую активность, но показатели конверсии и селективности отличались.
При одной и той же температуре, но с разными катализаторами, выход ацетальдегида составлял от 32 до 95%, а доля переработанного этанола — от 17 до 57%. Больше всего целевого продукта удалось получить с помощью катализаторов с 5% оксида алюминия в составе.
«Образцы катализаторов на основе меди с 5% оксида алюминия демонстрировали самую высокую селективность во всем диапазоне температур. Мы установили, что смешанный состав оксидов создает условия для формирования на поверхности катализатора реакционных центров из ионов меди с разным зарядом. Лучший вариант — использовать в синтезе катализатора смесь оксидов с небольшим содержанием алюминия и прокаливать их при 950°C», — говорит кандидат химических наук Анна Жукова, доцент кафедры физической и коллоидной химии РУДН.
Результаты исследования опубликованы в Catalysis Today.
Статья в Indicator.ru.
Доктор73 — Новости — ПЯТЬ СПОСОБОВ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТАНОЛА ПО НАЗНАЧЕНИЮ
ПЯТЬ СПОСОБОВ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТАНОЛА ПО НАЗНАЧЕНИЮ
Действующее вещество всех алкогольных напитков – этиловый спирт.
Он же – этанол, он же – С2H5OH.
С ним связаны все беды злоупотребляющих алкоголем. Однако назвать этанол злом будет совсем неправильно – это востребованное и необходимое вещество, правда, не относящееся к пищевым продуктам.
Есть много способов использовать его по назначению, хотя употребление его внутрь к ним не относится. Так как правильно использовать этанол?
ТОПЛИВО.
Этанол – прекрасное и сравнительно недорогое топливо. На нем ездят автомобили и летают некоторые ракеты. Правда, обычно его употребляют все-таки в смеси с бензином.
А высокая гигроскопичность (способность втягивать влагу) позволяет избавляться автомобилистам от некачественного бензина. Долил спирта в «разбодяженный» бензин – и машина снова едет.
Это значит, что каждый раз, выпивая свой бокал вина, обеспечиваете себе употребление аналога бензина или керосина.
СЫРЬЕ.
Огромное количество этанола потребляет химическая промышленность. Из этанола получают множество разнообразных веществ.
В их числе уксусная кислота (спиртовый уксус), диэтиловый эфир (наркоз), тетраэтилсвинец (очень токсичная добавка в топливо, повышающая его октановое число), этилацетат (яд для умерщвления насекомых в энтомологических морилках).
Это значит, что каждая порция водки аналогична, скажем, глотку нефти – природного сырья для химической промышленности.
РАСТВОРИТЕЛЬ.
Этанол – замечательный растворитель. Недаром он используется в парфюмерии как основа многих одеколонов, духов и аэрозолей. Используют его как один из основных растворителей и в органической химии: в нем проводят многие реакции для синтеза новых веществ.
Также этанол используется для получения некоторых растворов, которые применяются в медицинских целях.
Это значит, что каждый раз, наливая в стакан пиво, вы употребляете, в том числе, и аналог, например, ацетона.
АНТИСЕПТИК.
Медицина в своем арсенале активно использует разнообразные яды. Этанол – в том числе. Ведь в этиловом спирте прекрасно погибают бактерии.
Поэтому перед тем, как взять кровь на анализ, кожу на месте будущего прокола протирают ваткой, смоченной в спирту.
Бактерии на коже погибают, спирт испаряется – и вот он, стерильный палец или сгиб локтя готов к забору крови. Спиртом до сих пор иногда обрабатывают руки хирурги перед операцией – особенно в полевых условиях.
Это значит, что каждый раз, заказывая себе коктейль, вы получаете что-то, работающее как смесь креозота и карболовой кислоты.
КОГДА СТОИТ ПИТЬ?
Есть один случай, когда этанол нужно пить по медицинским показаниям. Eсли человек выпил метиловый спирт, тот в организме подвергается действию двух ферментов – алкогольдегидрогеназы и альдегиддегидрогеназы. В результате образуются ядовитые формальдегид и муравьиная кислота, от которых человек погибает. В этом случае этанол — единственное противоядие.
Он лучше метилового спирта связывается с этими ферментами, и метиловый спирт покидает организм, не нанеся ему большого вреда. Перед лицом отравления негативное воздействие этанола менее опасно, чем почти гарантированная смерть от метилового спирта.
Это значит, что этиловый спирт выступает в качестве экстренного спасательного средства, а не привычно употребляемого продукта.
О ЧЕМ СТОИТ ПОМНИТЬ?
Итак, этанол – очень нужное и полезное для человечества вещество. На нем могут ездить автомобили, оно помогает медикам и химикам делать нашу жизнь лучше и безопаснее. Вот только пить его не надо.
информация с сайта http://www.takzdorovo.ru/
фото с сайта onkologiya-med.ru
Получение и применение спиртов — урок. Химия, 10 класс.
Общие способы получения алканолов
1. Гидратация алкенов в присутствии кислоты:
Cnh3n+h3O⟶H+Cnh3n+1OH.
2. Щелочной гидролиз галогеналканов:
Cnh3n+1Cl+NaOH⟶h3OCnh3n+1OH+NaCl.
3. Каталитическое гидрирование альдегидов и кетонов:
Cnh3nO+h3⟶Ni,tCnh3n+1OH.
Получение метанола
В промышленности метанол получают из смеси угарного газа и водорода (синтез-газа):
CO+2h3→кат,t,pCh4OH.
Получение этанола
1. В промышленности технический этанол получают гидратацией этилена в присутствии фосфорной кислоты:
C2h5+h3O⟶t,p,kC2H5OH.
2. Используют для получения этанола также спиртовое брожение глюкозы:
C6h22O6⟶дрожжи2C2H5OH+2CO2.
В качестве исходного сырья служат крахмалсодержащие продукты или целлюлоза из древесины. Для получения глюкозы крахмал и целлюлозу подвергают гидролизу.
Применение спиртов
Метанол применяется как сырьё для получения муравьиного альдегида (формальдегида) и других органических веществ, а также в качестве растворителя при изготовлении лаков, красок, искусственных волокон.
Этанол губительно действует на бактерии, поэтому находит применение как обеззараживающее вещество. Он служит растворителем для приготовления лекарств и парфюмерной продукции.
Этанол является исходным веществом для производства уксусной кислоты и сложных эфиров.
Раньше из этанола получали бутадиен (сырьё для производства каучука):
2C2H5OH⟶t,kC4H6+2h3O+h3.
Используется этанол и в качестве моторного топлива.
Пропанол-\(2\) и бутанол-\(1\) находят применение как растворители.
Высшие спирты служат сырьём для получения поверхностно-активных веществ, являющихся основой синтетических моющих средств.
Блог
Мефистофель:
Корабль испанский трехмачтовый,
Пристать в Голландию готовый:
На нем мерзавцев сотни три,
Две обезьяны, бочки злата,
Да груз богатый шоколата,
Да модная болезнь: она
Недавно вам подарена.
Фауст:
Все утопить.
Мефистофель:
Сейчас.
А.С. Пушкин «Сцена из Фауста». 1825 год
От скуки Фауст приказал утопить корабль? Или из соображений безопасности? Стоит ли серьезно рассматривать биотехнологии в тяжелом органическом синтезе с получением сотен тысяч тонн: п-ксилола, бутанола, акриловой кислоты, моноэтиленгликоля, бутандиола, бутадиена и метионина и т.
д. или все же утопить? Биотопливо, как и полимолочная кислота не рассматриваются. Не рассматривается синтез-газ из опилок стружек, веток, щепок и коры с получением метанола, и его передача в процесс МТО.
Приведенные биотехнологии разрабатывались не только транснациональными компаниями с мировыми именами, но и менее известными, каждая из разработок завершалась, как минимум пилотами и детальными базовыми проектами, а как максимум полноценными производствами.
Простейшая биотехнология
1. Производство моноэтиленгликоля на мощность до 250 т.т/год из биоэтанола. Схема простая, биоэтанол из любого растительного сырья, как в «Золотом теленке», что самогонку можно гнать и из табуретки. Далее из биоэтанола получаем этилен, окислением этилена получаем окись этилена и в заключении гидратацией окиси этилена получаем моноэтиленгликоль. Ясно-понятно, что биотехнология закончилась на биоэтаноле, а дальше началась обычная химия.
2.
Производство 1,3-бутадиена на мощность до 180 т.т/год из биоэтанола. И опять классика, С.В. Лебедевым в 1926-1928 гг. был разработан промышленный способ получения бутадиена из этанола, а этанол получали из картошки, так как зерно бы никто не дал. Полученный «картофельный» биоэтанол пропускали через слой катализатора (Al2O3+ZnO) при температуре 450°С и получали бутадиен. В настоящее время вместо картошки, для получения биоэтанола используют все, что растет, а далее все по Лебедеву С.В, т.е. и в этом случае биотехнология тоже закончилась на биоэтаноле.
3. Производство этилена на мощность от 300 т.т/год из биоэтанола. Процесс получения этилена каталитической дегидратацией этанола широко использовался в промышленности США и Западной Европы в первой половине XX века, Индии и Бразилии работали мощности на 20-30 т.т/год начиная с 50-х годов и до конца 70-х. Капитальные затраты на получение этилена из этанола в разы ниже, чем получение этилена пиролизом этана, не говоря уже о более тяжелом сырье.
Селективность процесса, также дает значительную фору пиролизу. В настоящее время гиганты, как Lummus (США), Halcon/SD (США), NIKKI/JGC (Япония), Petrobras (Бразилия), Sinopec Group (Китай) и др. активно масштабируют процесс на основе биоэтанола.
4. Производство акриловой кислоты на мощность 150 т.т/год из биоэтанола. Только что в п.3 мы разобрались, как этилен получают из этанола, ну а далее ограничимся схемой, так как после получение этилена из биоэтанола биологией в схеме и не пахнет.
5. Производство моноэтиленгликоля на мощность 50 т.т/год из целлюлозы. Смотрим на п.1, но биоэтанол получим из целлюлозы.
Что мы имеем по пунктам 1-5? Все это уже было, все это не противоречит здравому смыслу и законам химии. У кого биоэтанол дешевле тот и на коне, ни о каких биоинженерных штаммах за семью печатями речь, применительно к данным технологиям, не идет.
Биотехнологии на основе разработанных и запатентованных биоинженерных штаммов
6.
Производство акриловой кислоты на мощность 120 т.т/год из мелассы сахарного тростника. Биохимическая часть процесса состоит из следующих стадий:
— меласса после химического осветления и удаления механических примесей имеет состав водного раствора сахарозы;
— сахароза в процессе гликолиза перерабатывается с образованием глюкозы и фруктозы.
Далее по аналогичным технологиям подготовка мелассы и получение глюкозы и фруктозы рассматриваться не будет.
— глюкоза и фруктоза модифицируется в 3-гидроксопропионовую кислоту в присутствии молочной кислоты и фермента Acrylyl-CoA га основе биоинженерного запатентованного штамма. Модификация проводится при обильном барботаже воздуха в ферментаторах;
— 3-гидроксопропионовая кислота в процессе дегидратации в присутствии катализатора – фосфорной кислоты превращается в акриловую кислоту
Акриловая кислота – сырец перекачивается на блок химического производства, который начинается с фильтрации и центрифугирования.
Фугат отправляется в систему из двух дистилляционных колонн. В первой из них происходит выделение 94% акриловой кислоты и водного раствора фосфорной кислоты, во второй работающей при температуре 290°С и давлении 15 бар боковым погоном выводится акриловая кислота полимерного качества 99.9% масс.
7. Производство смеси ксилолов на мощность 150.000 т/год из мелассы сахарного тростника. Биохимическая часть процесса состоит из следующих стадий:
— подготовка мелассы и получение глюкозы и фруктозы указаны в п.6;
— глюкоза и фруктоза гидрируются водородом на рутений органическом катализаторе с образованием сорбита;
— сорбит в процессе «водного риформинга» в присутствии водорода и Rh-Re-Ce катализатора освобождается от примесей;
— очищенный сорбит «конденсируется, ароматизируется» в присутствии цеолитного катализатора, промотированного галлием с образованием смеси ксилолов, и не очень больших количеств толуола, этилбензола, ароматических углеводородов С9+;
Увеличение доли п-ксилола за счет превращений ортоксилолов и метаксилолов, а также толуола и этилбензола, производится по классической нефтехимической схеме.
В данном случае по схеме GTC с участием процессов трансалкилирования, изомеризации и выделением п-ксилола кристаллизацией.
8. Производство 1.4-бутандиола на мощность 30 т.т/год из мелассы сахарного тростника. Биохимическая часть процесса состоит из следующих стадий:
— подготовка мелассы и получение глюкозы и фруктозы указаны в п.6;
— глюкоза и фруктоза модифицируется разработанным и запатентованным штаммом в двух ферментаторах объемом по 18.5 м3 каждый. Технология производства позволяет получить экологически чистый бутандиол за меньшее число шагов, чем при традиционных нефтехимических схемах. Замена штамма в ферментаторах производится один раз в месяц;
Продукты из ферментаторов центрифугируются, и жидкая составляющая отправляется на блок химического производства, в колонну вакуумной дистилляции и далее в колонну экстрактивной дистилляции. В качестве экстрагирующего агента используется олеиновая кислота, которая добавляется до вакуумной колонны.
Бутандиол с верха колонны через систему сепараторов, где происходит отделение СО2, отправляется на склад. Кубовым продуктом для обеих колонн является олеиновая кислота и «винный остаток» (не прореагировавшее сырье и частично ферментированное по иному пути), которые разделяются в деканторах по разделу фаз. Олеиновая кислота возвращается в процесс, как экстрагент, а «винный остаток» передается поставщику мелассы.
9. Производство DL-метионина на мощность 250 т.т/год из кукурузного сиропа. Процесс начинается с аэробной ферментации бактериями Corynebacterium glutamicum, после ферментации продукт подается на блок химической переработки, который завершается кристаллизацией и сушкой с получением DL-метионина с чистотой 99%. Завод по технологии Эвоник работающий по этой схеме был открыт в Сингапуре в июне 2019 г.
10. Производство н-бутанола до 70 т.т/год и ацетона до 15 т.т/год из мелассы кукурузы. Подготовка мелассы из кукурузы аналогична подготовке из сахарного тростника в пунктах 6,7,8,11 В процессе ферментации под действием биоинженерного штамма Clostridia образуются бутанол и ацетон в соотношении пять к одному.
Штамм работает около трех недель, после чего ферментатор выводят на чистку, а ведение процесса продолжают в резервном. После ферментации продукты брожения проходят через жидкостную экстракцию с последующей дистилляцией для извлечения бутанола и ацетона. Наличие ацетона в реакционной смеси значительно удорожает стоимость оборудования химического блока.
11. Производство н-бутанола на мощность 120 т.т/год из мелассы кукурузы, без образования побочного ацетона.
— подготовка мелассы и получение глюкозы и фруктозы указаны в п.6;
— глюкоза и фруктоза модифицируется в масляную кислоту посредством ацидогенеза, в то время как вторая стадия преобразует масляную кислоту в бутанол посредством сольвентогенеза. Двухстадийная ферментация проходит под действием биоинженерного штамма Clostridia, как и в п.10, но иной модификации. Выделение бутанола из реакционной смеси осуществляется дистилляцией.
Что мы имеем по пунктам 6-11? Технологии ферментации, давно и хорошо известны, исследования по генетической модификации штаммов бактерий с целью увеличения производительности процессов, проводятся постоянно.
Генетически модифицированные штаммы запатентованы, и никто не стремится делиться патентами. Масштабирование ферментирования достаточно сложное занятие по аппаратурному оформлению, что добавляет ко всем прочим проблемам и ноу-хау на оборудование. Кто оказывается на коне? Тот кто имеет биоинженерные генетически модифицированные штаммы.
Биотехнологии на основе гидроксиметилфурфурола
12. Производство п-ксилола 100 т.т/год из мелассы кукурузы через гидроксиметилфурфурол.
— подготовка мелассы и получение глюкозы и фруктозы указаны в п.6;
— глюкоза в двухфазном реакторе с непрерывным перемешиванием с селективностью 75% превращается в гидроксиметилфурфурол;
— гидроксиметилфурфурол в реакторе гидрирования с водородом образует диметилфуран;
— очистка диметилфурана происходит в колонне, состоящей из трех колонн;
— реакция диметилфурана с этиленом в реакторе с неподвижным слоем катализатора с образованием п-ксилола, селективность достигает 98%;
— очистка параксилола производится по классической нефтехимической схеме.
Увеличение доли п-ксилола за счет превращений ортоксилолов и метаксилолов, а также толуола и этилбензола производится с участием процессов трансалкилирования, изомеризации.
13. Производство 2.5-фурандикарбоновой кислоты на мощность 100 т.т/год из кукурузного сиропа. Получение гидроксиметилфурфурола абсолютно идентично процессу, описанному в п.12. Сырую 2.5-фурандикарбоновую кислоту получают окислением гидроксиметилфурфурола на катализаторе Co(Ch4COOH)2-Mn(Ch4COOH)2-HBr в уксусной кислоте. Очистку 2.5-фурандикарбоновой кислоты проводят перекристаллизацией.
Эта кислота может замещать терефталевую кислоту в полиэтилентерефталате (РЕТ) с получением полиэтиленфураноата (PEF), который считается значительно более экологичным чем РЕТ. Не знаю, про экологичность, но в качестве бонуса получается и диацидная кислота, используемая для ароматизаторов, а то это уже переход в специальную химию.
Что мы имеем по пунктам 12 и 13? Возвращение к очень хорошим процессам по получению фурфурола, например, из кукурузных кочерыжек.
Химия фурфурола, практически безгранична и два приведенных примера это капля в море. Вот тут российская химия снова может оказаться на коне, с которого свалилась в мутные 90-е, так как имеет свои собственные технологии, которые были отлажены на многочисленных заводах по выпуску фурфурола и его производных, именно из биосырья.
Биотехнологии на пути к спецхимии
14. Производство малоновой кислоты на мощность 5-10 т.т/год из мелассы кукурузы, сахарного тростника или иной растительной биомассы с достаточным количеством сахаридов.
Синтетическая малоновая кислота получается не по самой безопасной технологии, смотрите схему. Из хлоруксусной кислоты получают натриевую соль реакцией с карбонатом и цианидом натрия. Нитрильную группу нейтрализуют гидроксидом натрия с получением малоната натрия, который при подкислении гидролизуется до малоновой кислоты. Этот процесс работает в промышленности последние 90 лет. Малоновую кислоту можно получить путем гидролиза диметилмалоната или диэтилмалоната.
Этот способ производства способен обеспечить более высокий выход и чистоту, но органический синтез малоновой кислоты с помощью этих процессов является чрезвычайно дорогостоящим и опасным для окружающей среды.
Биотехнология получения малоновой кислоты и проще, и безопаснее, глюкоза и фруктоза превращаются в малоновую кислоту в присутствии генетически модифицированных дрожжевых клеток Pichia Kudriavzevii. Замена штамма в ферментаторах производится каждые 105 часов. Выделение малоновой кислоты из ферментационного бульона производится фильтрацией под вакуумом, а очистка – перекристаллизацией, для получения твердого порошка малоновой кислоты.
15. Производство додекандиовой кислоты на мощность до 14 т.т/год из пальмового и других масел.
Синтетическая додекандиовой кислота получается из бутадиена, путь не близкий. Бутадиен в циклододекатриен, который гидрируется до циклододекана, который окисляют воздухом, а потом до окисляют азотной кислотой.
Биотехнология получения додекандиовой кислоты работает в промышленности. Пальмовое масло превращаются в додекандиовую кислоту в присутствии генетически измененных дрожжевых клеток Candida tropicalis. Замена штамма в ферментаторах производится каждые 120 часов, для реализации указанной мощности используются шесть ферментаторов. Выделение додекандиовой кислоты из ферментационного бульона производится по схеме аналогичной выделению и очистки малоновой кислоты, п.14.
Что мы имеем по п. 14 и 15? И в продуктах спецхимии есть место биотехнологиям, если применять их со знанием дела, а не в условиях кампанейщины. Кто на коне? Тот, кто умеет правильно применять имеющиеся практики и оценивать их со стороны своих знаний и опыта.
Получилось немного долго, но предельно понятно, где мы имеем место под солнцем, а куда пока не следует соваться.
Блог опубликован на сайте Макстон-Инжиниринг.
RUPEC в Twitter, в Telegram, на Facebook
В России есть лидеры устойчивого развития
September 24, 2020 11:48am
Бутадиен можно производить и из биомассы Российский стартап стал вторым в топ-10 Elastomers for Sustainability — мировом рейтинге компаний, наладивших устойчивое производство в области химии и каучуков.
Российскую компанию «ЭТБ каталитические технологии» («ЭТБ КаТ», резидент «Сколково») заметили благодаря ее эффективной и экологически чистой технологии получения бутадиена из биоэтанола одностадийным способом при помощи запатентованного полифункционального катализатора. В рейтинге она соседствует с такими промышленными гигантами, как Asahi Kasei, Trinseo, Tyromer, Continental. «Это первый в индустрии рейтинг по устойчивому развитию в сфере химии и каучуков,— рассказывает Владимир Трембовольский, генеральный директор “ЭТБ КаТ”.— Он появился именно сейчас не случайно: устойчивое развитие давно превратилось в тренд, возникший из запроса потребителей, которые стали задумываться, как продукция, которую они потребляют, влияет на окружающую среду. Со стороны компаний возникло встречное движение, и сегодня почти каждый производитель автомобильных шин хочет к 2025–2030 годам сделать “зеленую” шину. Lego планирует к 2030 году уйти от пластика, синтезированного из нефтепродуктов.
Производители каучуков тоже вынуждены искать решения, чтобы заменить углеводородное сырье чем-то более экологически чистым. Европа на государственном уровне движется к тому, чтобы полностью перейти на устойчивые технологии. Профильные издания стараются следить за этим процессом, и журнал European Rubber Journal, специализирующийся на шинной и резиновой промышленности, решил выпустить такой рейтинг, чтобы показать, какие компании занимаются технологиями для устойчивого производства в области каучуков».
«Бутадиен используют для получения синтетических каучуков и АБС-пластика (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола.— “Ъ-Наука”), из которых делают невероятное количество полезных вещей — от шин и автомобильных деталей до мебели и детских игрушек,— продолжает Владимир Трембовольский.— 90% всего бутадиена в мире получают из продуктов нефтепереработки. Но мир идет в сторону устойчивых технологий, в том числе использования возобновляемого сырья. Наша технология соответствует этому тренду — производить бутадиен из этанола, который, в свою очередь, получают из биомассы».
Идею получать бутадиен из этанола при помощи катализаторов предложили в ХХ веке химики Сергей Лебедев и Иван Остромысленский. Их технологии применялись на производстве, но получать бутадиен из нефти оказалось гораздо выгоднее. Сегодня все изменилось. «В 2013 году к нам обратился один из российских производителей каучуков с просьбой разработать эффективную технологию получения бутадиена из этанола,— вспоминает гендиректор “ЭТБ КаТ”.— Мы поняли, что есть спрос, причем не только в России, но и за рубежом, и начали разрабатывать катализатор. Аналогов нашей технологии сегодня на рынке не существует, и у нее много преимуществ. Производственный процесс идет при атмосферном давлении и низкой температуре, что существенно снижает энергозатраты, при этом выбросы углекислого газа сокращаются почти в три с половиной раза по сравнению с традиционным процессом получения бутадиена. Нашу технологию отличают высокие селективность (отношение массы целевого продукта к общей массе полученных продуктов) и конверсия (отношение выпуска готовой продукции к количеству затраченного на ее производство сырья).
Важно и то, что наш процесс одностадийный, а это существенно влияет на капитальные затраты при создании крупномасштабного производства. Ведь если процесс многостадийный, сырье должно сначала в одном реакторе побывать, потом во втором, третьем и т. п. У нас весь процесс проходит в одном реакторе».
Технология успешно прошла пилотные испытания на собственной установке «ЭТБ КаТ» в Тамбове, где была подтверждена тиражируемость процесса. Следующий шаг — организация опытного производства на 10 тыс. тонн в год. «Мы сейчас рассматриваем несколько возможных площадок и наиболее перспективным вариантом считаем предприятие в Нидерландах»,— говорит Владимир Трембовольский.
Почему не в России? Отчасти потому, что в нашей стране этанол, или этиловый спирт, выпускается пока только для пищевой промышленности, а значит, в небольших объемах. «Для производства 10 тыс. тонн бутадиена нам необходимо не меньше 20 тыс. тонн этанола в год,— подчеркивает Трембовольский.— В российских реалиях это невозможно.
Кроме того, наша экономика, несмотря на все старания государства, сохраняет сырьевую ориентацию, и на нашем рынке запрос на такие технологии недостаточен. В Европе и США, как мы видим, это сложившаяся экосистема, там все заинтересованы выпускать экологически чистый продукт».
На Западе компанию «ЭТБ КаТ» хорошо знают и интересуются ее технологией. «Мы обсуждаем возможность внедрения нашей технологии более чем с десятью компаниями по всему миру,— говорит гендиректор.— Среди них крупнейшие производители автомобильных шин, производители бутадиена и каучуков. Для успешного строительства опытно-промышленного предприятия по производству бутадиена перед нами стоит задача не только привлечь необходимое финансирование, но и построить цепочку от производителей этанола до производителей шин, таких как Continental, Goodyear или Bridgestone».
В компании планируют также лицензировать технологию, чтобы каждый мог внедрить ее у себя.
Источник: kommersant.ru
Производство этанола — обзор
Характеристика и химический состав барды сахарного тростника
Барда сахарного тростника является основным побочным продуктом сахарно-этанольной промышленности.
Барда сахарного тростника, также называемая дистилляционной водой, сточными водами или бардой, представляет собой водный раствор органических твердых веществ и минералов, помимо остаточного содержания сахаров, этанола и летучих соединений с высокой молекулярной массой (Rocha et al., 2012).
Барда сахарного тростника — это темно-коричневая жидкость кислой природы, которая покидает установку перегонки этанола при температуре приблизительно 107 ° C.Его запах меняется от вяжущего до тошнотворного; его качество связано с остаточным содержанием сахара, что, в свою очередь, вызывает процесс гниения, как только барда выгружается, выделяя зловонные газы, которые делают окружающую среду невыносимой (Salomon and Lora, 2009).
Винасса — кислый компост (pH: 3,5–5), темно-коричневая суспензия с высоким содержанием органических веществ. Как правило, эти сточные воды имеют темный цвет и состоят в основном из воды (93%) и органических твердых веществ и минералов (7%), из которых 75% представляют собой органические и биоразлагаемые соединения, а остальные 25% — минералы (Laime et al.
, 2011). Из-за значительного количества питательных веществ, в основном калия, сточные воды используются в качестве удобрения почвы и удобрения на плантациях сахарного тростника. Эта жидкость транспортируется в эти районы с помощью грузовиков, каналов или труб. Его можно вносить непосредственно в почву или разбрызгивать с помощью опрыскивателей или дождевателей (Rabelo et al., 2015).
Винасса считается сильно загрязняющей из-за наличия высокой органической нагрузки, которая вызывает размножение микроорганизмов, которые истощают растворенный кислород в воде, вызывая ущерб доступности питьевой воды, помимо очень низкого pH.Барда обычно демонстрирует высокое содержание загрязняющих веществ, в основном характеризующееся низким pH, высокой коррозионной способностью и большим содержанием органических веществ в процессе дистилляции сусла (ферментированный бульон). Его загрязняющая способность может быть в 100 раз выше, чем у бытовых сточных вод, поскольку у него повышенная биохимическая потребность в кислороде (BOD; Laime et al.
, 2011).
Винасса — побочный продукт отходов этанола, органический материал, богатый калием (K), азотом (N), кальцием (Ca) и магнием (Mg). Химический состав барды зависит от характеристик почвы, разновидности сахарного тростника, периода сбора урожая и промышленного процесса, используемого для производства этанола (Salomon and Lora, 2009).Важно подчеркнуть высокую концентрацию калия по сравнению с другими питательными веществами в этом остатке. Помимо этих питательных веществ барда содержит органические соединения (органические кислоты, спирты, глицерин), которые анаэробные бактерии превращают в метан (Soares et al., 2014).
Этанол можно производить с использованием сока сахарного тростника, патоки (побочный продукт на стадии варки) или их смеси в качестве сырья. В результате ферментации этих компонентов образуется вино, которое перерабатывается в дистилляционные колонны.Последний процесс приводит к образованию этанола как основного продукта и барды как сточных вод.
Основные характеристики барды, полученной способом получения спирта из патоки, сока и их смесей, представлены в таблице 10.
1.
Таблица 10.1. Физико-химические характеристики барды сахарного тростника (Cortez et al., 1998).
| Характеристики | Меласса | Сок | Смешанный |
|---|---|---|---|
| pH | 4.2–5 | 3,7–4,3 | 4,4–4,6 |
| Температура (° C) | 80–100 | 80–100 | 80–100 |
| BOD (г / LO 2 ) | 25 | 6–16 | 19,8 |
| ХПК (г / л) | 65 | 15–33 | 45 |
| Всего твердых веществ (г / л) | 81,5 | 23,7 | 52,7 |
| Летучие вещества (г / л) | 60 | 20 | 40 |
| Неподвижные вещества (г / л) | 21.5 | 3,7 | 12,7 |
| Азот (г / л; N) | 0,45–1,6 | 0,15–0. 7 | 0,48–0,71 |
| Люминофор (г / л; P 2 O 5 ) | 0,1–0,29 | 0,1–0,21 | 0,09–0,2 |
| Калий (г / л; K 2 O) | 3,74–7,83 | 1,2–2,1 | 3,34–4. |
| Кальций (г / л; CaO) | 0,45–5,18 | 0.13–1,54 | 1,33–4,57 |
| Магний (г / л; MgO) | 0,42–1,52 | 0,2–0,49 | 0,58–0,7 |
| Сульфат (г / л; SO 4 ) | 6,4 | 0,6–0,76 | 3,70–3,73 |
| Углерод (г / л; C) | 11,2–22,9 | 5,7–13,4 | 8,7–12,1 |
| Соотношение C / N | 16–16,27 | 19,7–21 | 16,4–16,43 |
| Органическое вещество (г / л) | 63.4 | 19,5 | 38 |
| Восстановленные вещества (г / л) | 9,5 | 7,9 | 8,3 |
BOD , Биохимическая потребность в кислороде; ХПК , химическое потребление кислорода.
Промышленная биотехнология и будущее производства этанола — BIO
Промышленная биотехнология использует биотехнологические инструменты, разработанные для борьбы с болезнями и лечения болезней, и применяет их для решения важнейших задач промышленного производства, химического синтеза и производства возобновляемой энергии.
Промышленные биотехнологические компании используют микроорганизмы (микробы) и специализированные белки (ферменты) для разработки новых «биологических» продуктов из возобновляемых сельскохозяйственных источников, а также для того, чтобы сделать традиционные производственные процессы более чистыми и экологичными. Промышленная биотехнология является ключевой технологией производства этанола из всех возобновляемых источников сырья:
Последние достижения в области ферментов и ферментационных микробов существенно повысили эффективность производства кукурузного этанола:
Урожайность этанола на бушель кукурузы увеличилась на 20% с 2.5 галлонов на бушель в 2000 году до почти 3,0 галлона на бушель сегодня
В настоящее время разработаны новые ферменты, не требующие варки, для извлечения сахаров из кукурузы при комнатной температуре, что значительно снижает энергозатраты и дополнительно улучшает стоимость и экологические характеристики этанола из кукурузного крахмала.
Производство этанола из целлюлозной биомассы (такой как стебли кукурузы, пшеничная солома или просо) сейчас находится на пике коммерческого производства благодаря значительным успехам в разработке ферментов целлюлазы.Промышленные биотехнологические компании снизили стоимость ферментов целлюлазы в 30 раз с 2001 года с более чем 5 долларов за галлон этанола до менее чем 0,20 доллара за галлон.
В совместном исследовании USDA / DOE 2005 года делается вывод о том, что Соединенные Штаты могут производить 60 миллиардов галлонов этанола к 2030 году за счет комбинации зернового и целлюлозного сырья — достаточно, чтобы заменить 30% прогнозируемого спроса на бензин в США — без ущерба для производства продуктов питания, кормов или волокна ( « Биомасса как сырье для биоэнергетики и индустрии биопродуктов », USDA / DOE, апрель 2005 г.).60 миллиардов галлонов биотоплива:
достаточно для заправки 6 млн автоцистерн
будет достаточно для заправки более 100 миллионов автомобилей в год при использовании в качестве топлива E85 (85% этанола, 15% бензиновой смеси)
будет уничтожать примерно 5 супертанкеров (таких как Exxon Valdez) с импортируемой сырой нефтью каждый день — почти 2000 отгрузок в год.
Новый анализ, проведенный по заказу BIO, показал, что существующие запасы кукурузной соломы и зерновой соломы могут обеспечить 200 миллионов тонн устойчивого целлюлозного сырья в течение 3-5 лет, что достаточно, чтобы утроить текущее производство этанола («« Достижение устойчивого производства сельскохозяйственной биомассы для сырья для биопереработки » «, БИО, ноябрь.2006 г.).
Сбор и доставка сельскохозяйственных остатков потребуют значительных инвестиций в инфраструктуру снабжения, включая новую посадочную технику и оборудование для уборки урожая за один проход, расширенную сеть железнодорожных грузовых перевозок и более широкое внедрение технологии нулевой обработки почвы. Фермеры могут рассчитывать на возмещение значительной части своих необходимых инвестиций за счет продажи остатков — ферма площадью 1000 акров может окупить дополнительные затраты всего за 2 года — но для ускорения развития также необходима государственная поддержка.
Новые рынки, которые превращают в товар экологические преимущества нулевой обработки почвы, могут дать фермерам еще больший стимул к переходу на нулевую обработку почвы с вывозом остатков. Новые обязательные ограничения на выбросы парниковых газов в Калифорнии и на северо-востоке могут помочь фермерам заработать 10 долларов на акр или более от продажи углеродных кредитов.
Переработка всего 30 процентов кукурузной соломы США в биотопливо снизит чистые выбросы парниковых газов в США на 90–150 миллионов метрических тонн эквивалента двуокиси углерода в год, что достаточно для:
компенсировать выбросы CO2 от 10 типичных угольных электростанций мощностью 1000 мегаватт
более чем компенсирует недавний ежегодный рост выбросов во всех секторах США.С. экономика.
Недавнее исследование Университета Теннесси (« 25% возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах к 2025 году: сельскохозяйственные и экономические последствия, », ноябрь 2006 г.
) показало, что:
Производство 25% энергии Америки из сельскохозяйственных ресурсов приведет к ежегодной экономической деятельности на сумму более 700 миллиардов долларов, создаст 5,1 миллиона рабочих мест и добавит 180 миллиардов долларов к чистому доходу фермерских хозяйств к 2025 году
Повышение рыночных цен на кукурузу и другие кормовые культуры принесет, по оценкам, кумулятивную экономию государственных платежей фермам в размере 15 миллиардов долларов.
Анализ, проведенный Советом по защите природных ресурсов, показал, что инвестиции в размере 1 миллиарда долларов в НИОКР и демонстрации должны сократить затраты на производство целлюлозного этанола вдвое к 2015 году, сэкономив потребителям 20 миллиардов долларов в год на расходах на топливо к 2050 году (« Growing Energy » , NRDC 2004).
Этанол: что это такое? — этанол
Этанол — это зерновой спирт, который можно смешивать
с бензином и используется в автотранспортных средствах.
Многие заправочные станции предоставляют смешанное топливо,
который обычно составляет 10 процентов этанола и 90
процентов бензина. Транспортные средства не нужны
модификации для использования этой смеси топлива. Гибкое топливо
автомобили с модификациями топлива
систем, можно использовать E85, который представляет собой смесь
до 85 процентов этанола и 15 процентов бензина.
С доработками эти автомобили могут использовать
чистый бензин или любая смесь этанола до
85 процентов.
2008 Производство этанола в США
180+ заводов по производству этанола:
Более 3 миллиардов бушелей кукурузы используется для производства этанола производство (23% производства США) =
Произведено 9,2 миллиарда галлонов этанола (емкость примерно 10 миллиардов галлонов)
Откуда это?
Этанол можно сбраживать из многих источников
крахмала, в том числе кукурузы, пшеницы, зерна сорго,
ячмень, и картофель, и из сахара
такие культуры, как сахарный тростник и сладкое сорго.
Поскольку было много
поставка кукурузы, большая часть этанола производится в
Соединенные Штаты из кукурузы.
Большая часть этанола производится на Среднем Западе.
и Верхний Средний Запад, где расположены заводы по производству этанола.
близко к кукурузе и имеют постоянные запасы кукурузы,
доступ к водным ресурсам и животноводство
производство рядом. Побочный продукт этанола
продукция — зерно дистилляторов, которое можно скармливать
животным, влажным или сушеным. Поскольку
зерно мокрых дистилляторов скоропортящееся и тяжелое,
что увеличивает транспортные расходы, они
обычно используется в радиусе 100 миль от этанола
растение.Зерна дистилляторов более стабильны и
легче транспортировать, если производитель этанола
сушит их, однако увеличивает энергию
стоимость для производителя этанола. Дистилляторы зерна
сохраняют многие питательные вещества из кукурузы, так как
был удален только крахмал. Из-за
высокое содержание клетчатки в большинстве зерен дистилляторов
скармливают мясному и молочному скоту, однако
также может использоваться в качестве корма для птицы и свиней.
Этанол США Производство Сырье
90% кукуруза 10% пшеница / сорго
Как это производится?
На большинстве новых заводов по производству этанола, также известных
как растения для «сухого помола» зерна кукурузы
мелко измельчить на мелкие частицы.Тогда вода
добавлен в молотую кукурузу вместе с ферментами
преобразовать крахмал для брожения. Микстура,
также известный как пюре, готовится, чтобы сломать
крахмал вниз. Пюре удалено
из плит и дать остыть перед
второй фермент (глюкоамализ) добавляется к
пюре. Этот фермент помогает превратить жидкий крахмал
в сахара. В затор добавляются дрожжи и
брожение создает этанол и углерод
диоксид. Примерно через два дня ферментация
процесс завершен и затор нагревается
снова.В процессе нагрева этанол
испаряется в пар, который собирается,
а оставшиеся сухие вещества кукурузы и дрожжей
оставаться. Пары этанола охлаждаются и конденсируются.
в жидкость.
Эта жидкость обезвоживается до
удалить из этанола лишнюю воду, сделав
«безводный» этанол, пригодный для смешивания с
бензин.
1 бушель кукурузы (56 фунтов) = 2,8 галлона этанола + 17 фунты дистилляторов зерна
В процесс сухого измельчения, который:
- повысить энергоэффективность
- сократить водопользование
- уменьшить размер и сложность этанола завод
- получить больше продуктов с добавленной стоимостью из зерно помимо этанола, углекислого газа и зерна дистилляторов.
Эти инновации и непрерывный процесс исследования создают лучшие экономические возможности в производстве зернового этанола, и меняются способы взглянуть на завод по производству этанола как на сообщество инвестиции.
Этанол можно также производить мокрым помолом.
процесс, который разделяет кукурузу на несколько разных
компоненты и предоставляет множество вариантов завершения
продукты, в том числе этанол.
Мокрые мельницы — это много
более сложный и имеет гораздо больший капитал
стоимость, чем установки сухого помола.
Несмотря на созданную базу заводов по производству этанола использование крахмалосодержащих зерен в качестве исходного сырья, другие интересные способы приготовления топливных спиртов путем брожения существуют. Целлюлоза, самая распространенная биоматериал на земле, состоит из молекулы сахара, которые можно расщепить и ферментированный определенными организмами и / или ферментами. В настоящее время исследователи изучают способы сделать этанол из целлюлозы, которая извлекается из биомасса, такая как кукурузные початки, кукурузная солома (стебли и листья), солома из пшеницы или риса, многолетнее травы, такие как мискантус и просо, и древесные отходы от лесного хозяйства и бумаги отрасли.
Как транспортируется этанол?
Автомобильные и железнодорожные перевозки являются основными видами транспорта.
подачи этанола на смесительные терминалы,
где этанол смешивают с бензином с образованием
Смеси E-10 или E-85 для использования в потребительских двигателях.
В настоящее время этанол не транспортируется по трубопроводам.
которые разработаны и используются для нефтяных
продукты, однако несколько компаний тестируют
доставка этанола этим способом. Используя более дорогой
рост грузовых, железнодорожных и баржных перевозок
затраты на рынки, наиболее далекие от
заводы по производству этанола.
Как это используется?
Этанол — хорошее топливо для искрового зажигания. двигатели. Он имеет высокое октановое число, что делает его привлекательно как антидетонационная присадка в бензин. Это может использоваться как добавка к дизельному топливу (биодизель). Этанол также является важным сырьем для химическая индустрия.
Чистый прирост энергии в производстве
Производство этанола дает чистый прирост энергии —
согласно некоторым авторитетным анализам жизненного цикла —
производит примерно на 67 процентов больше энергии
чем нужно, чтобы вырастить и переработать кукурузу в
этиловый спирт.
1 Часто цитируемый энергетический баланс может
вводить в заблуждение, поскольку промышленность по производству этанола
быстро меняется для повышения эффективности
и производить больше продуктов с добавленной стоимостью из
зерновое сырье. 2 Один из способов увеличения
эта эффективность заключается в создании целлюлозного этанола из
побочный продукт DDGS, который уже находится в этаноле
сажайте и используйте кукурузные початки и кукурузную солому
(листья и стебли) в качестве топлива вместо природного газа.
Список литературы
1. Улучшения в жизни Энергоэффективность цикла и Выбросы парниковых газов кукурузо-этанол, Адам Дж. Лиска, Хайшун С. Ян, Вирджил Р. Бремер, Терри Дж. Клопфенштейн, Дэниел Т. Уолтерс, Гален Эриксон, и Кеннет Г. Кассман. Журнал промышленной экологии.
ресурсов
Научный центр биоэнергетики (Национальная лаборатория Окриджа)
http://bioenergycenter.org/
Организация переработчиков кукурузы (мокрый помол)
http: // www.
corn.org/
Управление энергетической информации (Министерство энергетики США)
http://www.eia.doe.gov/fuelrenewable.html
Исследовательский центр биоэнергетики Великих озер
http://www.greatlakesbioenergy.org/
Объединенный научно-исследовательский институт биоэнергетики
http://www.jbei.org/
Национальная ассоциация производителей кукурузы
http://www.ncga.com/
Ассоциация возобновляемых источников топлива
http://www.ethanolrfa.org/
USDA | Служба сельскохозяйственных исследований
Bioenergy Research
http: // www.ars.usda.gov/research/programs/programs.htm?NP_CODE=307
Национальный центр исследований использования сельского хозяйства
http://www.ars.usda.gov/Main/docs.htm?docid=3153
USDA | Служба аграрного маркетинга
http://www.ams.usda.gov
Агентство по охране окружающей среды США
Альтернативные виды топлива
http://www.epa.gov/otaq/consumer/fuels/altfuels/altfuels.
htm
Программа стандартов возобновляемого топлива
http://epa.gov/otaq/renewablefuels/
Тенденции топливной промышленности этанола
Текущие тенденции
- У.Промышленность S. этанола произвела 13,9 миллиарда галлонов этанола в 2020 году, что на 11,7% меньше, чем 15,8 миллиарда галлонов в 2019 году.
- Несколько факторов способствовали падению производства, в первую очередь сокращение спроса на бензин из-за пандемии, исключения для небольших нефтеперерабатывающих заводов и сокращение экспорта из-за неблагоприятной и протекционистской торговой политики.
- Экспорт этанола снижается второй год подряд, упав на 8,5% в 2020 году.
- Несмотря на пандемию, промышленность по производству этанола в США получила прибыль в 2020 году из-за более высоких цен на два основных побочных продукта отрасли.
- По состоянию на апрель 2021 года производство этанола восстановилось примерно до 90% от докандемических уровней или 950 000 баррелей в день, но краткосрочные перспективы отрасли неясны из-за вопросов, касающихся окончательных требований к смешиванию этанола на 2021 год и будущей торговой политики и льготы для малых нефтеперерабатывающих заводов.
СКАЧАТЬ PDF
ОБЗОР
Самый необычный год: Ожидается, что год будет трудным для США.Промышленность этанола в 2020 году оказалась одним из самых тяжелых лет для отрасли с 2012 года, когда засуха, уничтожившая большую часть урожая кукурузы в стране, привела к резкому росту цен на кукурузу. В марте 2020 года пандемия COVID-19 и связанные с ней заказы по обеспечению безопасности дома, покрывающие большую часть страны, подорвали спрос на бензин и этанол, в результате чего производителям этанола некуда было продавать свою продукцию. Кроме того, 8 марта 2020 года Саудовская Аравия начала ценовую войну с Россией из-за отказа России согласиться сократить добычу нефти в ответ на падение мирового спроса на нефть.Ценовая война вызвала серьезное падение мировых цен на нефть, за которым последовало снижение цен на бензин и этанол.
В ответ на эти события многие производители этанола остановили свои заводы, в то время как другие сократили выпуск.
Около 70 заводов по производству этанола мощностью 6,0 миллиардов галлонов простаивали из-за распространения пандемии. Затем последовали еще 64 завода, снизившие объемы производства и снявшие с производства более 1,7 миллиарда галлонов этанола. В целом примерно две трети из 204 заводов по производству этанола в стране либо простаивали, либо работали ниже мощности в 2020 году.Для сравнения, в обычный год простаивают примерно 10 заводов.
К концу апреля 2020 года суточное производство этанола снизилось примерно на 50% до 537 000 баррелей в день с примерно 1,05 миллиона баррелей в день в январе. Чтобы уменьшить потери, многие заводы, которые оставались открытыми во время пандемии, начали производить этанол промышленного класса для использования в производстве дезинфицирующего средства для рук после того, как федеральное правительство
ослабило требования к алкоголю для этого продукта.
В конце весны и начале лета 2020 года спрос на этанол начал восстанавливаться, поскольку первоначальный шок пандемии спал.
К концу июня промышленная добыча превысила 900 000 баррелей в день. В то же время цены на первичные побочные продукты этанольной промышленности, сушеные зерна дистилляторов с растворимыми веществами (DDGS), богатый питательными веществами побочный продукт производства этанола сухого помола и кукурузное масло, резко выросли, что помогло многим производителям этанола вернуться к прибыльности. . Благодаря более высоким ценам на DDGS и кукурузное масло во второй половине года промышленность этанола смогла сообщить о прибыли в 2020 году, что казалось невозможным в разгар пандемии.
Производство этанола снизилось до 13,93 млрд галлонов в 2020 году, снижение на 11,7% и самый низкий уровень производства с 2013 года. Кроме того, экспорт снизился второй год подряд в 2020 году, упав на 8,5% до 1,34 млрд галлонов по сравнению с 1,48 млрд. галлонов в 2019 году и 1,72 миллиарда галлонов в 2018 году. Из-за резкого падения внутреннего спроса экспорт увеличился до 9,6% от общего спроса в 2020 году с 9,2% в 2019 году.
На три страны, Канаду, Бразилию и Индию, приходилось более 53% экспорт в 2020 году, при этом Канада превзойдет Бразилию как ведущее направление для США.S. этанол впервые с 2017 года.
ТОРГОВАЯ ПОЛИТИКА НЕЖЕЛАТЕЛЬНО ВЛИЯЕТ НА ОТРАСЛЬ: В 2020 году производители этанола, как ожидается, столкнутся с непростым рынком из-за того, что администрация Трампа проводит программу по возобновляемому топливу (RFP) и торговую политику. RFP требует, чтобы нефтепереработчики смешивали этанол с бензином в смеси из 10% этанола и 90% бензина. С 2015 года Агентство по охране окружающей среды (EPA) обычно принимает окончательные требования к объему на следующий год в ноябре или декабре.На период с 2017 по 2019 год окончательные требования к объему этанола были установлены на уровне 15 миллиардов галлонов. В декабре 2019 года EPA утвердило свои окончательные требования к объему этанола на 2020 год на уровне 15 миллиардов галлонов; однако окончательная потребность в объеме на 2021 год была отложена из-за пандемии.
Управление запросом предложений со стороны администрации Трампа отрицательно сказалось на отраслевом спросе в 2019 году и, как ожидалось, сделает то же самое в 2020 году. Во время правления администрации Трампа EPA предоставило мелким нефтеперерабатывающим предприятиям около 90 отказов от льготных условий, освобождая их от обязательных требований по смешиванию.Исследователи из Университета Иллинойса подсчитали, что освобождение мелких переработчиков от лишений, предоставленное Агентством по охране окружающей среды, снизило внутренний спрос на биотопливо на 1,6 миллиарда галлонов, из которых на этанол, по оценкам, приходилось 1,2 миллиарда галлонов.
В дополнение к исключениям, протекционистская торговая политика администрации Трампа оказала сдерживающее влияние на экспорт. Например, в 2016 году Китай был третьим по величине импортером этанола в США, на его долю приходилось 17% экспорта. Однако, когда разразилась торговая война, Китай ввел ряд ответных тарифов на У.S.
этанол, который к апрелю 2018 года составлял 70% пошлины и почти полностью закрыл рынок Китая для производителей этанола из США к 2019 году. В 2020 году США экспортировали в Китай 21,3 миллиона галлонов этанола, что составляет небольшую часть от этого объема. экспортировано в 2016 году. Помимо упадка китайского рынка, экспорт в Бразилию, крупнейшего импортера этанола в США с 2017 по 2019 год, снизился примерно на 34% в 2019 году и 40% в 2020 году из-за торговой политики.
CRUSH SPREAD ИНДИКАТОР ФИНАНСОВОГО ЗДОРОВЬЯ: Crush-спред — это финансовый показатель, который производители этанола обычно используют для мониторинга своего финансового здоровья.Разброс — это разница между совокупной продажной стоимостью этанола и побочных продуктов, которые могут быть извлечены из бушеля кукурузы, и стоимостью бушеля кукурузы и другими эксплуатационными расходами. Распределение давлений используется для измерения относительных затрат на производство. Когда маржа превышает затраты на переработку, производители этанола, как правило, перерабатывают больше кукурузы в этанол.
Когда маржа падает ниже затрат на переработку, производители этанола склонны сокращать свои операции и простаивать заводы. Сужающийся спрэд кукурузного раздавливания происходит, когда цена на кукурузу растет по сравнению с ценами на этанол, кукурузное масло и DDGS.Когда это происходит, спред становится менее положительным или более отрицательным. Расширение спреда кукурузы на раздавливание происходит, когда цена этанола, кукурузного масла и DDGS повышается по сравнению с ценой на кукурузу. Когда это происходит, спред становится более положительным.
Маржа переработки этанола резко снизилась весной 2020 года из-за падения спроса на бензин и снижения цен на этанол. Во второй половине года более высокие цены на побочные продукты отрасли снизили себестоимость кукурузы и позволили отрасли вернуться к прибыльности.Начиная с декабря 2020 года отрасль столкнулась с резким скачком цен на кукурузу; Однако с конца января 2021 года отрасль выиграла от роста цен на этанол.
ПРОГНОЗ ОТРАСЛИ И ОЦЕНКИ: За неделю, закончившуюся 9 апреля 2021 года, внутреннее производство этанола составило 941 000 галлонов в день, что составляет примерно 90% от уровня до пандемии.
Несмотря на повышение уровня производства, большинство участников отрасли не верят, что отрасль вернется к уровню производства до пандемии до 2022 года, в то время как другие считают, что спрос в отрасли никогда не восстановится до уровня, предшествующего пандемии.
Несмотря на различные точки зрения, большинство отраслевых аналитиков согласны с тем, что краткосрочные перспективы отрасли являются неопределенными из-за вопросов о том, как администрация Байдена будет управлять программой возобновляемого топлива и программой освобождения малых нефтеперерабатывающих предприятий. Для кредиторов, в портфеле которых есть поставщики этанола или конечные пользователи, будет критически важно отслеживать экономические и регуляторные факторы, а также наличие государственных стимулов для производителей этанола.
Оценка запасов этанола будет затронута с точки зрения ценообразования, но должна оставаться стабильной в зависимости от рыночной стоимости.Активы оборудования будут несколько обесценены при текущих уровнях цен на топливо.
Сложный характер оборудования требует особого подхода к оценке: Учитывая повышенный уровень неопределенности на рынке и растущее значение технологий увеличения доходов и экономии затрат в производстве этанола, подход «бизнес-наложения» имеет решающее значение при оценке предприятий по производству этанола. улавливать полную стоимость оборудования, приносящего доход. Эта методология рассматривает общие денежные потоки и стоимость компании в целом.
Доходный подход или подход денежных потоков — это распространенный метод оценки целых компаний. Известная стоимость активов компании, таких как оборотный капитал и недвижимость, вычитается из общей стоимости компании, чтобы получить стоимость оставшихся активов. Эта остаточная стоимость по существу определяет, обеспечивают ли производственные активы адекватную доходность для компании. В противном случае существует экономическое устаревание.
В целом, справедливая рыночная стоимость при продолжающемся использовании должна поддерживаться непрерывной производственной мощностью бизнеса, которую поддерживают машины и оборудование.
При выводе остаточной стоимости или доступной прибыли на оставшиеся активы оценщики Gordon Brothers будут учитывать всю доступную информацию о компании, ее активах и отраслевых тенденциях, влияющих на способность компании генерировать денежные средства.
Примечание: ДАННАЯ ПУБЛИКАЦИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ТОЛЬКО ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАРКЕТИНГОВЫХ ЦЕЛЕЙ. МАТЕРИАЛ
, СОДЕРЖАЩИЙСЯ ЗДЕСЬ, НЕ ДОЛЖЕН РАССМАТРИВАТЬСЯ В КАЧЕСТВЕ СОВЕТА, НИ ПРИНЯТЬ ПРИНЯТИЕ ФИНАНСОВЫХ, ОПЕРАЦИОННЫХ ИЛИ ДРУГИХ РЕШЕНИЙ
; НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В КАЧЕСТВЕ ЗАМЕНЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ АКТИВА
.ФАКТИЧЕСКАЯ СТОИМОСТЬ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МОЖЕТ РАЗЛИЧАТЬСЯ ОТ ОПЕРАЦИИ К ОПЕРАЦИИ, и
СТОИМОСТЬ ВОССТАНОВЛЕНИЯ, УКАЗАННАЯ ЗДЕСЬ, ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫХ СДЕЛОК БЕЗ
В ОТНОШЕНИИ КОНКРЕТНЫХ КЛЮЧЕВЫХ ФАКТОРОВ. ДАННЫЙ МАТЕРИАЛ МОЖЕТ БЫТЬ РАСПРОСТРАНЕН ТОЛЬКО В ЕГО ПОЛНОМ СЛУЧАЕ,
ВКЛЮЧАЯ УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХ. ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ. © 2021 GORDON BROTHERS, LLC.
Справочные источники: АДМИНИСТРАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ США, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
АГЕНТСТВО, ДЕПАРТАМЕНТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА США, АССОЦИАЦИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ТОПЛИВОВ, УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
, ЦЕНТР РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА 44 ЧАМПАНИЯ, ЗВЕЗДНАЯ ТРИБУНА, НОВОСТИ,
FEED & GRAIN, MEREDITH AGRIMEDIA, KWWL TELEVISION, INC., НОВОСТИ BROWNFIELD AG, ГАЗЕТА
Биоэтанол — Европейская ассоциация производителей биомассы
Этанол или этиловый спирт — прозрачная бесцветная жидкость, биоразлагаемая, низкая токсичность и незначительное загрязнение окружающей среды в случае разлива. Этанол горит с образованием углекислого газа и воды. Этанол является высокооктановым топливом и заменил свинец в качестве усилителя октанового числа в бензине. Смешивая этанол с бензином, мы также можем насыщать кислородом топливную смесь, чтобы она сгорала более полно и сокращала выбросы загрязняющих веществ.
Топливные смеси этанола широко продаются в США. Чаще всего используется смесь 10% этанола и 90% бензина (E10). Двигатели транспортных средств не требуют модификаций для работы на E10, и гарантия на автомобиль также не затрагивается. Только автомобили с гибким топливом могут работать на смесях, содержащих до 85% этанола и 15% бензина (E85).
Топливный биоэтанол в основном производится в процессе ферментации сахара, хотя его также можно изготавливать с помощью химического процесса реакции этилена с паром. Основными источниками сахара, необходимого для производства этанола, являются топливные или энергетические культуры.Эти культуры выращиваются специально для использования в энергетике и включают кукурузу, кукурузу и пшеницу, отходы соломы, иву и деревья, опилки, тростниковую канарейку, кордовые травы, топинамбур, мискантус и сорго.
Биоэтанол в Европе
В ЕС биоэтанол производится из пшеницы (3,9 миллиона тонн), кукурузы (4,1 миллиона тонн), сахарной свеклы (12,1 миллиона тонн), ячменя (0,4 миллиона тонн) и ржи (0,4 миллиона тонн).
Мощность производства биоэтанола увеличилась примерно до 8.5 миллиардов литров в год в 2012 году при фактическом годовом производстве около 4,8 миллиарда литров, или 57% от общей мощности. Биодизель является основным биотопливом, используемым в ЕС на транспорте, и производится из семян рапса (15,3 миллиона тонн), сои (3,5 миллиона тонн), импортного пальмового масла, переработанного растительного масла и животного жира. Мощность производства биодизеля увеличилась примерно до 26,3 миллиарда литров с годовым объемом производства около 10,5 миллиарда литров (8,3 Мтнэ) или 40% от общей мощности (EC, 2014).Значительная доля сырья для производства биодизеля (рапса, сои), производимого внутри страны, поступает из импорта, а также используется растительное масло (в основном пальмовое).
В Европе пшеница является основной культурой, выращиваемой для производства биоэтанола, на нее приходится 0,7% сельскохозяйственных земель ЕС и 2% поставок зерна в Европе [Источник: ePure]. Еврокомиссия предложила ограничить биотопливо, производимое из «пищевых культур», на уровне 7% от энергопотребления на транспорте.
В Бразилии, где рынок топливного этанола наиболее развит, в мае 2013 года обязательный уровень смешивания безводного этанола был увеличен до 25%.
Сырье
Сахар необходим для производства этанола путем ферментации. Растительный материал (зерно, стебли и листья) состоит в основном из сахаров, поэтому в принципе практически любые растения могут служить сырьем для производства этанола. На практике выбор сырья зависит от того, что лучше всего растет в преобладающих условиях климата, ландшафта и состава почвы, а также от содержания сахара и простоты обработки различных доступных растений. Результатом является широкий выбор исходного сырья этанола и, следовательно, производственных процессов.
Во всем мире большая часть биоэтанола производится из сахарного тростника (Бразилия), патоки и кукурузы (США), но подходят и другие крахмалистые материалы, такие как пшеница, ячмень и рожь. Культуры, содержащие крахмал, сначала необходимо преобразовать в сахар. Для производства 1 тонны этанола требуется примерно 3 тонны зерна.
В Европе основными культурами для производства биоэтанола являются крахмальные культуры (например, мягкая пшеница) и сахарная свекла. Посевы сахарной свеклы выращиваются в большинстве стран ЕС-25 и дают значительно больше этанола с гектара, чем пшеница.
Потенциальный выход биоэтанола из мягкой пшеницы и сахарной свеклы в некоторых странах-членах ЕС-25
Пшеница мягкая | Свекла сахарная | |||
Литров / га | т.н.э. / га | Литров / га | т.н.э. / га | |
| Австрия | 1,792 | 0.92 | 6 677 | 3,42 |
| Бельгия | 2 847 | 1,46 | 6 970 | 3,57 |
| Германия | 2,620 | 1,34 | 6,384 | 3,27 |
| Дания | 2,561 | 1. | 6,399 | 3,28 |
| Греция | 916 | 0,47 | 4 926 | 2,52 |
| Испания | 1,052 | 0,54 | 6,181 | 3,16 |
| Финляндия | 1,057 | 0.54 | 3,440 | 1,76 |
| Франция | 2,554 | 1,31 | 7,980 | 4,09 |
| Ирландия | 2,996 | 1,53 | 4,710 | 2,41 |
| Италия | 1,637 | 0. | 4 346 | 2,23 |
| Нидерланды | 2 839 | 1,45 | 6,472 | 3,31 |
| Португалия | 499 | 0,26 | 5,234 | 2,68 |
| Швеция | 2 069 | 1.06 | 5,266 | 2,70 |
| Соединенное Королевство | 2,686 | 1,38 | 6,355 | 3,25 |
| Чешская Республика | 1,568 | 0,80 | 4,982 | 2,55 |
| Эстония | 659 | 0. | – | – |
| Венгрия | 1,365 | 0,70 | нет данных | нет данных |
| Литва | 1 050 | 0,54 | 2 964 | 1,52 |
| Латвия | 908 | 0.46 | 3 036 | 1,55 |
| Польша | 1,215 | 0,62 | 3,555 | 1,82 |
| Словения | 1,330 | 0,68 | 4 040 | 2,07 |
| Словакия | 1,360 | 0. | 3,486 | 1,78 |
31
84
34
70В настоящее время НИОКР в области биоэтанола сосредоточены на использовании лигноцеллюлозных или древесных материалов в качестве сырья ( см. Специальный раздел ). К ним относятся культуры с коротким оборотом энергии (например, ива, мискантус и эвкалипт), сельскохозяйственные остатки (например, солома и жмых сахарного тростника), лесные остатки, древесные отходы и твердые бытовые отходы. Для производства 1 тонны этанола требуется около 2-4 тонн сухого древесного или травяного материала.При общем содержании сахара 60–70% (40% глюкозы в виде целлюлозы и 25% ксилозы в виде гемицеллюлозы) пшеничная солома может производить около 230 кг этанола на тонну сухого материала.
Есть несколько причин для перехода на производство этанола из лигноцеллюлозной биомассы. Лигноцеллюлозная биомасса более многочисленна и менее дорога, чем пищевые культуры, особенно когда речь идет о потоке отходов с очень небольшой или даже отрицательной экономической ценностью.
Кроме того, он имеет более высокий баланс чистой энергии, что делает его более привлекательным с экологической точки зрения.Действительно, лигно-целлюлозный биоэтанол может обеспечить до 90% экономии парниковых газов, намного опережая биотопливо первого поколения. Однако эти виды биомассы труднее преобразовать в сахара из-за их относительно недоступной молекулярной структуры.
Производственный процесс
Преобладающей технологией преобразования биомассы в этанол является ферментация с последующей дистилляцией. Ферментация — это процесс биохимического преобразования, при котором биомасса разлагается с помощью микроорганизмов (бактерий или ферментов).Эта технология может использоваться для различных типов сырья биомассы.
Практически вся ферментация этанола по-прежнему основана на пекарских дрожжах (Saccharomyces cerevisiae), для которых в качестве сырья требуются простые (мономерные) сахара. Обычная дрожжевая ферментация дает 0,51 кг этанола из 1 кг любых сахаров C6, глюкозы, маннозы и сахарозы.
Однако не все сырье содержат простые сахара. Крахмал и лигноцеллюлоза являются полимерами, и для разрыва связей между мономерами и получения простых сахаров C6 для ферментации требуется гидролиз.
Наверх
Гидролиз крахмала и целлюлозы с последующей ферментацией глюкозы до этанола
Первый шаг в этом процессе конверсии включает помол или измельчение зерна, чтобы высвободить крахмал. Затем этот материал разводят в воде, чтобы отрегулировать количество сахара в заторе. Это необходимо для поддержания дрожжей и облегчения перемешивания и обработки затора. Затем эту смесь готовят для растворения всех водорастворимых крахмалов.Одновременно крахмал превращается в сахара. Это можно сделать с помощью ферментов или кислотного гидролиза. В случае кислотного гидролиза разбавленная минеральная кислота добавляется к суспензии зерна перед варкой. Короткие углеводы, полученные на этих этапах обработки, могут ферментироваться микроорганизмами. Для выращивания дрожжей, необходимых для процесса ферментации, раствор должен быть слабокислым, а именно pH от 4,8 до 5,0.
Во время брожения образуется этанол, который разбавляют водой. Этот процесс также приводит к образованию CO2.Концентрация этанола может быть увеличена с помощью серии стадий дистилляции и дегидратации.
Процесс преобразования лигноцеллюлозной биомассы в этанол отличается от процесса, описанного выше, только расщеплением или гидролизом сырья до сбраживаемого сахара. Этот процесс гидролиза сложнее, чем гидролиз крахмала. Лигноцеллюлозная биомасса содержит углеводные полимеры, называемые целлюлозой (40-60% от сухой массы) и гемицеллюлозой (20-40% от сухой массы), которые могут быть преобразованы в сахара.Целлюлоза состоит из молекул глюкозы, связанных вместе в длинные цепи, которые образуют кристаллическую структуру. Гемицеллюлоза состоит из смеси полимеров, состоящих из ксилозы, маннозы, галактозы или арабинозы. Он намного менее стабилен, чем целлюлоза. Оба материала не растворяются в воде. Оставшаяся фракция, сложный ароматический полимер, называемый лигнином (10-25% от сухого веса), не может подвергаться ферментации, поскольку он устойчив к биологическому разложению.
Этот материал можно использовать для производства электроэнергии и / или тепла.
Для топливных приложений чистота этанола должна быть почти 100%. Это означает, что содержание воды должно быть намного ниже по сравнению с этанолом, производимым по современной промышленной технологии. Для дегидратации этанола доступно несколько технологий, таких как использование молекулярных сит и мембранного разделения, которые еще можно улучшить. Производство электроэнергии и тепла из неферментируемой фракции биомассы и общая интеграция процесса также могут быть развиты дальше, что приведет к повышению энергетической эффективности и экономической эффективности процесса.
Свойства топлива
Биоэтанол имеет гораздо более низкую энергетическую ценность, чем бензин (около двух третей от энергетической ценности последнего в пересчете на объем). Это означает, что для мобильных приложений при заданном объеме бака дальность полета машины уменьшается в той же пропорции.
Октановое число этанола выше, чем у бензина; следовательно, этанол имеет лучшие антидетонационные характеристики.
Это лучшее качество топлива можно использовать, если соответствующим образом отрегулировать степень сжатия двигателя.Это увеличивает топливную экономичность двигателя. Содержание кислорода в этаноле также приводит к более высокому КПД, что приводит к более чистому процессу сгорания при относительно низких температурах.
Давление паров по Рейду, показатель летучести топлива, для этанола очень низкое. Это указывает на медленное испарение, которое имеет то преимущество, что концентрация выбросов в результате испарения в воздухе остается относительно низкой. Это снижает риск взрыва. Однако низкое давление паров этанола вместе с его единственной точкой кипения является невыгодным с точки зрения запуска двигателя при низких температурах окружающей среды.Без вспомогательных средств двигатели, использующие этанол, не могут быть запущены при температуре ниже 20 ° C. Проблемы с холодным запуском являются наиболее важной проблемой при использовании спиртов в качестве автомобильного топлива.
Топливные свойства бензина, биоэтанола и ETBE
Свойства топлива | Бензин | Биоэтанол | ЭТБЭ |
Молекулярная масса [кг / кмоль] | 111 | 46 | 102 |
Плотность [кг / л] при 15ºC | 0.75 | 0,80-0,82 | 0,74 |
Содержание кислорода [мас.%] | 34,8 | ||
Низкая теплотворная способность [МДж / кг] при 15ºC | 41,3 | 26,4 | 36 |
Низкая теплотворная способность [МДж / л] при 15ºC | 31 | 21. | 26,7 |
Октановое число (RON) | 97 | 109 | 118 |
Октановое число (MON) | 86 | 92 | 105 |
Цетановое число | 8 | 11 | – |
Стехиометрическое соотношение воздух / топливо [кг воздуха / кг топлива] | 14.7 | 9,0 | – |
Температура кипения [ºC] | 30-190 | 78 | 72 |
Давление паров по Рейду [кПа] при 15 ° C | 75 | 16,5 | 28 |
2Приложения
Этанол можно использовать:
- в качестве транспортного топлива для замены бензина
- в качестве топлива для выработки электроэнергии путем теплового сжигания
- в качестве топлива для топливных элементов посредством термохимической реакции
- как топливо в когенерационных установках
- как сырье в химической промышленности
Этанол лучше всего используется в двигателях с искровым зажиганием из-за его высокого октанового числа.
Из-за плохого качества зажигания (низкое цетановое число) менее подходит для дизельных двигателей.
Обычно нецелесообразно использовать чистый этанол в двигателях с искровым зажиганием из-за его низкого давления пара и высокой скрытой теплоты испарения, что затрудняет холодный запуск. Наиболее экономически эффективным средством является смешивание этанола с небольшой долей летучего топлива, такого как бензин. Таким образом, использовались различные смеси биоэтанола с бензином или дизельным топливом. Наиболее известные смеси (по объему):
- E5G — E26G (5-26% этанола, 95-74% бензина)
- E85G (85% этанол, 15% бензин)
- E15D (15% этанол, 85% дизельное топливо)
- E95D (95% этанол, 5% воды, с добавкой для улучшения воспламенения)
Биоэтанол прошел всесторонние испытания в легких транспортных средствах с гибким топливом (FFV) как E85G.ETBE также используется в смесях на 10-15% с бензином для повышения его октанового числа и снижения выбросов.
Смеси бензина с содержанием этанола до 22% (E22G) могут использоваться в двигателях с искровым зажиганием без каких-либо материальных или эксплуатационных проблем. Смеси дизельного топлива с содержанием этанола до 15% (E22D) не вызывают каких-либо технических проблем с двигателем и не требуют присадки для улучшения зажигания.
Затраты на производство биоэтанола в ЕС-25 + Болгария, Румыния
На основе пшеницы | Свекла на основе | |||||
€ / л | € / ГДж | € / toe | € / л | € / ГДж | € / toe | |
| Чистая себестоимость сырья | ||||||
| — Сырье | 0. | 18,9 | 790 | 0,26 | 12,3 | 513 |
| — Кредит попутного продукта | 0,15 | 7,1 | 296 | 0,03 | 1,4 | 59 |
| Итого себестоимость сырья | 0.25 | 11,8 | 493 | 0,23 | 10,9 | 454 |
| Затраты на преобразование | 0,28 | 13,3 | 553 | 0,22 | 10,4 | 434 |
| Затраты на смешивание (включая адаптацию бензина) | 0. | 2,4 | 99 | 0,05 | 2,4 | 99 |
| Затраты на сбыт | 0,01 | 0,5 | 20 | 0,1 | 4,7 | 197 |
| Итого затраты на АЗС | 0.59 | 27,9 | 1165 | 0,6 | 28,4 | 1184 |
40
05Источник: BTG, 2004
Производство этанола вносит значительный вклад в экономику
Производство этанола в США прибавило почти 44 доллара.
Согласно новому исследованию, проведенному ABF Economics, в 2017 году было добавлено 4 млрд к валовому внутреннему продукту и поддержано 358 779 рабочих мест. В исследовании, опубликованном 14 февраля Ассоциацией возобновляемых источников топлива на 23-й ежегодной Национальной конференции по этанолу, рассматривается вклад этанольной промышленности в экономику страны и отдельных штатов в 2017 году.
«Индустрия этанола продолжает вносить значительный вклад в экономику с точки зрения создания рабочих мест, получения налоговых поступлений и вытеснения сырой нефти и нефтепродуктов», — отмечается в исследовании.«Важность производства этанола для сельского хозяйства и сельской экономики особенно заметна. Продолжающийся рост и расширение индустрии этанола за счет новых технологий и сырья укрепят позиции отрасли как изначального создателя «зеленых» рабочих мест и позволят Америке добиться дальнейших успехов в направлении энергетической независимости », — говорится в исследовании.
— Согласно анализу, производство и использование 15,8 миллиардов галлонов этанола в прошлом году:
поддержал почти 72 000 прямых рабочих мест и почти 287 000 косвенных и индуцированных рабочих мест во всех секторах экономики;
— добавила более 24 миллиардов долларов дохода американским домохозяйствам;
— принесла в Федеральное казначейство налоговые поступления в размере около 5 миллиардов долларов и 5 долларов США.
7 миллиардов доходов в государственные и местные органы власти;
— поддержал почти 15 000 рабочих мест и почти 6 миллиардов долларов ВВП только за счет экспорта; и
— вытеснил 532 миллиона баррелей импортированной нефти, оставив 26,9 миллиарда долларов в экономике США.
Впервые анализ также оценил влияние этанольной промышленности на экономику каждого штата, в котором действуют заводы по производству этанола. На 26 штатов, где есть заводы по производству этанола, приходилось более 75 процентов вклада отрасли в национальный ВВП и около 73 процентов национальной занятости и доходов домохозяйств.Айова, Небраска и Иллинойс вошли в тройку штатов с наибольшим экономическим воздействием, но такие штаты, как Миссисипи, Айдахо, Вирджиния, Кентукки, Пенсильвания, Орегон и Нью-Йорк, также извлекли выгоду из присутствия заводов по производству этанола, в то время как все 50 штатов пользовались косвенными преимуществами. и стимулировал создание рабочих мест и ВВП за счет этанола.
«Как показывают эти цифры, промышленность по производству этанола в США, несомненно, вносит значительный вклад в нашу экономику», — сказал президент и главный исполнительный директор RFA Боб Диннин. «Наша промышленность поддержала почти 360 000 рабочих мест в прошлом году и вытеснила значительное количество импортируемой сырой нефти, создав высокооплачиваемые рабочие места в сельских общинах по всей стране.Производство этанола в США является бесспорным экономическим центром, приносящим пользу потребителям по всей стране », — добавил он.
«Однозначно, промышленность этанола стимулирует развитие всех секторов нашей экономики», — сказал экономист Джон Урбанчук, автор исследования и управляющий партнер ABF Economics. «Например, завод по производству этанола в Айове приносит пользу не только местным жителям и жителям штата. Его вклад распространяется по всей нашей стране, увеличивая валовой внутренний продукт США и уменьшая нашу зависимость от импортной нефти.Теперь увеличьте вклад этого завода по производству этанола более чем в двести раз, и вы получите представление о преимуществах, которые дает этанольная промышленность США », — добавил он.
Полный текст исследования, подготовленный RFA, находится здесь.
Новый рекорд производства и экспорта этанола в США в 2018 году и обновленная информация об этанольной промышленности Айовы
Автор
IFBF Сельскохозяйственная аналитика и исследования — С.Патрисия Батрес-Маркес, Decision Innovation Solutions (DIS)
В этом отчете представлена последняя информация о производстве и экспорте этанола в США в ведущие страны, а также освещена промышленность по производству этанола в Айове и важность этой отрасли в поддержании цен на кукурузу.
В отчете Министерства сельского хозяйства США о производстве зерна и сопутствующих продуктов указано, что в течение 2018 календарного года для получения топливного этанола было переработано более 5,55 млрд бушелей кукурузы.
Управление энергетической информации (EIA) сообщило об объеме производства американского этанола в размере 16,061 миллиарда галлонов за тот же период, что примерно на 1 процент больше по сравнению с календарным 2017 годом (см. Рисунок 1).
На основании данных, опубликованных EIA 8 марта 2019 года, экспорт этанола из США оценивался в рекордном объеме более 1,72 миллиарда галлонов в течение календарного 2018 года, что на 23,8 процента больше, чем в 2017 году. Как показано на Рисунке 1, в 2018 году этанол Экспорт превысил годовые объемы экспорта с 2014 по 2017 календарные годы.Экспорт этанола из США как доля производства увеличивается с 2016 года, что способствует расширению рынка. В 2018 году 10,7% продукции было отгружено на внешние рынки по сравнению с 8,7% в 2017 году. Ожидается, что
Агентство по охране окружающей среды завершит свое действие по правилу E15 (смесь 15% этанола и 85% бензина) до начала летнего сезона поездок в этом году. Это постановление позволит продавать E15 круглый год.
Ожидается рост потребления E15 в летние месяцы в районах, где уже имеется необходимая инфраструктура.По данным Ассоциации возобновляемых источников топлива Айовы, в штате имеется 172 заправочных станции E15.
Бразилия — ведущий экспортный рынок этанола США в 2018 году
Бразилия, Канада и Индия продолжали оставаться ведущими зарубежными странами назначения этанола из США в 2018 году. Исходя из объема, 59,2 процента (1,020 миллиарда галлонов) этанола США В 2018 году экспорт был направлен на эти три рынка, при этом Бразилия была ведущим рынком сбыта, на долю которого пришлось 29,8 процента (513 миллионов галлонов) от общего объема поставок.Экспорт в Бразилию увеличивается с 2014 года. Экспорт этанола из США в Китай снизился на 73% по сравнению с рекордными показателями 2016 года, в основном из-за ответных тарифов Китая на этанол в США [1]. В 2018 году Соединенные Штаты экспортировали 338,2 миллиона галлонов этанола на другие рынки, что на 84 процента больше, чем в прошлом году (см.
Рисунок 2). Экспорт этанола из США на другие рынки увеличился на 243,4 миллиона галлонов в 2018 году по сравнению с 2016 годом. В то же время экспорт этанола из США в Китай упал на 145,4 миллиона галлонов за тот же период.Это указывает на то, что экспорт на другие рынки более чем компенсировал снижение экспорта в Китай.
Согласно данным, предоставленным EIA, Соединенные Штаты импортировали 54,3 миллиона галлонов этанола в 2018 году. Девяносто восемь процентов этого импорта пришлись на Бразилию. Импорт этанола в США в 2018 году снизился на 29 процентов по сравнению с предыдущим календарным годом. США были значительным нетто-экспортером этанола в 2018 году.
Айова — лидер США по производству этанола
Согласно данным Ассоциации возобновляемых источников топлива, по состоянию на 1 января 2019 года США.Промышленность S. этанола имела существующую мощность 16,501 миллиарда галлонов в год. Согласно отчетам, рабочая мощность составляет 15,975 миллиарда галлонов в год, в результате чего объем простоя составляет 0,526 миллиарда галлонов в год [2].
Айова является лидером в производстве этанола в США с долей в производственной мощности 26,2 процента, что эквивалентно 4,328 миллиардам галлонов в год. При 4,278 миллиарда галлонов в год почти все существующие мощности в Айове находятся в эксплуатации (см. Таблицу 1). В Айове в настоящее время установлено 44 завода по переработке этанола.Один из этих заводов биопереработки расширяется, что в этом году увеличит его производственные мощности на 30 миллионов галлонов.
По данным USDA-NASS, производство кукурузы в Айове с 2014/15 по 2018/19 маркетинговые годы в среднем составляло 2,546 миллиарда бушелей. «Хорошая» часть производства кукурузы в Айове идет на биоперерабатывающие заводы штата по переработке этанола. Если предположить, что коэффициент пересчета составляет 2,8 галлона этанола на бушель кукурузы и производственные мощности Айовы по производству этанола на начало 2019 года, то биоперерабатывающие заводы штата могут потреблять около 1.528 миллиардов бушелей в течение календарного года.
В феврале 2019 года EIA опубликовало годовые данные о производстве этанола в штатах. Самые последние данные относятся к 2016 году. Как показано на Рисунке 3, с 2010 по 2016 год Айова произвела более четверти общего производства этанола в США, что почти вдвое превысило производство второго по величине штата, Небраски.
Этанол Прогноз на 2019 год
Краткосрочный энергетический прогноз EIA (STEO), опубликованный 12 марта 2019 года, прогнозирует небольшое снижение производства этанола в 2019 году.Ожидается, что производство снизится с 1,05 миллиона баррелей в день в 2018 году до 1,04 миллиона баррелей в этом календарном году, что отражает низкую маржу производителей этанола и ограниченный потенциал внутреннего роста. E10 (смесь 10% этанола и 90% бензина) — это смесь этанола, наиболее продаваемая в США. Коэффициент смешения этанола и бензина прогнозируется на уровне 10,2 процента в 2019 году по сравнению с 10,1 процента в прошлом году. Небольшое увеличение указывает на то, что от более высоких смесей этанола ожидается лишь незначительный вклад (например,г.
, E15 и E85).
Недавнее наводнение на Среднем Западе США затронуло около 13 процентов производственных мощностей США по производству этанола, поскольку некоторые биоперерабатывающие заводы в Небраске, Айове и Южной Дакоте были временно вынуждены закрыть или сократить производство из-за наводнения. Это большое влияние на производство этанола на Среднем Западе не было учтено в прогнозах EIA, опубликованных в начале месяца. Поскольку кукуруза является основным сырьем, сокращение производства этанола может иметь прямое влияние на рынки кукурузы.Кроме того, наводнения привели к перебоям в поставках этанола на несколько рынков из-за повреждения железной дороги. На рынках, пострадавших от этого сбоя, цены на этанол могут быть выше.
Спрос на более высокие уровни смешивания этанола, превышающие 10 процентов, остается ограниченным в Соединенных Штатах. Экспорт этанола является важным источником роста спроса на этанол в США. Это приносит пользу промышленности этанола в Айове и поддерживает цены на кукурузу.
Прогнозы USDA на март 2019 года на 2018/19 маркетинговый год показывают 38.5 процентов (5,550 миллиарда бушелей) производства кукурузы будет использовано в производстве этанола из кукурузы. Это самый крупный компонент баланса спроса на кукурузу за 2018/19 год. Однако использование кукурузы для производства этанола в этом месяце сократилось на 25 миллионов бушелей по сравнению с предыдущим месяцем на основе последних данных Министерства сельского хозяйства США по переработке зерна и объема еженедельного производства этанола по состоянию на февраль, сообщенного EIA. Кроме того, EIA прогнозирует, что экспорт этанола в 2019 году вернется к уровню 2017 года (около 1,4 миллиарда галлонов), что станет рекордным показателем экспорта в Бразилию, основной рынок для США.С. этанол в прошлом году, возможно, не продолжится в 2019 году. За исключением Канады, наиболее надежного рынка для этанола в США, большинство рынков этанола в США демонстрируют большие колебания импорта в течение многих лет, поэтому дальнейшая диверсификация рынка является ключом к укреплению экспорта этанола из США.
.
С. Патрисия Батрес-Маркес, старший аналитик, Decision Innovation Solutions ( DIS ). DIS — это исследовательская фирма из штата Айова, которая регулярно проводит экономические исследования для сотрудников и членов фермерского бюро штата Айова.
[1] 19 декабря 2016 года Тарифный комитет Государственного совета Китая (SCTC) опубликовал План корректировки тарифов на 2017 год, в котором перечислены изменения тарифных ставок на 2017 календарный год. 1 января 2017 года предварительная тарифная ставка на денатурированный этанол увеличилась с 5 процентов до 30 процентов, связанных с ставкой режима наибольшего благоприятствования (НБН) Всемирной торговой организации (ВТО). Это негативно повлияло на объемы экспорта этанола из США в Китай в 2017 году. Более того, несколько ответных тарифов, введенных Китаем в отношении США.В 2018 г. тарифы на этанол выросли до 70 процентов.
[2] Производственная мощность должна была превышать 15,975 миллиарда, поскольку в Айове было два действующих завода с неизвестными или нераскрытыми объемами производства.