甲醇蛋白项目可行性研究报告

宁夏宁东能化投资有限责任公司10万吨/年甲醇蛋白项目可行性研究报告江苏煤化工程研究设计院2008年11月目录1总论111概述1111项目名称、主办单位、企业性质及法1112编制依据和原则1113宁夏宁东能化投资有限公司简介2114项目提出的背景和必要性2115预可行性研究范围312研究结论3121研究的综合结论31222存在的主要问题和建议4123主要技术经济指标42市场预测与分析721国外市场分析7211国外生产情况7212国外消费现状及需求预测822国内市场分析8221国内生产情况8222国内消费现状和需求预测9223发展甲醇蛋白工业符合国家产业政策11224单细胞蛋白营养价值分析133产品方案及生产规模1531生产规模的选择1532生产规模1533产品方案154甲醇蛋白工艺技术1641单细胞蛋白生产概况1642甲醇蛋白生产工艺技术17421国外甲醇蛋白生产技术17422国内甲醇蛋白生产技术的开发20423推荐的工艺技术及来源2143全厂工艺流程说明23431全厂工艺装置23432工艺流程概述2344全厂物料平衡及消耗定额24441物料平衡24442消耗定额2445主要设备一览表25452甲醇蛋白主要设备255原料、燃料及辅助材料的供应2751原料甲醇规格及用量2752辅助材料供应27521蒸汽27522电27522循环水28524污水处理286建厂条件和厂址方案2961建厂条件29611厂址的地理位置、地形、地貌概况29612工程地质、地震烈度及水文地质情况29613气象条件30614地区和城镇社会经济的现状及发展规划32615厂区交通运输条件和运输量现状及发展规划34666水源、水质及供排水工程现状35617电源、供电、电信现状及发展规划37618供热工程39619供气工程406110当地施工和协作条件406111与城镇、地区规划关系及生活福利设施条件416112目前园区内土地使用情况、本项目拟占地面积及需征土地情况4162厂址方案427公用工程和辅助设施4371总图运输43711设计依据43712总平面布置43712竖向设计43713工厂运输44714原材料仓储设施44716工厂绿化4472给水排水45721工厂给水45722厂区给水系统方案的比较和选择45723工厂排水47724污水处理站478节能5081编制依据50811合理用能标准和节能设计规范50812行业能耗状况51813本项目的能耗水平5182项目用能特点及节能原则51821项目能源消耗特点及消耗种类51822节能原则5283节能措施及优化配置方案5284能耗指标及效果分析53841项目能耗综合指标53842节能效果分析539环境保护5491编制依据54911环境质量标准54912污染物排放标准5492建设地区环境质量现状54921厂址地理位置55922厂址自然条件55922噪声质量现状5693主要污染源及污染物56931废气主要污染源与污染物56932废水主要污染源与污染物56933废渣主要污染源与污染物56934噪声污染5794设计中拟采用的环保治理措施57941废气治理措施57942废水治理措施57943固体废物治理措施60944噪声6095环境管理机构及环境监测6096环境影响分析60961大气环境影响分析60962水体环境影响分析60963固体及噪声环境影响分析6197厂区绿化6198简要说明6199环保投资估算6110消防62101编制依据62102依托条件62103工程概述62104消防设施631041消防给水系统631042其它消防设施641043消防设施费用6511劳动安全与工业卫生67111编制依据671111国家和地方的有关法律、法规和规定671112采用的标准、规范67112工程概况68113生产过程中危害因素分析68114设计中采取的防范措施69115安全机构的设置及定员70116劳动安全卫生投资估算7212工厂组织、劳动定员和人员培训73121工厂组织73122工厂班制和劳动定员的估算73123人员的来源和培训73124装置初步定员表7413建设进度设想76131预计工程总进度76132实施规划说明76133项目规划进度表7714投资估算及资金筹措79141投资估算791411建设投资估算791412固定资产投资方向调节税估算801413建设期贷款利息计算801414固定资产投资估算801415流动资金估算801416项目工程总投资80142资金筹措811421资金来源811422资金运筹计划8115经济评价83151编制依据83152基础数据831521生产规模及产品方案831522实施进度831523总投资估算及资金来源831524工资和福利费估算83153财务评价841531销售收入和销售税金及附加估算841532产品成本及费用估算841533利润总额及分配841534财务盈利能力分析851535清偿能力分析851536不确定性分析85154评价结论851总论11概述111项目名称、主办单位、企业性质及法项目名称10万吨/年甲醇蛋白项目承建单位宁夏宁东能化投资有限责任公司建设地点灵武市宁东镇中心区宁东煤化工园区C区法定代表马汉成单位地址宁夏银川市解放东街143号112编制依据和原则1121编制依据1项目立项报告2立项报告批复文件3宁夏宁东能化投资有限责任公司与江苏煤化工程研究设计院签订的编制可行性报告委托合同4宁夏宁东能化投资有限责任公司提供的设计基础资料5化工投资项目可行性研究报告编制办法1122编制原则（1）本着采用的工艺技术应可靠、先进、经济、合理的原则先经初步方案论证，然后确定最佳方案，以便使该项目在建成后相当一段时间内能达到并保持国内外的先进水平。（2）除国内尚不能生产或质量尚不过关的关键设备、专有设备、部件和材料、仪表或电气材料考虑引进外，其余则根据国内机械设备制造成能力、水平、经验及使用业绩，应最大限度实现国产化。（3）方案中应注意节约投资，合理布置厂址总图，并尽量利用周边企业现有的设施和条件，完善产业链，实现循环经济和多联产，同时还应充分发挥公司现有行政服务体系，公用工程及辅助设施潜力。（4）认真贯彻国家有关环境保护的各项法令与法规，搞好三废的治理工作，尽量做到废物充分利用，同时要实现温室气体减排。（5）严格执行国家相关的安全生产、工业卫生、劳动保护以及消防工作的有关法规与规定，采取有效措施改善劳动条件，确保安全生产。（6）充分考虑节能与综合利用以降低能耗，提高经济效益。（7）以科学和求实的工作态度，公正，客观，并科学地反映拟建项目的实际情况。113宁夏宁东能化投资有限公司简介宁夏宁东能化投资有限责任公司成立于2004年，是宁东能源化工基地管委会出资注册的一个国有企业，注册资本金1000万元，属国有独资企业，主要经营土地开发，房地产、交通、能源行业的投资，污水处理等。目前，公司在宁东基地已投资1亿余元，完成宁东煤化工园区、临河综合工业园区部分道路、绿化及供水工程。宁东能源化工基地是宁夏的一个新建的大型工业基地，宁东煤化工园区、临河综合工业园区为其组成部分。本项目建设地点位于宁东煤化工园区内靠近英力特园区的地块。114项目提出的背景和必要性我国以占世界耕地面积的7养活了占世界22的人口，粮食供需矛盾十分突出，解决13亿人口的吃饭问题仍是中国的第一大事，而合成单细胞蛋白（SINGLECELLPROTEIN）是解决我国粮食问题的重要途径之一。依靠种植粮食类高等植物来满足人类对蛋白质的需求已不能完全解决问题，而各种病虫害和自然灾害又会对粮食产量产生一定的影响。随着人们生活日趋富裕和生活水平的提高，人民对动物蛋白质的需求量也会不断的增加，而甲醇蛋白可从化石原料出发，经由甲醇而制得。它含有丰富的蛋白质、氨基酸和多种维生素，产品安全而无毒，能促进牲畜生产和提高饲料利用率。由于生产甲醇蛋白勿需依赖耕地的传统生产模式，每生产1万吨甲醇蛋白至少可节约35万亩耕地，本项目甲醇蛋白生产规模为10万吨/年，即可节约35万亩耕地，对我国人多地少国情具有重大意义。甲醇蛋白在国外已使用20余年，证明它是一种安全的动物饲料添加剂。开发并生产甲醇蛋白对缓解鱼粉等动物饲料蛋白不足，并减少环境污染，促进国内畜牧业发展具有深远的意义。115可行性研究范围（1）论述国内外甲醇蛋白市场情况，并进行价格分析。（2）论述甲醇蛋白及生产工艺技术的基本原理，工艺技术方案的比较与选择。（3）推荐先进合理，具有国内自有知识产权又切实可行的工艺技术，提供自动化水平高的装置配置。（4）提供工艺流程图，确定主要工艺设备规格及主要设备的平面布置。（5）提供主要原料消耗定额以及水、电、汽等公用工程所需规格及用量。（6）确定生产装置的劳动定员。（7）规划项目的实施进度表。（8）估算设备投资及生产成本。（9）对项目的经济效益进行财务分析并做出评价。（10）提出初步的结论性意见。12研究结论121研究的综合结论1211本项目符合国家产业政策和能源政策并符合地区发展规划本项目由于利用甲醇为原料，生产甲醇蛋白。在技术上又都采用了最新的发酵技术，技术先进而可靠，又具有规模效应，对宁东工业园区进一步调整产业结构和完善产业链也具有重要意义。1212产品用途广泛，市场前景广阔本项目产品是甲醇蛋白。我国对蛋白质需求量相当大，每年均大量进口鱼粉及豆类制品来满足市场需要。近年我国每年要进口鱼粉约100万吨以上，占全世界鱼粉贸易量的四分之一以上。2001至2006年间，我国共消费鱼粉956万吨，年均1593万吨，其中668依赖进口，而用于豆粕生产的大豆约70需进口。据中国农科院饲料研究所估算，2010年时我国蛋白质饲料需求量为6000万吨，而资源量仅2200万吨，尚缺口3800万吨，若10的蛋白质饲料缺口用甲醇蛋白顶替，则至少需求量为380万吨，而目前国内甲醇蛋白工业尚处于起初阶段，尚未建立较大型装置，因而市场广阔。1213工艺技术先进、成熟、可靠本项目以工业园区的甲醇为原料，采用国内近期开发并具有自主知识产权的工艺技术，技术先进、风险较小。引进国外技术困难而且专利技术费太高，难以接受。1214注意环境保护本项目在可行性研究中充分注意环境保护，对“三废”采取综合治理措施，使所有排放物均可达标后排放，投产后不会对环境造成污染。1215安全与消防本可行性研究报告注意到安全、卫生及消防的关系要求与规定，采取了必要的防范措施，在项目造成投产后可保证安全生产与人身安全。1222存在的主要问题和建议1本研究的基础是南京工业大学生物化工技术工程研究中心开发的酵母法制取甲醇蛋白技术，目前已进行了50吨/年的放大试验，但在国内尚未建立工业生产装置。但国外相同方法的10万吨/年工业装置则早在1980年既已投产，虽存在一定技术风险，但风险不大。2本工程尚需进一步做环保和消防安全方面论证。4本工程是一项新技术，对银川市的经济发展做出重要贡献，为此请上级领导部门能给予支持，尽快批准本项目，并给予政策和资金的支持。123主要技术经济指标表11主要技术经济指标（请把下表填写完整）序号指标名称单位数量备注1生产规模甲醇蛋白万吨/年10序号指标名称单位数量备注2年操作时间小时80003主要原材料消耗31甲醇万吨/年2032液氨吨/年2080033营养物吨/年2000034富氧空气M/A161064公用工程消耗41电（6000V/380V）千瓦时/小时500042循环冷却水（补充水）吨/小时3043新鲜水吨/小时3544低压蒸汽（06MPA）吨/年20000045燃料GJ/A701045劳动定员人1666占地面积公顷857项目投总资金万元12165071其中建设投资万元10695172建设期利息万元953073流动资金万元516974铺底流动资金万元155175资金筹措万元121650751借款万元80343752资本金万元41307753资本金比例35008年均销售收入万元8273381年平均总成本费用万元6205682年均利润总额万元1576983年均销售税金万元39429财务评价指标91全投资内部收益率（税前）158092全投资内部收益率（税后）134593资本金利润率286394财务净现值（税前）万元2522695财务净现值（税后）万元8996折现率IC1296自有资金内部收益率163397投资利税率170098投资利润率129699投资回收期（税前）年819含建设期910投资回收期（税后）年876含建设期911贷款偿还期年817含建设期912盈亏平衡点64232市场预测与分析21国外市场分析211国外生产情况上世纪60年代后期，世界上不少国家纷纷研究甲醇蛋白，70年代初研究单位达1000多个，已成为世界性的研究课题，并取得很大进展。国外采用选择性微生物以甲醇为碳源生产单细胞蛋白（即甲醇蛋白）的生产厂商及研究机构及主要方法有两大类（共6种）采用嗜甲醇营养菌的方法英国的ICI法、瑞典的NORPROTEIN法、德国的赤奇斯德伍德公司（HOECHSTUHDE）法；采用酵母的方法日本的三菱瓦斯化学（MGC）法、法国石油协会（IFP）法。这些技术的开发多始于20世纪60年代后期。其中，英国居领先地位，1980年已有10万吨级的甲醇蛋白装置投产。世界主要的甲醇蛋白装置见表21。表21世界主要甲醇蛋白装置序号国家公司微生物装置能力KT/A备注1英国ICI细菌11972年投产2英国ICI细菌1001980年投产3德国德国赫斯特伍德细菌1中试，1978年运转4法国IFP酵母中试5日本MGC酵母05中试，1974年运转6瑞典NERPROTEIN细菌中试7西班牙林德15中试，1979年建成8捷克国营石油1小试，1971年运行9原苏联小试俄罗斯、墨西哥、马来西亚、印尼、沙特阿拉伯等国和中国台湾都有建厂计划，其中俄罗斯拟用90万吨/年甲醇装置用来生产甲醇蛋白。目前，英国ICI公司可设计承建10万吨级的甲醇蛋白生产装置。如前苏联拟引进IC1技术建10万吨/年的甲醇蛋白装置。ICI公司还作过30万吨/年甲醇蛋白的可行性研究。2006年时，全世界单细胞蛋白饲料年产量为200余万吨。212国外消费现状及需求预测在国外，甲醇蛋白已广泛用作仔猪、肉鸡、小牛和鱼的饲料，目前还正在研究将甲醇蛋白用作人类食品的蛋白质添加剂和调味品原料。伴随世界粮食供需矛盾日益突出，环境问题倍受重视，自然灾害频发，以煤为原料工业化生产蛋白资源，不依靠耕地、不依靠海洋鱼业资源、不受气候反常的影响，必将获得迅速发展。22国内市场分析221国内生产情况经过20多年的发展，我国饲料工业从无到有、从小到大、发展迅速，已经形成包括饲料原料工业、饲料添加剂工业、饲料加工工业、饲料机械设备工业和饲料科技教育、标准化检测等为一体的饲料工业体系，成为了国民经济中新的重要基础产业，饲料产量20多年增长近40倍，饲料工业在全国统计的38个工业行业中排名第23位。目前，中国已成为继美国之后的世界第二饲料生产大国。2005年，我国饲料总产量达到107亿吨，占世界总量的1/8，已连续多年居世界第二位。据相关专家介绍，2007年中国工业饲料（配合、浓缩、预混）产量达到123亿吨，同比增长115。其中配合饲料产量为9319万吨，同比增长148；浓缩饲料产量为2491万吨，同比增长14；添加剂预混合饲料产量521万吨，同比增长72。与2006年相比，2007年配合饲料产量比重提高了3个百分点，浓缩饲料比重下降3个百分点，预混合饲料保持稳定。据中国饲料工业协会信息中心介绍，2008年1月至4月，全国饲料总产量约为3920万吨，同比增长136。2008年全年饲料产量增幅将超过10，总产量将超过13亿吨。巴西、中国和墨西哥为饲料工业发展最快的三个国家。国内饲料总产量及预测见表22及图21。表22国内饲料总产量及预测单位万吨年份2000200120022003200420052006200720082020产量74298020831987819300107009800123001300015600产量02000400060008000100001200014000160002000200120022003200420052006200720082020年份图21近年来国内饲料工业总产量统计及预测单位万吨222国内消费现状和需求预测我国的猪肉生产、禽蛋生产、畜产品生产总量位居世界第一，中国的禽肉生产位居世界第二，勿庸置疑我国已是世界最大的饲料消费国。但饲料不足，特别是高质量蛋白质饲料的短缺将严重影响着我国养殖业的发展。为补充饲料蛋白资源，我国每年必需大量进口鱼粉及豆粕。鱼粉是饲料生产中最重要的动物性蛋白原料，随着我国传统养殖业养殖技术的不断改进，鱼粉作为饲料使用数量大增，导致国内市场需求数量随之快速增长。目前，世界上对鱼粉的需求也在快速增长，造成鱼粉的进口国不断增加，输出国主要集中在几个著名的海产资源丰富国家。国际鱼粉市场也因为南美秘鲁、智利等国推行海洋鱼类资源保护和可持续发展政策，使原料鱼产量受到限制；另外全球气候异常对世界各主要渔场自然气候的影响也导致原料鱼的产量下降、鱼粉供求失衡趋大。我国是世界最大的鱼粉消费国，20002006年消费量150万吨左右。全世界鱼粉年产量600万吨左右，贸易量约400万吨。我国每年进口鱼粉约100万吨，占世界鱼粉贸易总量的四分之一。我国鱼粉用量约为世界饲料平均鱼粉用量的2倍。近年来我国鱼粉市场供应量的变化见表23。表2319952007年鱼粉生产与需求单位万吨年份1995199619971998199920002001200220032004200520062007国产鱼粉132250667868655045504562384进口鱼粉6963984163118909611011013598966供应总量8285148107141187155146155160180160135据中国农科院饲料研究所的有关专家分析，到2010年和2020年，我国蛋白质饲料需求量分别为06亿吨和072亿吨，而资源供给量仅为022亿吨和024亿吨，供需缺口分别为038亿吨和048亿吨。我国不可能长期依赖增加鱼粉进口量来满足蛋白质饲料需求，因此，研究开发畜、禽、鱼类生长所必需的、能促进其生长发育、防止疾病以及提高生产性能等作用的质好价廉的新饲料蛋白资源将是当务之急。2008年第一季度，主要饲料原料价格全面上涨，其中玉米年均价格普遍在每吨1650元以上，同比上涨15，豆粕每吨38504200元，同比上涨60左右。碳酸氢钙由2007年同期的1600元左右上涨到目前的3400元/吨，维生素E同比上涨26被，其它维生素及微量元素都有不同程度的上涨。饲料生产企业成本提高，利润降低，维持在保本或微利生产状态。近年来，随着生物工程科学的进步和世界蛋白资源的紧缺，对单细胞蛋白和菌体蛋白的兴趣又重新高涨起来。从营养角度看，这些产品能储存，有较好的性能和香味。它的优点首先是生长速度快，蛋白质含量高，而且以煤为原料生产蛋白资源，原料丰富、不依靠耕地、不依靠海洋鱼业资源、不受气候反常的影响。如细菌每20分钟至2小时增加一倍，酵母13小时增加一倍。大型发酵容器在24小时内甚至可生产数吨的蛋白质，其产品蛋白可高达4080，其次是原料来源丰富。甲醇蛋白具有的优势和特点是明显的。早在1984年，国务院办公厅就在国办发（1984）111号转发原国家经委19842000年全国饲料工业发展纲要（试行草案）的通知中，要求把甲醇蛋白列为饲料工业发展的重要产品之一，并要求化工部门抓好生产建设，但是，由于尚未掌握相关技术当时，国家科委安排科技攻关项目一直未能完成，当时甲醇市场价格又较高、产量较低，而魚粉等蛋白饲料资源较充足、价格也较低，加之当时甲醇蛋白的技术经济水平处于竞争较差的局面，所以20多年过去了，甲醇蛋白的技术及产业化在我国仍然处于起步阶段。但是，近几年随着蛋白质饲料的日益短缺和甲醇产量的增长，国内很多企业经过各方面论证，纷纷准备新建大型甲醇蛋白生产装置，如重庆川庆化工厂拟引进生产工艺装置合资建设6万吨/年甲醇蛋白生产装置；山东省莱西市昌华集团股份有限公司，拟引进资金、关键设备和工艺技术新建2万吨/年饲料级甲醇蛋白生产装置；吐鲁番永新石化有限责任公司与香港永禾集团公司筹资拟新建10万吨/年甲醇蛋白生产装置；济南化肥厂有限责任公司拟建一套3000吨/年甲醇蛋白生产装置；芜湖飞鹰木材加工有限责任公司也拟建设10万吨/年甲醇蛋白生产装置等等。以甲醇为原料合成甲醇蛋白用作高能量的精饲料，每1吨可节省粮食35吨，可配制10吨饲料，社会效益和经济效益均十分可观。所以，发展甲醇蛋白是解决我国养殖业及食品工业蛋白质短缺问题的重要途径之一，对解决我国的粮食问题也具有重大的战略意义。近年来，由于甲醇蛋白的原料甲醇来源较广，甲醇蛋白的开发前景已变得非常乐观。这将给甲醇蛋白的技术发展、生产和销售带来较大的商机。无论从开发甲醇下游产品；还是从饲料工业的需求角度分析，甲醇蛋白都是一只十分重要且极具市场潜力和发展前景的产品。我国甲醇蛋白的工业化生产将对畜牧养殖业的发展、国民经济的发展、保护生态环境及促进相关行业的良性发展都有着重要的推动作用，其将具有无法估量的社会效益、经济效益及环境效益。据我国动物营养专家测算，如果我国人均摄入动物蛋白质达到世界平均水平，则畜牧业蛋白质饲料总需求在6000万吨/年，相对于国内的供应量而言短缺50，即3000万吨/年。根据中国农科院饲料研究所的有关专家分析，到2010年和2020年，我国蛋白质饲料年需求量分别为6000万吨和7200万吨，而供给量仅为2200万吨和2400万吨，供需缺口分别为3800万吨和4800万吨。到2010年，如果10的蛋白质缺口由甲醇蛋白来填补，则甲醇蛋白的年需求量为380万吨。可见，我国蛋白质市场非常广阔，发展甲醇蛋白前景看好。在甲醇蛋白的生产中，原料甲醇的成本占总成本的50以上。目前我国甲醇工业发展十分迅猛，现有生产能力加上在建和拟建项目，不远的将来甲醇产能将达到5000万吨/年以上，这些都需要下游产品消化，因此，发展甲醇蛋白的时机已经成熟。223发展甲醇蛋白工业符合国家产业政策随着中国小康社会建设和城市化进程的加快，人民生活水平的进一步提高。高质量的饲料产品市场广阔，饲料供应量还有较大的增长潜力。蛋白饲料缺口较大。蛋白饲料将长期短缺，我国重要的动物蛋白饲料鱼粉一直依靠进口，约70需要进口。饲料用大豆明显不足，每年产生豆粕的大豆近70需要进口，50以上的氨基酸依靠进口。新型饲料原料开发与推广亟待加强。我国是蛋白饲料资源短缺的国家。目前主要蛋白质饲料原料依然依靠进口。由于资金投入不足，大量优质蛋白质资源未能得到开发利用，造成宝贵的蛋白质资源的浪费。农业部饲料工业“十一五”发展规划指出“十一五”增加优质饲料蛋白原料来源。生产优质蛋白饲料400万吨，是我们每年进口鱼粉数量的4倍，折算相当于600万吨豆粕资源。对于促进畜牧业持续健康发展具有重要意义。用低廉而丰富的甲醇蛋白源，即单细胞蛋白源，部分替代鱼粉进口是可行的。随着以粮食为主的传统饲料价格的上涨和鱼类资源的减少，目前作为我国蛋白质补充饲料的植物蛋白，大豆蛋白和动物蛋白如鱼粉及骨粉等资源紧缺，每年需大量进口来满足国内需求。水产动物蛋白饲料主要依赖于鱼粉，实质上还没有摆脱“以鱼养鱼”的状态，而美国等发达国家已通过合成蛋白替代鱼粉，不但减少鱼粉消耗，还腾出相当数量用于出口。大量研究表明，用低廉而丰富的甲醇蛋白部分或全部替代鱼粉是可行的。20世纪以来，世界人口增长速度很快，粮食特别是蛋白质需求矛盾凸显。作为饲料用的蛋白质更为紧缺，世界各国都在寻找解决这一矛盾的途径。单细胞蛋白饲料（SCP），主要是指细菌、酵母以及藻类等单细胞生物体。现在人们已公认单细胞蛋白在为食品及饲料工业提供蛋白质原料方面起着重要的补充作用。国外于60年代研究成功，发展至今年产量已突破200万吨。我国60年代初期开始研究，经过30多年的努力，近两年相应技术已获重要进展，现已进入工业化放大和生产阶段，并已呈现出兴旺的发展势头。据全国饲料工业协会预计到2010年，我国蛋白饲料需求量将达到6000万吨，按5是甲醇蛋白饲料，需甲醇蛋白300万吨。甲醇蛋白生产成本低，以甲醇蛋白代替传统的鱼粉和豆类等蛋白，无疑是降低饲料成本提高饲养效率，加速发展我国饲料工业的有效途径。同时，利用现代微生物技术开发无粮食型，高效能蛋白质营养饲料是推进我国饲料工业发展的必要手段。224单细胞蛋白营养价值分析单细胞蛋白具有较高的营养价值，菌体中蛋白质含量可达4060。其中氨基酸组分齐全，生物效价较高，相当于酪蛋白，而且赖氨酸等必需氨基酸含量较高，还具有丰富的维生素，可以作为维生素的补给品。表中可以看出，几种单细胞蛋白与主要蛋白质食品的蛋白含量，单细胞蛋白的蛋白质含量比大豆粉高，而且可利用氮比大豆高约20，在有蛋氨酸添加时，可利用氮甚至可达到95以上。表24单细胞蛋白同几种蛋白食品的蛋白含量比较品名蛋白质含量（）可利用蛋白的比率（）细菌单细胞蛋白8080酵母单细胞蛋白607088白地霉单细胞蛋白4680大豆粉4260谷物8145070肉、鱼、奶酪2035657080鸡、蛋1294单细胞蛋白除营养丰富外，在开发利用上也具有很大的优势，主要表现在（1）原料广泛。现在已经开发，认为可以作为单细胞蛋白生产原料的资源很多。其中石油二次制品甲醇和煤基甲醇是一项丰富的原料资源。如果能够借助于遗传工程育种技术和伴随生物工程学水平的提高，前景是十分广阔的。（2）生产速度快，投资少。一般蛋白质生长速度同猪、牛、羊等体重的倍增时间成正比。由于单细胞蛋白具有繁殖力强、速度快、重量倍增时间短的特点，所以其富集蛋白质的能力要比动植物快得多。细菌、酵母等微生物的倍增时间比牛、猪、鸡等快千倍、万倍。有人估计，一头500KG的公牛每天能产蛋白质约04KG，而500KG酵母，每天至少生产蛋白质500KG。因此从生产速度考虑，以工业方式生产单细胞蛋白能大幅度地提高饲料蛋白的产量。（3）不受生产地区、气候条件的影响。工业生产单细胞蛋白不需要占用大量的耕地，不受季节和气候条件的制约。一个年产10万吨的单细胞蛋白工厂，以酵母计，按含蛋白45计算，一年所产蛋白质为45万吨。0067公顷大豆按每公顷产3000KG、蛋白质含量40计，一年为80KG。可见，一个工厂所生产的蛋白质相当于373万公顷土地所产的大豆，若将这些蛋白用于饲料饲养禽畜，可养猪28万头，或养鸡390万只。3产品方案及生产规模31生产规模的选择以甲醇为原料合成甲醇蛋白用作高能量的精饲料，每1吨可节省粮食35吨，可配制10吨饲料，社会效益和经济效益均十分可观。所以，发展甲醇蛋白是解决我国养殖业及食品工业蛋白质短缺问题的重要途径之一，对解决我国的粮食问题也具有重大的战略意义。32生产规模甲醇蛋白生产规模100KT/A。33产品方案本工程项目的产品甲醇蛋白，它应符合表31所示的标准。甲醇蛋白为替代粮食用饲料的产品，目前尚无国家标准，因此给出甲醇蛋白营养成分未来生产时应当先建立企业标准，如表31所示。表31甲醇蛋白营养成分名称粗蛋白脂肪赖氨酸蛋氨酸甲醇蛋白（）72（ICI法）8574甲醇蛋白富含17种氨基酸，其中还有动物体内无法合成的氨基酸。4甲醇蛋白工艺技术41单细胞蛋白生产概况甲醇蛋白METHANOLPROTEIN是以甲醇作为碳源基质，利用细菌或酵母等单细胞微生物菌种生产的一种单细胞蛋白SCP。单细胞蛋白又称微生物蛋白或菌体蛋白，指的是从纯培养的非病源性微生物细胞中提取的总蛋白，可作为人或动物蛋白的补充。单细胞蛋白中粗蛋白含量高达4080，而且各种氨基酸搭配合理，维生素、生物酶、激素及未知生长因子等含量也十分丰富，是一般植物性原料不可比拟的，营养价值很高的一种优良饲料蛋白，也可作为人类食品添加剂。单细胞蛋白的生产原料有石油及其产品类（石蜡、正烷烃、甲烷、甲醇、乙醇），菌种为酵母菌和单胞菌；工厂废液（在酒精、味精、豆制品、淀粉、丙酮、丁醇、皮革、亚硫酸造纸等生产过程中产生的大量废液），菌种为胶质红色假单胞菌、白地霉；食品厂废渣（木薯渣、甘蔗渣、废糖蜜、甜菜渣、酒糟、水果皮渣），菌种为假丝、球拟和汉逊酵母；光能和无机碳源（光合作用；利用无机碳源，如CO2、碳酸氢盐），菌种为螺旋藻、鱼腥藻、小球藻等。在单细胞蛋白生产中，虽可利用某些生产工艺的废液为原料，既可体现循环经济又能降低生产成本，但受原料来源的限制，无法大规模生产。目前能够工业化大量生产的就是甲醇蛋白，所以它被称为第二代SCP，是大规模生产饲料蛋白的最好选择。甲醇蛋白相对于其它SCP生产来讲，具有以下优势常温下甲醇为液体，能与水完全互溶，既容易在培养基上溶解和分散，菌体也易于洗涤，又无需很大的搅拌动力即可使菌体很好吸收；甲醇装置原料路线较多，原料易得，资源丰富。宁东能源化工基地中有煤为原料生产甲醇。为生产甲醇蛋白创造了良好的基础，不像正烷烃和石蜡那样受炼油厂提供原料的限制；甲醇的沸点较低，在产品干燥过程中易于从菌体中脱除；甲醇基质发酵耗氧量低，发酵热也少，因而，可大大降低能耗；甲醇和甲醇蛋白装置可相邻建设，既能节约用地，又可减少中间设施，节省基建投资，减少操作费用等，还可综合采用热电化联产，达到节能、减排、降耗和降低成本的目的；甲醇蛋白生产还有不受环境和气候的影响、可连续生产、易于控制、污染小等优点。自上世纪60年代后期，科学家发现，利用甲醇为原料可生产SCP。随后甲醇蛋白引起世界不少国家的广泛关注，并纷纷开展甲醇蛋白的研究与开发，到70年代初期研究单位达1000多个。随着现代生物化工技术的发展，甲醇蛋白工艺的开发已成为世界性的研究课题，并取得了很大的进展。目前，甲醇蛋白生产技术在国外已工业化，若干颇具工业规模的甲醇蛋白生产装置已建成。当前，世界上以甲醇为原料生产SCP的技术有八种，实现工业化的有六种，其中，英国占据了领先地位。42甲醇蛋白生产工艺技术421国外甲醇蛋白生产技术目前世界上甲醇蛋白实现工业化生产的已有英国ICI法、德国HOECHSTUHDE法、瑞典NORPROTEIN法、日本MGC法、法国IFP法、美国PROVESTEEN法等六种主要生产工艺。其中以英国ICI和日本三菱瓦斯化学的方法最具代表性。生产方法的工艺条件见表41。表41甲醇蛋白生产方法的工艺条件方法生产能力GL1H1发酵温度PH蛋白质含量发酵罐型式英国ICI法535406779空气提升式加压外循环德国HOECHSTUHDE法54065757090空气提升式内循环日本MGC法52829305060空气提升式法国IFP法34353630356062升气式瑞典NORPROTEIN法81加压式（1）英国ICI法ICI法甲醇蛋白生产工艺过程为预先在发酵罐内加入经过灭菌的甲醇水溶液和一定量的营养物质，如磷酸及其它营养元素，然后再将经过灭菌处理的含氨空气、甲醇及其它培养液从压力循环发酵罐底部加入。在高静压下利用空气搅拌促进氧溶解于溶液中，并增大上升溶液的孔隙率，使各种物料混合均匀。空气搅拌作用使发酵罐内溶液形成自然循环。控制发酵罐内温度为3540、PH为67时开始发酵作用。培养液中甲醇浓度保持为110106，经过30小时左右的发酵，所产生的CO2和剩余的空气由发酵罐顶部排出，重度增大后的溶液顺着发酵罐的一边向下流，含粗产品的发酵液从塔底连续取出，从而，使发酵罐中的细菌浓度始终保持在30G/L。调整含粗产品发酵液的PH值使细菌凝聚，再经离心分离、闪蒸脱水、干燥得到甲醇蛋白产品。发酵过程中产生的热量由发酵罐底部的冷却器来完成热交换。甲醇蛋白产品有粒状和粉状两种粒状用作家畜、家禽、鱼等的饲料蛋白；粉状用以代替奶粉。其工艺过程如图41所示。消毒空气、氨消毒甲醇消毒营养成分酸和盐分离闪蒸集尘洗涤液体排放和处理废气加压循环发酵罐粉状装袋粉状装袋冷却水图41ICI法甲醇蛋白工艺流程简图英国ICI公司于1980年建设了世界上第一座甲醇蛋白工业生产装置，规模为100万吨/年，并拥有世界上最大的连续发酵器。该法系采用嗜甲醇营养细菌连续发酵生产单细胞蛋白，其产品的商品名为“PRUTEEN”，产品中含有72的粗蛋白，蛋氨酸和赖氨酸含量与白鱼粉非常相近，作为富含热量、维生素、矿物质及高蛋白的饲料在市场上销售。（2）日本三菱瓦斯化学法（MGC法）甲醇、盐类、磷酸、水、空气等原料经过灭菌、过滤后加入发酵罐。此法系采用酵母菌连续发酵方法。发酵罐内设置多层多孔隔板，以空气搅拌作用高效进行氧的迁移和搅拌。罐中菌体重度为35KG/M3，生产效率达5KG/M3H。从发酵罐出来的培养液经离心机分离，清液返回发酵罐；离心后的物料经预处理、混合、粒化、干燥后得到粒状产品。为了节能，此法可用燃气透平的废气进行菌体干燥。日本三菱瓦斯化学公司于1974年建立了500T/A的甲醇蛋白实验装置，进行中试，并以其取得的工艺数据为根据，确定60100KT/A生产装置的工艺技术，其工艺流程如图42所示。发酵罐过滤机过滤机灭菌过滤器离心过滤机气化器过滤机离心机预处理槽喷雾干燥器洗涤塔筒仓筒仓混合机颗粒化机瞬间干燥器灭菌过滤机排放气消泡剂盐类磷酸水甲醇燃料空气氨烟道气冷却水烟道气图42MGC法甲醇蛋白工艺流程简图（3）德国赫斯特伍德法（HU法）此法是在富集氨磷酸的甲醇基质中，采用明亮甲基单孢菌连续发酵，生产甲醇蛋白的一种技术，已于1978年开发成功，并在法兰克福建成了1000吨的试验装置。本法是将磷酸、盐、水和微量元素按比例混合，经加热和冷却消毒后泵入发酵罐；甲醇经加热、冷却消毒后单独送入发酵罐。发酵罐内事先装有培养液生成的细胞悬浮液。发酵过程中加入氨水，使反应液的PH值保持在70左右。发酵罐出来的物料经浓缩、离心分离、干燥等处理得到产品。该公司的产品主要是供给人类食用（只要将发酵罐中的细菌细胞分成蛋白质和核酸，当蛋白中所含核酸10时，就可供人食用，如加入面包中做强化剂）。其产品也可作为禽、畜饲料蛋白。（4）法国IFP法该法的工艺流程为培养基液体经喷管系统吸入需要的空气，然后进入一段（或二段）发酵罐；于3536、PH为3035的条件下进行发酵。由发酵罐出来的物料经离心分离、过滤、溶解、干燥后得到产品。此法采用酵母菌发酵，生产甲醇蛋白。（5）瑞典的NORPROTEIN法此法系采用专性嗜甲基细菌发酵。首先将原料甲醇、营养液、氨、空气、水等物料严格灭菌，然后进入发酵罐；发酵的甲醇是通过多点流入发酵罐或同压缩空气一起供入。此法是在30、PH为45、发酵罐经过严格灭菌的状况下进行操作；从发酵罐出来的物料经絮凝、悬浮、过滤、干燥后得到产品。由于此法对灭菌要求严格，所以可生产满足食品工业卫生要求的甲醇蛋白产品。发酵罐排出气体的能量可在与压缩机相连接的透平中得以回收，然后与热空气混合用于产品干燥。（6）美国PROVESTEEN法美国PHILLIPSPETROLEUM公司于1983年开发出以酵母菌为菌种的甲醇蛋白生产新工艺，并在75吨/年中试基础上于1985年在美国俄克拉荷马州建成了13602270吨/年的工业示范装置。其商品名为PROVESTEEN。此工艺的特点是改进发酵罐热交换和氧传递条件，生产高浓度甲醇蛋白，菌体收率达120150MG/L。目前，英国ICI和美国PHILLIPSPETROLEUM公司均可设计承建10万吨级的甲醇蛋白生产装置。还有，ICI和PHILLIPSPETROLEUM公司正在进行建设30万吨/年大型甲醇蛋白装置的可行性研究。当前，很多国家或地区，如俄罗斯、墨西哥、马来西亚、印尼、沙特阿拉伯等国以及中国台湾都有建设甲醇蛋白生产厂的计划，其中俄罗斯拟引进ICI技术，建设10万吨/年甲醇蛋白生产装置。422国内甲醇蛋白生产技术的开发自20世纪70年代以来，我国也在大力开展甲醇蛋白的研究，主要单位包括中国科学院微生物研究所、北京市营养源研究所、中国科学院上海有机研究所、中国石油克拉玛依研究院、四川大学、南京工业大学（我国生物化工工程研究技术中心）等单位。近年来中国石油克拉玛依石化公司研究院引进一株铜绿假单胞菌SX，使甲醇转化率达40以上，蛋白质含量达80以上，居国内领先水平。但这些技术均距大规模产业化尚远，尤其不能满足万吨级以上规模甲醇蛋白生产的技术要求。经与南京工业大学联系，我国生物化工技术带头人欧阳平凯院士告知南京工业大学生物化工技术中心优选与培殖了生产甲醇蛋白的菌种，并通过实验室小试；完成了1吨/年及5吨/年的模式。目前，正在进行50吨/年的放大试验，同时筹建250吨/年的工业示范装置。总之，推动我国甲醇蛋白生产技术工业化的条件己经成熟，完全可以较快地实现工业化，南京工业大学生物化工技术中心也愿意承担这一技术实施工业化的任务。目前，国内蛋白质生产共有40余家，其基本上是以酒精、糖、味精、纸张、淀粉、豆制品、屠宰场等的废弃物为原料，年总产量不过1520万吨，只相当于国外一个中试装置的产量。至今，我国尚无甲醇蛋白工业生产装置，但近几年随着蛋白质饲料的日益短缺和甲醇产量的增长，国内许多企业经过各方面论证，据悉，有十余家企业纷纷准备新建大型甲醇蛋白生产装置。其中，青海第一化肥厂拟投资25亿元人民币，采用英国ICI法建设2万吨/年甲醇蛋白工业生产装置；重庆川庆化工厂拟投资15亿元人民币引进生产装置，合资建设6万吨/年甲醇蛋白生产装置；山东莱西市昌华集团拟引进资金、关键设备和工艺技术新建2万吨/年饲料级甲醇蛋白生产装置；吐鲁番永新石化公司利用地方自筹125亿元、香港永禾集团公司筹资1125亿元拟建10万吨/年甲醇蛋白生产装置；济南化肥厂投资约670万元拟建一套3000吨/年甲醇蛋白生产装置；芜湖飞鹰木材加工公司也拟建10万吨/年甲醇蛋白生产装置。总之，近年来，由于蛋白质饲料的紧俏以及甲醇蛋白的营养优势，使得国内一些生产企业和科研单位对甲醇蛋白的生产产生了极大的兴趣。423推荐的工艺技术及来源从表41数据和六种甲醇蛋白生产方法的概况看出（1）ICI法、HOECHSTUHDE法、NORPROTEIN法都采用细菌为菌种，而MGC法、IFP法、PHILLIPSPETROLEUM法则采用酵母菌为菌种。细菌增殖速度快，在连续发酵罐中的增殖速度可达25375G/LH，其蛋白质分数高达7080；而酵母菌发酵蛋白的蛋白质分数一般为5060。但酵母菌比细菌更容易被消费者所接受，虽然其经济性低于细菌法，但细菌菌种极易变异，操作稍有差异就有可能引起细菌菌种的变异，致使生产操作无法进行，而酵母法相对要安全些。细菌菌种发酵温度3740，而酵母菌种发酵温度一般为3035，细菌蛋白所耗冷量较少。细菌的体态比酵母要小，因而其分离较为困难。细菌法PH值控制在6080，酵母法PH值控制在3040，故细菌蛋白易染菌，且所含核酸较多。（2）发酵罐结构不同发酵罐是甲醇蛋白生产的关键设备，目前，开发较为成功的发酵罐有三种，即搅拌式发酵罐、空气提升式发酵罐、IFP升气式发酵罐。甲醇蛋白生产要求其发酵罐应是能保证空气和能量利用良好；能迅速供给发酵所需的大量氧气；能长期稳定运行；有较大容积；更为重要的是必须有极其良好的传热性能等优势。当前，ICI的加压外循环空气提升式发酵罐是最具优势、容积最大的发酵罐。（3）原料消耗不同表42给出ICI法、HOECHSTUHDE法、法的主要工艺消耗指标（以每吨甲醇蛋白计）。表4210万吨/年甲醇蛋白的主要工艺消耗消耗指标单位HUICIMGC甲醇KG200020002000氨25KG640170110磷酸70KG1208560硫酸94KG32209012氢氧化钾38KG8025硫酸锌KG04803硫酸镁KG8016电KWH2000160025002560燃料KJ3141255209197106蒸汽M336002323工艺用水M372工艺水M31225040冷却水M316888101830通过比较分析，目前国内多倾向引进英国ICI技术，虽然我国已有一些单位企图引进，但至今均未如愿，看来引进难度很大，而且引进费用也是很大的。从国内对甲醇蛋白技术研发工作进展情况来看，现在已进入工业化开发阶段，也可以采用国内技术，为推动我国甲醇蛋白生产技术的工业化开路。鉴于此，本项目拟推荐选用南京工业大学研发的，采用酵母菌为菌种的甲醇蛋白工艺技术进行设计，以减少引进技术的投入，节省建设投资。43全厂工艺流程说明431全厂工艺装置以甲醇为原料制甲醇蛋白生产过程，包括下列工艺装置原辅材料灭菌；甲醇发酵装置；甲醇蛋白分离、干燥装置产品贮运系统产品储罐、包装等。432工艺流程概述将物料混合均匀后装入发酵罐，通过高温蒸汽进行灭菌，待其自然冷却；甲醇酵母斜面种接种摇瓶进行培养，然后火环接种种子罐发酵培养，最后，通过压力将培养好的甲醇酵母种子经无菌不锈钢管道压入发酵罐进行发酵；发酵温度保持在30，PH值为50，实时观察发酵情况，不断流加甲醇、氨水、磷酸等。当菌体湿重达到40左右时，从发酵罐底部排出1/3左右的菌液，通过离心，固液分离，将液体无菌回用发酵罐继续使用，将菌体通过絮凝、离心、干燥、粉碎等步骤后得到成品甲醇蛋白。甲醇蛋白工艺流程框图见图43。菌种氨水甲醇盐类磷酸灭菌过滤器空气压缩发酵罐废气循环水装置水处理系统离心分离干燥成品废水新鲜水图43甲醇蛋白工艺流程框图44全厂物料平衡及消耗定额441物料平衡宁东能源化工基地以甲醇为原料，拟建100KT/A甲醇蛋白大型装置，初步选定以园区甲醇厂生产的精甲醇为原料，采用有自主知识产权的南京工业大学的甲醇发酵技术制甲醇蛋白。整个工艺的物料平衡见图。甲醇发酵罐混合消毒125T/H营养物175T/H水25T/H甲醇过滤消毒130T/H氨1000NM3/H富氧空气循环水系统离心沉淀100T/H采出900NM3/H废气冷却55T/H清液自溶酶解糖苷酶蛋白酶干燥粉碎包装产品125T/H甲醇蛋白442消耗定额拟建的生产甲醇蛋白主要包括原料的贮运、甲醇发酵、分离、干燥和碳酸二甲酯合成、产品储存及其包装系统、管道输送等辅助装置的主要原材料和公用工程消耗进行初步估算。甲醇蛋白主要原辅材料消耗如表所示。表413主要原、辅材料及公用工程消耗以每吨甲醇蛋白计序号主要消耗品单位吨产品消耗年消耗量备注1甲醇T202000002液氨T0208208003营养物（具体是什么）T02200004富氧空气NM3160161065冷却水补充新鲜水量M324241046工艺水M328281047电KWH400401068低压蒸汽（06MPA）T202000009燃料GJ7070000045主要设备一览表452甲醇蛋白主要设备发酵罐是甲醇蛋白生产的关键设备。发酵部分的投资占甲醇蛋白装置的总投资的40以上。目前，世界上生产甲醇蛋白最大的发酵罐是ICI公司的加压外循环空气提升式发酵罐。其直径15M，高60M，容积约10000M3。该发酵罐具有氧的传递速度快；搅拌效率高，培养基循环好；内部无活动部件，主动轴周围不会产生微生物污染；由于冷却循环迅速，易于控制温度；能迅速除去CO2；菌体的分离、浓缩、干燥过程操作方便；单位产品耗电量少等优点。建议采用加压外循环式的发酵罐。本项目考虑到设备运输及制造的难度，因此选用直径48M，高225M的发酵罐，其容积为400M3。本项目的主要设备如表416所示。表416甲醇蛋白主要设备表设备名称规格数量蒸汽灭菌系统1空气过滤及压缩系统1400M325100M3510M32发酵罐500L1补料罐若干絮凝槽5离心机