生物燃料乙醇

生物燃料乙醇
生物燃料乙醇

生物燃料乙醇

汽车,第二次工业革命的重要发明,它为人类社会的物质运输提供了重要的保障,推动了历史的进程。从发明的第一辆蒸汽汽车到现在的柴油、汽油汽车,其动力来源都是三大化石能源,然而,从不断上涨的国际油价可以清楚的认识到,汽车所依靠的化石能源特别是石油正日益枯竭,因此,在我们还无法人工合成烃类燃料的情况下,我们只能将目光转向大自然,利用植物来生产燃料替代品或部分替代品,而在这方面,生物燃料乙醇则有希望大规模的开发和利用起来,以缓解汽车燃料紧缺的现状。

生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。而生产燃料乙醇所需要的原产料,则主要分为糖质原料、淀粉质原料、纤维素原料和其他原料,在这其中,糖质和淀粉质的来源主要是粮食作物如甘蔗、玉米等,但粮食并不是每个国家都富裕到能拿来大规模生产燃料的,例如像我们这样的人口大国。其他原料则主要指的是如造纸厂的硫酸盐纸浆废液、淀粉厂的甘薯淀粉渣和马铃薯淀粉渣等,而这种原料的来源本身也就决定了其不能够拿来大规模生产,因此,我们现在的目光主要放在了纤维质原料上。纤维素是生物界最重要的碳源物质,每年由光合作用产生的植物干质量约220亿t,其中纤维素占50%,所以,纤维质原料具有数量多的特点,而有关纤维素的酵解问题,也成为了世界各国科学家所关注的焦点。

纤维素在最近几年为大家认识和接受,因为其现在被定位为人体所需要的第七大营养物质。虽然,纤维素无法为所吸收,但它可以促进人体的肠道蠕动,促使粪便较快的排出,减少致癌物与肠壁的接触时间,从而达到降低肠癌发生率。纤维素虽然无法被人体分解并吸收,但食草动物如牛羊等则可以将其分解并吸收,并且,作为大自然的分解者,分解微生物也可以将纤维素分解。而另外一方面,利用物理方法或传统的化学工艺则无法很好有效的将纤维素分解并进一步利用,而这也是纤维素拿来利用生产燃料乙醇的难点。

纤维素之所以难降解,是由于其拥有稳定的结构。纤维素是由吡喃葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接成的线性大分子多聚物,纤维二糖是其基本单元,纤维素分子表面平整,易于长向伸展,加上吡喃葡萄糖环上的侧基,十分利于氢键的形成,使这种带状、刚性的分子链聚集在一起,成为结晶性的原纤维结构。纤维素主要有结晶区和非结晶区两部分,前者结构稳定,微生物降解十分困难;后者纤维素结构比较疏松,很易被微生物降解。纤维素分子链结晶区有氢键,是造成纤维素难以被利用的根本原因。而纤维素如此稳定的结构,也为植物的生存提供了有力保障【1】。

关于纤维素的降解机理研究有很多,而比较著名的有1950年Reese等人提出的C1-C X假说,该学说认为,C1酶首先作用于结晶纤维素,使形成结晶结构的纤维素链开裂,长链分子的末端

部分离,使其转化为非结晶形式,从而使纤维素链易于水解;C X酶随机水解非结晶纤维素,可溶性纤维素衍生物和葡萄糖的β-1,4-寡聚物;β-葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖水解成葡萄糖【2】。而纤维素酶其自身的生产成本高,生产效率低,这大大制约了纤维素制燃料乙醇的发展,因而,在更多时候,我们所考虑的还是传统的微生物发酵工艺。到目前为止,经过国内外科学工作者的大量工作,已经筛选到很多纤维素降解菌,主要包括细菌、放线菌和丝状真菌等。而另一方面,科学家们通过基因工程,也筛选到了纤维素降解菌。从发酵工艺来说,在不做预处理的情况下,单菌种降解木质纤维素是很困难的。因此,利用各菌种的协同作用来高效快速地降解各木质纤维素大分子越来越受到人们的重视【3】。

最后,生物燃料乙醇在未来如果被大范围的利用,其结果必定是双赢的,一方面,它缓解了汽油等传统能源物资的压力,而另一方面,它又是一种环保型能源,由于利用了植物中的含碳类物质,因而,可以减少大气中的二氧化碳排放量,减缓温室效应的进程,所以,它是值得我们去探索、研究和发展的。

?谢占玲,吴润. 纤维素酶的研究进展. 草业科学,21卷4期.

?齐义鹏. 纤维素酶及其应用【M】.成都:四川人民出版社,1980:37-48.

?文少白,李勤奋,侯宪文,李光义,邓晓. 微生物降解纤维素的研究概况. 中国农学通报2010,26(01):231-236.

燃料乙醇生产工艺初步毕业设计

燃料乙醇生产工艺初步毕业设计 第一章前言 1乙醇的主要性质与用途 1.1 乙醇的物理性质 乙醇(ethan)又称酒精,是由C、H、O 3种元素组成的有机化合物,乙醇分子由烃基(-C2H5)和官能团羟基(-OH)两部分构成,分子式为C2H50H,相对分子量为46.07,常温常压下,乙醇是无色透明的液体,具有特殊的芳香味和刺激味、吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量,混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为0.79,沸点78.3℃,凝固点为-130℃。燃点为424℃,乙醇易挥发、易燃烧。 乙醇能使细胞蛋白凝固,尤以体积分数为75%的乙醇作用最为强烈,浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜,阻止乙醇向组织内部渗透,作用效果反而降低,浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此,常用75%(体积分数)的乙醇作消毒杀茵荆。[4] 乙醇易被人体肠胃吸收,吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用,大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。工业酒精含乙醇约95%.含乙醇达99.5%以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇95.6%、水4%的酒精是恒沸混合液,沸点为78.15℃,其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合,加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇,有毒.不能掺水饮用。 1.2 乙醇的化学性质 乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化物、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中,由于氧原子的电负性比较大。使C-0键和O-H 键具有较强的极性而容易断裂,这是乙醇易发生反应的两个部位。 1.2.1乙醇燃烧反应机理 乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方,都是先裂解成为碳和氢气,然后燃烧,所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。在较高的温度下.乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃,可以认为,乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃,烃再裂解形成碳和氢气,然后碳和氢气在空气中燃烧,生成二氧化碳和水,乙醇燃烧反应的总反应式: CH3CH2OH+3O2--2CO2+3H2O+Q 1.2.2乙醇的着火和燃烧特性

中英文文献翻译-燃料乙醇产业的发展机遇与挑战

附录A Fuel ethanol industry opportunities and challenges At present, the fuel ethanol industry have great opportunities for development, but it also faces many challenges. Selection of fuel ethanol gasoline, a number of factors should be considered: vehicle and fuel prices, vehicle performance and ease of use, and emissions regulations, convenient refueling, maintenance costs, and maintenance convenience. The use of fuel ethanol and the cost effectiveness of its significant impact on the promotion of the use. According to China's specific circumstances, in the promotion of fuel ethanol and use the following key issues need to be resolved. (1)Fuel ethanol production costs of raw materials and fuel prices, the current gas and electricity prices low, methanol, ethanol is higher than the price of petrol and diesel. Only the price of fuel ethanol at less than the retail price of gasoline, only the economic viability. China's development of the corresponding financial subsidies or tax relief policies and environmental regulations in order to support and encourage the fuel ethanol and promote the use of ethanol gasoline. However, fuel ethanol production enterprises to continuously raise the level of production and comprehensive utilization of by-product level, develop the use of rich biological resources of raw materials and lower production costs, and ensure the health of fuel ethanol, the sustained development of enterprises. (2)Water storage and transportation of ethanol gasoline ethanol fuel stratified water to the use of low-cost pipeline. Foreign transportation of fuel ethanol, commonly used by automobiles, trains, ships and other means higher costs and also pay attention to gasoline storage and transportation of ethanol in water. (3)The cost of automotive technology and the use of foreign experience has shown that the fuel ethanol and flexible fuel vehicle prices high than the traditional automobile. Clean fuel vehicles used in the initial price and technical programs. According to the information, the use of ethanol gasoline, the fuel consumption of motor vehicles has increased, the performance of the engine power dropped to varying degrees; At the same time, ethanol, gasoline for vehicle fuel tank, carburetor and other parts of the non-ferrous metals, rubber materials have varying degrees Corrosion, automotive use of ethanol in gasoline before the need for adaptation, an increase of the cost. Due to the complexity of our models, the factory during the span, and resulting from the use of ethanol gasoline on the more prominent issues. Ethanol gasoline automobile engine wear and tear caused by corrosion, will shorten the life of car. Only increase the gasoline additive ethanol in order to

中国燃料乙醇产业发展现状

探究中国燃料乙醇进展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中,燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”,一则国家选定四家企业,并划定各自试点销售区域;二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多,且行业准入门槛也在不断提高。然而,随着燃料乙醇逐步市场化,国家的支持方式将进行转变,从成本加利润,到定额补贴,再到2008年底取消补贴,中国燃料乙醇将走如何样的进展之路? 探究中国燃料乙醇进展之路 一、概述 燃料乙醇,是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油(以下简称乙醇汽油),确实是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。

(一)燃料乙醇是油品的优良品质改良剂,不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中,不仅是优良的油品质量改良剂,或者讲是增氧剂,依旧汽油的高辛烷值调和组分,因此,燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。 (二)乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品 汽油里加入10%的乙醇,油品的含氧量可达到3.5%,辛烷值(我国的汽油标号)可提高近3个标号,同时又降低了油品的芳烃含量,使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国2000年才全面推广无铅汽油,2001年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加MTBE的清洁汽油),但在国际上,无铅汽油早已被以MTBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。 二、世界燃料乙醇产业进展现状

自巴西、美国领先于上世纪70年代中期大力推行燃料乙醇政策以来,加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用,1999年,美国燃料乙醇消费量约450万吨,2006年达到550万吨,巴西则更多,2005年消费量约970万吨,占全国汽油消费量的43%,2006年超过1000万吨。 美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益,如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依靠、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等,均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划,积极进展燃料乙醇工业。 三、中国燃料乙醇产业进展现状 (一)概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级时期,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有专门大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产特不慎重,受到严格

燃料乙醇技术讲座(一)燃料乙醇及其发展概况

第28卷第1期2010年2月 可再生能塬 RenewableEnergyResources V01.28No.1 Feh.2010燃料乙醇技术讲座(一) 燃料乙醇及其发展概况 荆、清 <沈般农墟爽攀工程学院,辽宇沈阳7,11016t> 中圈分类号:Q77;¥216.2文献标志码:B.,文章编号:1671—5292(2010)01—0153-03 随着全球工业化进程的飞速发展,世界将不可避免地出现能源供给问题。当前石油是满足能源需求的主要资源,但是石油资源是有限的。科学家预测,2050年全世界原油的生产将由现在的每年250亿桶下降到50亿桶.因此全球范围内对于开发新的可替代能源的兴趣越来越大。 生物质是一种广泛存在的可再生资源.利用生物质来生产能源可以减少温室气体的排放。其中最直接、最重要的生物质能源应用体系就是采用生物质发酵技术生产乙醇。随着化石资源渐趋枯竭.越来越多的国家已经将乙醇等替代能源为代表的能源供应多元化战略当成能源政策的一个主要方向。石油价格的上涨、燃料乙醇制造技术的不断进步、灵活燃料汽车(F踟的广泛使用和燃料乙醇可再生原料来源的拓展,使燃料乙醇产业具有可靠的经济可行性和技术可行性。另外.燃料乙醇在柴油机上的应用,可以进一步扩大燃料乙醇的应用范围.这将为燃料乙醇的利用提供更广阔的空间。 1乙醇的主要性质与用途 1.1乙醇的物理性质 乙醇(ethan01)又称酒精,是由C。H,O3种元素组成的有机化合物,乙醇分子由烃基(一C2H5)和官能团羟基(一OH)两部分构成,分子式为C2H50H,相对分子量为46.07,常温常压下.乙醇是无色透明的液体.具有特殊的芳香味和刺激味。吸湿性很强。可与水以任何比例混合并产生热量,混合时总体积缩小。纯乙醇的相对密度为O.79,沸点78.3℃,凝固点为-130℃。燃点为424℃,乙醇易挥发、易燃烧。 乙醇能使细胞蛋白凝固.尤以体积分数为75%的乙醇作用最为强烈,浓度过高。细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜,阻止乙醇向组织内部渗透.作用效果反而降低,浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此,常用75%(体积分数)的乙醇作消毒杀茵荆。 乙醇易被人体肠胃吸收。吸收后迅速分解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用。若数量较大则有麻醉作用.大量乙醇对肝脏和神经系统有毒害作用。 工业酒精含乙醇约95%.含乙醇达99.5%以上的酒精称为无水乙醇。含乙醇95.6%、水4.锄的酒精是恒沸混合液,沸点为78.15℃,其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时。通常把工业酒精与新制生石灰混合,加热蒸馏才能得到。工业酒精和医用酒精中含有少量甲醇,有毒.不能掺水饮用。 1.2乙醇的化学性质 乙醇属于饱和一元醇。乙醇能够燃烧。能够和多种物质如强氧化荆、酸类、酸酐、碱金属、胺类发生化学反应。在乙醇分子中。由于氧原子的电负性比较大。使C一0键和O—H键具有较强的极性而容易断裂。这是乙醇易发生反应的两个部位。 1.2.1乙醇燃烧反应机理 乙醇燃烧反应机理和烃的燃烧反应机理有很多相似的地方。都是先裂解成为碳和氢气,然后燃烧,所以从燃烧机理上来讲乙醇也适合用作内燃机燃料。 在较高的温度下.乙醇可以发生分子内脱水生成烯烃,可以认为。乙醇燃烧的反应首先是分子内脱水形成烯烃,烃再裂解形成碳和氢气,然后碳和氢气在空气中燃烧,生成二氧化碳和水,乙醇燃烧反应的总反应式: CH3CH20H+302--}2COz+3H20+Q 1.2.2乙醇的着火和燃烧特性 乙醇的引燃温度为434oC.在空气中燃烧表现活化能为176.7kJ/tool。火焰呈蓝色,最高火焰温度可以达到1000℃以上。 乙醇闪点较低.闭口状态下只有12.5℃。最小点火能量也仅为0.63mI,所以非常易于引燃。另外乙醇的爆炸极限上下限范围也较宽.有爆炸的危险性。 收稿日期:2010—01—24。 作者简介:孙清(1969一),女,博士后。副教授,主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail:qings2004@126.P.,om ?153?万方数据

探索中国燃料乙醇发展之路(1)

探索中国燃料乙醇发展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中,燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”,一则国家选定四家企业,并划定各自试点销售区域;二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多,且行业准入门槛也在不断提高。但是,随着燃料乙醇逐步市场化,国家的支持方式将进行转变,从成本加利润,到定额补贴,再到2008年底取消补贴,中国燃料乙醇将走怎样的发展之路???探索中国燃料乙醇发展之路????一、概述 燃料乙醇,是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油(以下简称乙醇汽油),就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。 (一)燃料乙醇是油品的优良品质改良剂,不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中,不仅是优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂,还是汽油的高辛烷值调和组分,因此,燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。? (二)乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品? 汽油里加入10%的乙醇,油品的含氧量可达到3.5%,辛烷值(我国的汽油标号)可提高近3个标号,同时又降低了油品的芳烃含量,使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国2000年才全面推广无铅汽油,2001年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加MTBE的清洁汽油),但在国际上,无铅汽油早已被以MTBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。? 二、世界燃料乙醇产业发展现状 ?自巴西、美国率先于上世纪70年代中期大力推行燃料乙醇政策以来,加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用,1999年,美国燃料乙醇消费量约450万吨,2006年达到550万吨,巴西则更多,2005年消费量约970万吨,占全国汽油消费量的43%,2006年超过1000万吨。?美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益,如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等,均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划,积极发展燃料乙醇工业。 ?三、中国燃料乙醇产业发展现状 (一)概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级阶段,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有很大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎,受到严格控制。2004年2月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》,在我国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。目前国内经过审批认可的已投产企业有四家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司。根据《车用乙醇汽油扩大试点工作

国内燃料乙醇生产技术水平

国内燃料乙醇生产技术水平 ============================= 1、 玉米燃料乙醇生产技术水平 玉米燃料乙醇按照生产工艺可分为“湿法”与“干法” 。对于专业的乙醇生产企业,采用技术手段分离出胚芽生产玉米油是必要的,并且工业生产乙醇时, 只要求玉米淀粉脂肪含量低于110 %即可 。因此“, 半干法”工艺或“改良湿法”工艺均为可选方案。表1 为几种玉米燃料乙醇生产工艺的优劣比较。 表1 玉米燃料乙醇生产工艺的综合比较 由于玉米燃料乙醇技术首先在美国实现工业化生产并迅速得到发展,其经济效益仅次于巴西的甘蔗燃料乙醇。所以有必要介绍一下美国玉米燃料乙醇技术的特点及优势所在。1.1 美国玉米燃料乙醇技术 1.1.1 生产工艺的选择 美国“湿法”工艺用于燃料乙醇的生产源于淀粉企业的产品延伸,其中以ADM 公司为典型代表,采用纯糖浆发酵和酵母回用技术,工艺流程如图1 所示。 图1 美国ADM公司玉米燃料乙醇“湿法”生产工艺 2000 年前美国共有48 个生产厂家,生产约670万吨燃料乙醇。其中产能的60 %由湿法生产,40 %由干法生产。2005 年又新建36 个厂,总数达到84家,产能较2000 年增加约一倍达到1 200万吨。2006年生产厂增至125 家,产量为1 460 万吨,产量跃居世界第一,目前还有在建装置23 家 。新建的专业燃料乙醇生产企业均采用“干法”新工艺。工艺流程如图2 所示(虽然膜分离脱水技术在能耗方面仅为传统共沸蒸馏脱水工艺能耗的10 % —30 % ,然而由于膜使用寿命和成本等问题,美国大部分装置仍然没有采用,但它是以后的重点发展方向) 。 图2 美国玉米燃料乙醇“干法”新工艺 1. 1. 2 技术进步所显现的特点 随着燃料乙醇生产实践经验的积累,现在美国大型燃料生产企业尤其是2000 —2006 年新建厂具有如下特点: (1) 多数采用大颗粒玉米粉(3mm ,有利于饲料回收) ; (2) 高温蒸煮(120 ℃,高温淀粉酶) ,采用同步糖化发酵工艺,从2005 年开始采用无蒸煮工艺(低温淀粉酶) ,大大降低了能耗; (3) 酵母回用发酵技术; (4) 固定化酵母,流化床反应器发酵技术; (5) 广泛实现了自动化控制,应用连续发酵过程,并采用CIP系统(原位循环清洗发酵罐的原位清洗系统) 。 湿法加工技术的新趋势主要涉及加酶湿法加工和膜分离技术的应用。加酶湿法加工的优点是浸渍时间短、投资小、耗能低、用水量大大减少,而且酶可反复使用;其主要缺点是酶价太高。膜分离技术的应用为浸渍水的分离和利用打开了新的途经。浸渍水的膜分离一般包括两个过程:浸渍水经膜分离的截留物含有长链蛋白质,干燥后并入玉米蛋白粉;浸渍水在进入蒸发器前,先用反渗透膜除去57 %的水,这样可大大降低蒸发所需能耗。以上先进技术及设备的采用

酒精生产工艺

重庆能源职业学院 专业实习报告 论文(设计)题目:酒精的生产流程设计 班级:2011级2511班 姓名:刘兴李德静 廖军梁炯 学号:20112511006 20112511032 20112511018 20112511034 指导教师:邓启辉 时间:2013 年7 月5 日

计划表: 内容组员学号备注前言、绪论全部6、18、32、34 汇编 生物发酵法刘兴、李德静6、32 汇编 化学合成法廖军、梁炯18、34 汇编酒精的用途及总结展望全部6、18、32、34 汇编CAD 李德静、廖军32、18 I

前言 一、设计要求: 1、根据设计题目,进行生产实际调研或查阅有关资料,选定合理的流程方案和设备类型,并进行简要论述。 2、设计说明书内容:封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述等。 二、设计目的: 1、把课本的知识运用到社会实践当中去,才是我们学习专业理论知识的最终目的 2、通过本次专业实习设计可以看出现有的生产工艺存在哪些不足,学会自主查找资料进行更加科学有效的改进。 三、设计意义: 酒精工业是在酿酒业的基础上发展起来的,有很悠久的历史。近年来,我国酒精生产技术和生产水平又有了新的提高,新工艺新设备新菌种不断涌现,酒精产量有了较大增长,质量稳定提高;在节约代用,降低消耗,降低成本,提高劳动生产率,提高淀粉出酒率及开展综合利用与消除环境污染等各个方面,都取得了很大成绩。目前,我国大多数酒精采用生物发酵和化学合成法工艺流程,逐步实现了淀粉质原料和化学原料的连续化和自动化。 四、设计原理: 生物发酵主要是利用谷物类、薯类植物中的淀粉,其余的部分仍可综合利用,生产出专用饲料和农业复合肥等产品。在综合利用方面以二氧化碳的回收利用最为普遍,有的厂利用二氧化碳制造干冰、纯碱和小苏打。在自动控制仪表方面也有进展,有的厂已采用电脑实现了主要工序集中控制,目前,我国一些酒精厂正在朝着生产过程全面实行自动化方向发展。 化学合成法主要是利用石油工业,石油化学工业、天然气开发和加工工业产生的乙烯气为原料,使得乙烯水合法的原料得到充分保证。 II

燃料乙醇的发展前景

燃料乙醇的发展前景 当前,正值国际油价上涨、能源紧张时期,各国政府都在大力发展和推广生物能源。日前,全球著名咨询机构科尔尼公司发布的《中国燃料乙醇产业现状与展望--产业研究白皮书》显示,目前我国燃料乙醇产业存在一定问题,主要表现为成本过高、生产效率偏低。对此,业内专家和企业家表示,目前我国燃料乙醇产业面临资源短缺和相关政策不明朗的问题。 十一五期间,我国将生产600万吨生物液态燃料,其中燃料乙醇500万吨。日前,国家发改委的一位官员介绍,8年前我国上马燃料乙醇项目,意在解决过剩陈化粮问题。经过1999-2005年的不懈努力,国家首批4家燃料乙醇定点生产企业已完成规划建设的102万吨产能,基本实现了十五提出的拉动农业、保护环境、替代能源三大战略目标。 粮食安全成瓶颈 目前我国是继巴西、美国之后全球第3大生物燃料乙醇生产和消费国。据悉,随着燃料乙醇的逐步推广,我国以陈化粮为原料的燃料乙醇产量从2003年的7万吨一路飙升至2006年的132万吨,如果按每3.3吨玉米产1吨燃料乙醇折算,仅2006年就消耗玉米436万吨。然而,近期作为燃料乙醇主要原料的玉米正处于供不应求状态,玉米库存的骤减使国内玉米价格猛涨,燃料乙醇出现与民争食的隐患,保障国家粮食安全成为摆在政府面前的严峻课题。业内专家分析,我国人口众多,人均耕地少,用大量粮食生产燃料乙醇必然要和人争食、争土地,造成人类生存空间越来越小,不符合我国国情。 针对部分地区发展生物乙醇燃料的过热倾向和盲目势头,2006年12月,国务院下发了《国家发展改革委关于加强玉米加工项目建设管理的紧急通知》及《国家发展改革委、财政部关于加强生物燃料乙醇项目建设管理,促进产业健康发展的通知》,要求各地不得盲目发展玉米加工乙醇燃料,同时对玉米加工项目进行清理。从这两个通知可以看出,坚持非粮为主是根本,是今后中十一'国生物燃料乙醇的发展方向。国家出台的《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油. 五'发展专项规划》以及相关的产业政策也明确提出因地制宜,非粮为主的原则。实践证明,以粮食为原料生产燃料乙醇不符合国情,探索非粮能源资源是大势所趋。目前燃料乙醇发展规模处于前列的巴西是用甘蔗生产燃料乙醇,美国是用玉米生产燃料乙醇。但我国不具备大规模使用甘蔗或玉米的条件,随着政策限制玉米加工项目的上马,业界必须寻找玉米以外的生物质资源来生产燃料乙醇。 其实,不仅玉米可以生产乙醇,某些纤维质类原料也同样可以生产乙醇。有关专家指出。据介绍,纤维质原料主要包括草、红薯等作物及秸秆、农作物壳皮、树枝、落叶、林业边脚余料等。用非粮原料生产燃料乙醇具有重要性和可行性,既不与粮食和其他有关国计民生的作物争地、争水,且单位面积产出率高。但是,目前在我国用这些原料生产乙醇燃料还存在原材料大规模收集和运输的问题,且纤维素生产燃料乙醇的技术还有待完善。 政策尚不明朗

燃料乙醇蒸馏工艺的现代研究

燃料乙醇蒸馏工艺的现代研究 摘要为提高酒精蒸馏设备的生产效率和酒精产率,对纤维素燃料乙醇蒸馏工艺技术与设备进行了新的设计,该设计可满足固态蒸馏与液态蒸馏要求,具有一机多用的功能。本文研究了固态蒸馏与液态蒸馏过程中的蒸汽压力、填料系数、回流比对出酒率的影响并对关键影响因素进行了优化。结果表明:固态蒸馏时,回流比是影响出酒率的关键因素;最佳蒸馏工艺条件为蒸汽压力为0.4Mpa、填料系数为0.6、回流比为0.65。在此工艺条件下酒醅的出酒率达到最大值,即78.6%。液态蒸馏时,蒸汽压力是影响出酒率的关键因素;最佳提取工艺条件为蒸汽压力为0.3Mpa、填料系数为0.7、回流比为0.7,在此工艺条件下出酒率达到最大值,即78.9%。 关键词固态蒸馏;液态蒸馏;蒸汽压力;填料系数;回流比 当前,地球上可开发利用的煤、石油和天然气等非可再生能源愈加短缺,所以燃料乙醇以其节能、低排放、原料充裕等优点受到全球广泛关注。目前乙醇的发酵技术包括固态发酵与液态发酵,固态发酵与液态发酵后的乙醇蒸馏工艺一般都需要相互独立的蒸馏设备。但传统的固态蒸馏工艺存在乙醇蒸馏不彻底,蒸馏效率低等缺点,固态蒸馏出来的低度乙醇需要再进入液态蒸馏工艺才能获得高浓度乙醇。本课题旨在研究纤维素乙醇固态与液态发酵后的燃料乙醇蒸馏设备及乙醇蒸馏工艺技术,并对工艺及设备参数进行深入优化,提高蒸馏效率,降低生产能耗[1]。 1 实验详情 1.1 实验材料 固态酒醅与液态酵醪,酒精体积分数均为6%(来自山东百脉泉酒业有限公司)。 1.2 实验设备 蒸馏设备:双态通用蒸馏设备(自行设计),蒸馏设备如图1。 1.3 实验方法 (1)设备装配及特点 ①设备装配,如图1。②设备设计特点。 该设备与现有设备的结构区别在于,该设备将蒸馏塔与精馏塔融为一体,既可以进行固态酒醅的乙醇蒸馏也可以进行液态酵醪的乙醇蒸馏,实现了同一设备的多功能化生产。

燃料乙醇的生产技术

燃料乙醇的生产技术 2008-09-27 09:01:01 作者:蒲公英来源:中国生物能源网浏览次数:197 网友评论 0 条 燃料乙醇的生产技术 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的,即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2,也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料,按成分分为三种 ... 生物燃料乙醇是通过发酵法生产的,即利用微生物的发酵作用将糖分或淀粉转化为乙醇和CO2,也可将纤维素类水解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料,按成分分为三种:糖质、淀粉质和纤维素,后两种原料均需要先通过水解得到可发酵糖;按照发酵过程物料存在状态,可分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法;根据发酵醪注入发酵罐的方式不同,可分为间歇式、半连续式和连续式。 糖质原料制取乙醇技术是以甘蔗、甜高粱茎秆为原料,经过物理方法预处理后,采用发酵蒸馏的方法生产燃料乙醇;淀粉质原料制取乙醇技术是以玉米、木薯、甘薯等淀粉含量高的生物质为原料,经过粉碎、蒸煮和糖化后,形成可发酵性糖,再进行发酵处理,得到燃料乙醇的技术;纤维素原料制取乙醇技术是以秸秆为原料,经过物理或化学方法预处理,利用酸水解或酶水解的方法将秸秆中的纤维素和半纤维素降解为单糖,然后,再经过发酵和蒸馏生产的燃料乙醇的技术。 表 1 各类燃料乙醇生产工艺技术特性的对比

目前,我国淀粉类原料发酵法制取乙醇技术比较成熟,并已经进行了工业化生产,中粮集团正在广西北海建设年产20 万吨燃料乙醇项目。我国在甜高粱、木薯等能源作物开发和利用方面取得了一定成绩,自主开发的固体、液体发酵工艺和技术达到应用水平,并在黑龙江省建成年产5000 吨的甜高粱茎秆生产乙醇示范装置。但是,目前还存在着发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等问题。据测算,我国农作物秸秆年产量约6 亿吨,其中有1.5亿~2 亿吨可能源化利用。纤维素原料来源比较丰富,有一定的发展前景。国际能源公司都在竞相改进将纤维素转化为乙醇的技术。但由于技术上的限制,目前世界上还没有一家纤维素乙醇制造厂的产量达到商业规模。我国也正在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发,中粮黑龙江肇东酒精有限公司、安徽丰原集团、山东龙力科技有

生物质乙醇技术以及发展前景

生物质乙醇技术 随着全球变暖、化石能源日渐消耗等,引发了人们对新型、可再生能源的深刻思考。如巴西、美国、中国等国正积极开发、利用生物质燃料乙醇生产技术。但如果一如既往以大量粮食生产燃料乙醇势必和人“争食”、“争地”,造成人类生存隐患,走“非粮”路线是大势所趋。其中,纤维素地球贮量丰富,其能量来自太阳,通过光合作用固定下来,取之不尽,用之不竭,各国正如火如荼地进行着相关研究。 乙醇的结构简式为C2H5OH,俗称酒精,它在常温、常压下是一种易燃、易挥发 的无色透明液体,它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味,并略带刺激性。乙 醇的用途很广,可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常 用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。 一生物质能源的发展前景 随着中国经济的高速增长,以石化能源为主的能源消费量剧增,在过去的20多年里,中国能源消费总量增长了2.6倍,对环境的压力越来越大。2003年,中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨,居世界第二位。2025年前后,中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年,中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨,居世界第一位,酸雨区已经占到国土面积的30%以上。中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2/3均来自燃煤。预计到2020年,氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。根据我国的可持续发展战略,生物质能源的发展具有良好的发展前景。 二生物质能源的介绍 2.1生物质 生物质( biomass,生态学中常译为生物量)是在讨论生物能源( bioenergy) 时常用的一个术语,指地球上所有活的和死的生物物质以及新陈代谢产物的总 称。具体来说,生物质资源( biomass resources)包括:所有动物和植物及其排泄

解读燃料乙醇

解读燃料乙醇 解读燃料乙醇 张晓阳 能源是人类生存和发展的基本需求。随着社会经济的持续高速发展,用以支撑社会进步的一次性能源的代表--石油,已成为现代文明赖以生存的“血液”。然而,地球上的一次资源是有限的,并且已呈逐渐枯竭之势。据联合国能源组织多次评估,地球上的石油储量再有五十年左右大工业化开采将趋结束。我国的时间将更短,据专家预计只有三十年左右。能源短缺已是现代社会面临的一个重大问题。如果没有能源,人类生活就无从谈起,现代社会文明就无法继续。为了寻求替代能源,几十年来,人们做了不懈的努力。通过大量的研究、对比和实践,来寻找可方便制取并使用的可再生能源。近些年来,许多人都把目光又集中在传统产品乙醇上来。二十一世纪,燃料乙醇将会成为主要的新兴能源之一,将会逐步发展成为新能源的亮点,焕发出朝阳产业的无限生机。 一、对本世纪乙醇将形成新的基础产业的基本认识 1、乙醇是自然界难得的一种永远可再生的无限闭路循环的清洁物质。 乙醇和植物(包括粮食)一样,是太阳能的一种表现形式。自然界的植物通过光合作用,产生生产乙醇的基本原料,在乙醇的生产和消费过程中,又全部分解为植物光合作用的原料,周而复始,永无止境。用学术的话讲,植物光合作用的主要产物为六碳糖,六碳糖是纤维素和淀粉的基本分子。在生产乙醇的过程中,六碳糖中的两个碳转化为二氧化碳,四个碳转化为乙醇。乙醇做为能源经使用消费之后,又转化为四个二氧化碳回归自然界。这六个二氧化碳分子经光合作用,又原封再合成一个六碳糖,就这样永远闭路地在大自然界中循环。这一科学而又神奇的功能,决定了乙醇的可再生、资源丰、无污染特性。 另一方面,乙醇又是一个极具兼容功能的物质。它既卫生,又安全,广泛地应用于食品、饮料、医药、香精香料领域,渗透到了人们生活的各个方面。它又是一种优良的化工基本原料,从精细化工、有机化工到石油化工,都有它不可替代的广泛用途。同时,它又是一种难得的清洁、方便、安全的能源。所有这些特性,造就了乙醇理所应当地成为目前世界上可再生资源研究的重点方向。 2、乙醇未来的三大市场方向。 乙醇既是一种化工基本原料,又是一种新能源。尽管目前已有着广泛的用途,但仍是传统观念的市场范围。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面:一是车用燃料,主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场,也是近期的(10年内)容量相对于以后较小的市场(在我国约1000万吨/年)。美国政府已制定了一个大力发展燃料乙醇的计划,计划到2011年,将汽油中(不包括柴油)的燃料乙醇用量由每年15亿加仑(约450万吨)至少提高到44亿加仑(约1360万吨);二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑以及新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景,这是乙醇的中期市场(10-20年内)。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新型电池燃料30—40%的市场。市场容量至少是近期市场的5倍以上(主要是纤维原料乙醇);三是乙醇将成为支撑现代以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来二十年左右的时间内,由于石油资源的日趋紧张,再加上纤维质原料乙醇生产的大规模工业化,成本相对于石油原料已具可竞争性,乙醇将顺理成章地进入石化基础原料领域。在我国的市场容量至少也在2000万吨/年以上。乙醇生产乙烯的技术目前就是成熟的,随着石油资源的日趋短缺和价格的上涨,乙醇将会逐步进入乙烯原料市场,很可能将最终取而代之。如果要做一个形象而夸张的比喻的话,二十世纪后半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所替代。

生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统

生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统 燃料乙醇作为一种较为清洁的能源,生产成本较低,得到广泛应用,暂时解决了能源需 求的矛盾。为了推动可持续发展,实现绿色发展,在加强人们生态环保意识的同时,还要就 燃料乙醇的制造工艺、合理加工以及燃料乙醇产生的废气废液处理办法进行改进和创新,完 善燃料乙醇作为新型能源的功效,推动社会和经济发展。 二、生物发酵法制燃料乙醇 现阶段燃料乙醇制造的工艺已出现三代,第一代燃料乙醇分为糖基乙醇和淀粉基乙醇, 主要以玉米、甘蔗中所含的酵糖作为原料,进行生物发酵制乙醇,是目前最为常见的制燃料 乙醇方法。第二段燃料乙醇是纤维素乙醇,以木质纤维素类为主的生物物质,主要来源包括 农业废料、林业产物及废弃物、(藻类)和城市垃圾等,第三代燃料乙醇就是主要以藻类为 原料通过生物法生产的燃料乙醇。 生物法又称生物发酵法,是通过生物物质所含的物质,经过水解、发酵等一系列工序制 成燃料乙醇。生物发酵法是现阶段制燃料乙醇最主要,也是最普遍的一种方法。根据不同原 料所含的物质不同,生产工艺和工序都有相应的变化。粮食作物作为原料以碾磨、液化和糖 化工艺为必须内容,木质纤维的步骤则必备预处理和水解工序,本身高糖类物质则可以省去 部分步骤。值得注意的是,一些物质在操作过程或者运输时沾染了金属或有毒物质,还需要 进行先解读再提取,以防不良化学反应的产生。 燃料乙醇的一般生产工艺,如图1所示: 生物发酵法在粉碎原料之后需要进行蒸煮的工作,因为物质原料富含植物细胞,蒸煮后,会促进原料中的淀粉酶与淀粉发生化学反应,发生水解,进行发酵。 生物发酵法要确保酵母菌的酒精发酵环境,视情况而定,进行相应的高压、高温环境蒸 煮操作。 三、生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法 生物发酵法制燃料乙醇生产中不可避免的会出现相应的废气废料,纤维素乙醇废液是一 种高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水,其主要含有残余的糖、纤维素、木质素、各种无机盐及菌蛋白等物质。一般来源于制燃料乙醇各个工序中,要想妥善处理相关问题, 需要优化制造工艺,从源头解决;或是加强后续补救措施,解决废气废液的排放问题。 (一)源头处理方法 在生产过程中优化处理就是指在提高燃料制乙醇的液化效果,使得原料物质中所含有的 糖被全部利用。因为没有被完全利用的糖分会随着水解过程中产生的水排除,形成废液。并 且未被利用的糖也是一种资源浪费。通过对液化的温度、时间和工艺方法的优化,使得生物 发酵法进行连续发酵,提高燃料乙醇的制作效率。通过连续发酵法,把发酵罐之间的串联起来,使得总会有发酵反应进行。 优化蒸馏工序也是减少制燃料乙醇废气废液的办法之一,通过燃料乙醇直接加热气体的 方法,进行蒸馏后排出,这种方法既不环保,又造成资源浪费。需要优化蒸馏技术,通过差 压蒸馏,使得两边蒸馏塔中的压强有一定差异,使得负压塔能够排出二氧化碳等有害物质,

生物燃料乙醇

生物燃料乙醇 汽车,第二次工业革命的重要发明,它为人类社会的物质运输提供了重要的保障,推动了历史的进程。从发明的第一辆蒸汽汽车到现在的柴油、汽油汽车,其动力来源都是三大化石能源,然而,从不断上涨的国际油价可以清楚的认识到,汽车所依靠的化石能源特别是石油正日益枯竭,因此,在我们还无法人工合成烃类燃料的情况下,我们只能将目光转向大自然,利用植物来生产燃料替代品或部分替代品,而在这方面,生物燃料乙醇则有希望大规模的开发和利用起来,以缓解汽车燃料紧缺的现状。 生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。而生产燃料乙醇所需要的原产料,则主要分为糖质原料、淀粉质原料、纤维素原料和其他原料,在这其中,糖质和淀粉质的来源主要是粮食作物如甘蔗、玉米等,但粮食并不是每个国家都富裕到能拿来大规模生产燃料的,例如像我们这样的人口大国。其他原料则主要指的是如造纸厂的硫酸盐纸浆废液、淀粉厂的甘薯淀粉渣和马铃薯淀粉渣等,而这种原料的来源本身也就决定了其不能够拿来大规模生产,因此,我们现在的目光主要放在了纤维质原料上。纤维素是生物界最重要的碳源物质,每年由光合作用产生的植物干质量约220亿t,其中纤维素占50%,所以,纤维质原料具有数量多的特点,而有关纤维素的酵解问题,也成为了世界各国科学家所关注的焦点。 纤维素在最近几年为大家认识和接受,因为其现在被定位为人体所需要的第七大营养物质。虽然,纤维素无法为所吸收,但它可以促进人体的肠道蠕动,促使粪便较快的排出,减少致癌物与肠壁的接触时间,从而达到降低肠癌发生率。纤维素虽然无法被人体分解并吸收,但食草动物如牛羊等则可以将其分解并吸收,并且,作为大自然的分解者,分解微生物也可以将纤维素分解。而另外一方面,利用物理方法或传统的化学工艺则无法很好有效的将纤维素分解并进一步利用,而这也是纤维素拿来利用生产燃料乙醇的难点。 纤维素之所以难降解,是由于其拥有稳定的结构。纤维素是由吡喃葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接成的线性大分子多聚物,纤维二糖是其基本单元,纤维素分子表面平整,易于长向伸展,加上吡喃葡萄糖环上的侧基,十分利于氢键的形成,使这种带状、刚性的分子链聚集在一起,成为结晶性的原纤维结构。纤维素主要有结晶区和非结晶区两部分,前者结构稳定,微生物降解十分困难;后者纤维素结构比较疏松,很易被微生物降解。纤维素分子链结晶区有氢键,是造成纤维素难以被利用的根本原因。而纤维素如此稳定的结构,也为植物的生存提供了有力保障【1】。 关于纤维素的降解机理研究有很多,而比较著名的有1950年Reese等人提出的C1-C X假说,该学说认为,C1酶首先作用于结晶纤维素,使形成结晶结构的纤维素链开裂,长链分子的末端

国外燃料乙醇发展状况

国外燃料乙醇发展状况 2008-09-27 09:01:46 作者:蒲公英来源:中国生物能源网浏览次数:30 网友评论 0 条 国外燃料乙醇发展状况 随着能源需求的日益增长和石油供应紧张矛盾加剧,以及全球环境压力的不断加大,燃料乙醇以其清洁、环保和可再生性得到世界各国的普遍关注。尤其是近年原油价格高位运行,不仅美欧发达 ... 随着能源需求的日益增长和石油供应紧张矛盾加剧,以及全球环境压力的不断加大,燃料乙醇以其清洁、环保和可再生性得到世界各国的普遍关注。尤其是近年原油价格高位运行,不仅美欧发达国家采取一系列政策措施鼎立支持燃料乙醇发展,一些发展中国家也纷纷提出燃料乙醇的发展目标。目前,一些具有农业资源优势的国家,如英国、荷兰、德国、奥地利、印度、菲律宾、南非等国政府都制定了规划,积极发展燃料乙醇工业并推广应用于运输业。世界燃料乙醇产业正进入快速发展的新时期,但全球粮食价格的持续上涨引发燃料乙醇和粮食安全问题的广泛争议,燃料乙醇的环保性也受到质疑。中国燃料乙醇发展还处于起步阶段,关注和重视世界燃料乙醇产业新的发展动态,研究各国发展燃料乙醇的政策及其影响和作用,有利于我们积极应对世界燃料乙醇发展的影响,制定符合我国实际的燃料乙醇长期发展战略和政策措施。 高油价时期,各国政府推动燃料乙醇快速发展近年来,高油价促使美国、欧盟和亚洲等国的生物燃料政策发生重大变化,大幅提高生物燃料的发展目标,同时加大政策支持力度,推动燃料乙醇产能不断扩大,产量迅速增长。2006年世界燃料乙醇产量达到380亿升,相当于全球汽油消费量的2.5%。与2000年194亿升的产量相比,2006年增长了95.9%。预计2007年世界燃料乙醇产量可达440亿升,同比增长15.8%,世界燃料乙醇的产量主要集中在美国和巴西,2006年两国产量分别达到183.8亿升和160亿升,占世界总产量的90.5%。

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