纤维素水解制燃料乙醇技术PPT课件.ppt
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1、纤维素水解制取燃料乙醇技术研究纤维素水解制取燃料乙醇技术研究PPT模板下载: 周一1PPT模板下载: 周一2 纤维素制乙醇在19世纪即已提出,方法是把纤维素水解为单糖,再把单糖发酵成乙醇。但该工艺虽然原料价格便宜,生产成本却很高,随着以石油为原料的合成乙醇大量生产,这类工厂大都关闭。在20世纪石油危机后,西方国家又开始重视纤维素制乙醇的技术。木质纤维素类原料被公认为来源最为广泛的燃料乙醇生产原料,包括农作物秸秆、壳皮、树枝、落叶、林业边角余料、城市垃圾等。天然木质纤维素类原料含有纤维素、半纤维素、木质素,三者相互缠绕的包裹在一起。我国是农业大国,每年产生大量的生物质废弃物,这些资源至今未被充分
2、利用,而且还常因就地焚烧而污染环境;另一方面我国的石油资源有限,对油类产品的需求量却在不断的增加。显然,在我国发展生物质制取燃料乙醇技术具有重要的意义。2024/2/26 周一31.纤维素类原料水解机理纤维素是300-1500个葡萄糖以-1,4糖苷键结合起来的链状高分子化合物,经过水解又可生产葡萄糖,水解式:纤维素的性质很稳定,只有在催化剂存在下才能显著地水解。常用的催化剂是无机酸和纤维素酶,由此分别形成了酸水解(浓酸水解工艺和稀酸水解工艺)和酶水解工艺。酸水解法虽然比较古老,但也比较成熟;酶水解法则是近代才发展起来的2024/2/26 周一42.酸水解2.1浓酸水解2.1.1 浓酸水解原理浓
3、酸水解在19世纪即已提出,它的原理是结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中,转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。把此溶液加水稀释并加热,经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。浓酸水解的优点是糖的回收率高(可达90以上),可以处理不同的原料,相对迅速(总共1012 h),并极少降解。但对设备要求高,而且酸必须回收。2024/2/26 周一52.1.2 浓酸水解工艺浓酸水解工艺的代表是Arkenol公司,该流程中对生物质原料采用两级浓酸水解工艺,水解中得到的酸糖混合液经离子排斥法(或所谓的色谱分离)分为净化糖液和酸液。糖液中还含少量酸,可用石灰中和,生成的石膏在沉淀槽和离心机里分离。色谱分离中得到的
4、稀硫酸经过脱水浓缩后可回到水解工段中再利用。下图为Arkenol公司的浓酸水解流程。根据中试装置的实验结果,该水解工艺可得1215浓度的糖液,纤维素的转化率稳定在70%。酸回收率也可达到97%。2024/2/26 周一6Arkenol公司的浓酸水解流程2024/2/26 周一72.2稀酸水解2.2.1稀酸水解原理在纤维素的稀酸水解中,溶液中的氢离子可和纤维素上的氧原子相结合,使其变得不稳定,容易和水反应,纤维素长链在该处断裂,同时又放出氢离子,从而实现纤维素长链的连续解聚,直到分解成为最小的单元葡萄糖。所得葡萄糖还会进一步反应,生成不希望的副产品。2024/2/26 周一82.2.2 稀酸水解
5、工艺稀酸水解常分两步进行:第一步用较低温度分解半纤维素,产物以五碳糖为主;第二步用较高温度分解纤维素,产物主要是葡萄糖。稀酸工艺的代表是美国的Celunol公司(原名BC International),采用2级稀硫酸水解工艺,如图所示。所用原料为甘蔗渣,单糖发酵的核心技术是转基因的大肠杆菌,由佛罗里达大学开发。2024/2/26 周一92024/2/26 周一102级稀硫酸水解工艺2024/2/26 周一11华东理工大学在“十五”期间在上海奉贤建成以木质纤维素为原料,年产非粮燃料乙醇600 t的示范工厂。该厂也采用二级稀酸水解工艺。但是木糖和葡萄糖是同时发酵的,该工艺中木糖的发酵率还不是太满意
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