开题报告--梁秋志.ppt

玉米秸秆转化乙醇的效果研究 梁秋志 08材化1 2008274131 研究目的和意义 国内外研究概况 秸秆转化乙醇的工艺技术 存在的问题 课题研究方向 实验方案 工作安排 研究目的和意义 乙醇是一种高效能、清洁、安全、可再生的燃料，也是重要的化工原料，其应用十分广泛。当前全球能源资源缺乏，油价持涨不下。从现有的技术看，乙醇很有可能是未来的石油替代品。传统的以淀粉质为原料的乙醇生产成本太高，其原料成本高达总成本的40%，而利用玉米秸秆等农作物废弃物生产乙醇不仅能缓解废弃物对环境的污染，又能减轻燃料生产对粮食的依赖。我国的木质纤维原料非常丰富，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨，加上数量巨大的林业纤维废料和工业纤维废渣，每年可利用的木质纤维原料总量可达20亿吨以上。采用适宜技术，将它们水解发酵生产乙醇，这对我国经济和社会的可持续发展具有十分重大的意义。 2. 国内外研究概况 目前国内外就玉米秸秆等农作物废弃物生产乙醇已做了大量研究。国内纤维乙醇生产技术尚不完全成熟，正处于过渡转化阶段 ；国外在以纤维质为原料生产燃料乙醇方面的技术研发起步较早，技术趋于成熟，但仍然处于工业化试验阶段。 国内 河南农业大学承担的河南省杰出人才创新基金项目“秸秆燃料乙醇生产中关键技术研究”，通过生物方法使玉米秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到65.39%、45.11%和39.16%。该项目通过了技术鉴定。该项目将物理、化学与生物技术有机地结合起来，优化了原料预处理，设计了小型多目标参数调节与控制的纤维质糖化罐，筛选出能共发酵己糖和戊糖的嗜靴管囊酵母，优化乙醇发酵过程控制工艺参数，在糖化率、糖醇转化率等重要指标上都有所突破，在同类研究中已达到国内领先水平。 河南天冠企业集团与河南农业大学、山东大学、浙江大学和南京林业大学联合于2006年初建成了国内最大的一条3000吨/年纤维乙醇生产线。该生产线以玉米秸秆为原料，将秸秆粉碎至60目后，其中一部分采用固体法，利用气体脉动装置生产纤维素酶;而另一部分则用来生产纤维乙醇。目前，这一生产线的固体纤维素酶FPA发酵水平达130IU/g，生产成本可控制在3500元/吨;秸秆粉采用2%硫酸在一定的温度下进行预处理，然后再进行酶解，纤维素酶解率达80%。 孙万里首次开展离子液体处理稻草秸秆的机理研究，提高了水解糖得率。并用稀酸、石灰和氢氧化钠等化学物质对稻草秸秆进行了处理，121℃处理lh木质素去除率达到88.9%，同时有38.7%的半纤维素被脱除，处理后的残渣酶解60小时水解率高达96.1%。 国外 美国、日本、加拿大、瑞典等发达国家高度重视用生物质纤维作为原料生产燃料乙醇，并投入了大量人力和财力。在美国，其技术研发起步较早，在将纤维质转化为燃料酒精的研究、生产和应用方面走在了世界的前列。 2001年，美国一家以木屑为原料生产乙醇燃料的工厂，已具备了日产200MW电力的能力。近年来，美国NovozymeS公司和国家再生能源实验室(NREL)在关键技术纤维素酶取得突破，生产1L燃料乙醇所需纤维素酶成本从1.32美元降至13.21美分，计划再经过2年努力，降至2.64美分。 加拿大的纤维质燃料乙醇工业一直处于世界领先地位。2004年加拿大Iogen公司设立，投资约4000万美元，主要研发纤维素酶技术。加拿大Iogen公司与加拿大石油公司合作投产了世界上最大的、也是迄今唯一的用纤维素废料生产乙醇的装置，每年可将12000一15000t小麦、大麦和其他谷物禾茎转化为300一400万L燃料乙醇。 在欧洲，Abengoa公司在纤维质生产乙醇工艺方面占世界主导地位，是以小麦秸秆为原料生产乙醇的瑞典生产商。 日本的研究者对纤维素的酒精发酵也作了大量的研究，日本通产省从1980年起制定了生物质燃料化的7年研究开发计划，并设置了生物质研究委员会，经费预算总额为260亿日元，其中技术开发费用达124亿日元。日本工业技术研究院微生物工业研究所从1979年开始进行稻草、废木材能源化的研究，至今酒精发酵技术己基本完善。 3.秸秆转化乙醇的工艺技术 秸秆转化乙醇工艺又称为纤维素燃料乙醇工艺，过程主要包括：原料预处理、纤维素和半纤维素水解糖化，五碳糖与六碳糖的发酵，蒸馏脱水等。木质纤维素先经过化学或物理的方法进行预处理，使纤维素与木质素、半纤维素等分离；纤维素可水解为葡萄糖，半纤维素可水解成木糖、阿拉伯糖等单糖。五碳糖和六碳糖经过发酵得到发酵成熟醪，再经过蒸馏和脱水