第七章生物质燃料乙醇技术讲述.pptx

生物质生化转化技术 第七章 生物质燃料乙醇技术 燃料乙醇 乙醇，ethanol, 俗称酒精 燃料乙醇，fuel bioethanol 是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。 燃料乙醇经变性后与汽油按一定比例混合可制车用乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等。 燃料乙醇 项目 数值 密度（20℃）/（kg/L） 0.7839 馏程/℃ 78 辛烷值 100-112 闪点/℃ 13 热值/(kJ/L) 21.26 汽化潜热/(kJ/kg) 854 乙醇的燃料性质 项目 含量/% CO 减少20-50 烃类化合物 减少15-40 CO2 基本无区别 SO2 无 NOx 减少0-15 车用汽油添加一定量的乙醇E10的检测结果 7.1 燃料乙醇的发展现状 缓慢发展期 稳步发展期 快速发展期 世界前五位乙醇生产国家 国外发展现状 1、巴西 2、美国 3、加拿大 4、欧洲 化学法 发酵法 7.2 燃料乙醇生产技术 将富含淀粉的农产品如谷类、薯类等或野生植物果实经水洗、粉碎后，进行加压蒸煮，使淀粉糊化，再加入一定量的水，冷却至60℃左右并加入淀粉酶，使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖，然后加入酵母菌进行发酵制得乙醇。 发酵法生产乙醇 淀粉原料：薯类、谷物等 糖类原料：甘蔗、甜高粱等 纤维质原料：芦苇、苎麻秆、秸秆和稻壳等 原料 乙醇发酵的生化反应过程 乙醇发酵的基本工艺流程 前处理 乙醇发酵 后处理 糖类原料 淀粉原料 纤维原料 压榨、制浆、提取汁液 水解糖化 蒸汽爆破、酸碱处理、酶水解 蒸馏 脱水 原料 乙醇 7.2.1 一代燃料乙醇生产技术 原料 糖类：甘蔗、甜高粱、甜菜等，无需经过水解工序即可直接酒精发酵。 淀粉：玉米、小麦、薯类等，需要经过水解和糖化为单糖或多糖后才能进行乙醇发酵。 糖类原料的乙醇生产工艺过程 发酵前处理 酵母培养 乙醇发酵 蒸馏与脱水 稀释 酸化 灭菌 澄清 添加营养盐 7.2.1 一代燃料乙醇生产技术 糖类原料的乙醇生产工艺过程 发酵前处理 酵母培养 乙醇发酵 蒸馏与脱水 酵母扩大培养 酒母扩大培养 7.2.1 一代燃料乙醇生产技术 糖类原料的乙醇生产技术 压榨 混合汁 絮凝过滤 清汁 浓缩 发酵 蒸馏 甘蔗 蔗渣 复合絮凝剂 发电或生产纸浆 燃料乙醇 酒精脱水 废醪液 浓缩 蛋白饲料 滤泥 有机肥 能源甘蔗清汁发酵燃料乙醇新工艺 7.2.1 一代燃料乙醇生产技术 淀粉类原料的乙醇生产技术 7.2.1 一代燃料乙醇生产技术 7.2.2 二代燃料乙醇生产技术 原料种类 农业废弃物 林业废弃物 工业废弃物 城市生活垃圾 物理法：粉碎、热解、电子射线等 化学法： 碱、酸处理法、有机溶剂法 物理-化学法 生物法：加入能分解纤维素半纤维素的微生物 预处理 技术要求：去除木质素，较少的去除半纤维素，最大化地利用木质纤维素中可利用的成分。 7.2.2 二代燃料乙醇生产技术 浓酸水解 稀酸水解 酶水解 水解糖化 技术要求：去除木质素，较少的去除半纤维素，最大化地利用木质纤维素中可利用的成分。 7.2.2 二代燃料乙醇生产技术 7.3 淀粉质原料制乙醇 英文： Starch 分子式： (C6H10O5)n 结构式： 显色反应：遇碘变色 糊化 “退减”作用（老化） 在酶或酸等作用下分解 发生酯化、醚化、接枝共聚等化学反应 水解反应（糖化反应） 淀粉的性质 7.3 淀粉质原料制乙醇 7.3 淀粉质原料制乙醇 直链淀粉与支链淀粉的比较 项目 直链淀粉 支链淀粉 分子形状 直链分子 支链分子 聚合度 100～6000 1000～3000000 尾端基 一端为非还原尾端基，另一端为还原尾端基 分子具有一个还原尾端基和许多个非还原尾端基 碘着色反应 深蓝色 紫红色 吸附碘量/% 19～20 ＜1 凝沉性质 溶液不稳定，凝沉性强 溶液稳定，凝沉性很弱 络合结构 能与极性有机物和碘生成络合结构 不能与极性有机物和碘生成络合结构 X射线衍射分析 高度结晶 无定形 老化性质 容易老化 不容易老化 7.3 淀粉质原料制乙醇 淀粉-碘复合物 淀粉水解的过程是由大分子逐渐变小，最后生成葡萄糖。 与碘成色： 蓝色→蓝紫色→紫红色→红色→橙色 7.3 淀粉质原料制乙醇 7.3 淀粉质原料制乙醇——淀粉原料的预处理 淀粉原料 除杂 粉碎 7.3 淀粉质原料制乙醇——水热处理 粉末状原料 制备粉浆 加热处理 高压蒸煮工艺 中温蒸煮工艺 90℃液化工艺 无蒸煮工艺 7.3 淀粉质原料制乙醇——糖化 7.3 淀粉质原料制乙醇——糖化 糖化方法 7.3 淀粉质原料制乙醇——发酵 发酵 1.酵母乙醇发酵法（EMP途径/糖酵解途径）