纤维素水解制燃料乙醇技术.ppt

纤维素水解制取燃料乙醇技术研究 PPT模板下载：/moban/ 行业PPT模板：/hangye/ 节日PPT模板：/jieri/ PPT素材下载：/sucai/ PPT背景图片：/beijing/ PPT图表下载：/tubiao/ 优秀PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ Word教程： /word/ Excel教程：/excel/ 资料下载：/ziliao/ PPT课件下载：/kejian/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/jiaoan/ 严永亮 材料工程学院 林业工程 PPT模板下载：/moban/ 行业PPT模板：/hangye/ 节日PPT模板：/jieri/ PPT素材下载：/sucai/ PPT背景图片：/beijing/ PPT图表下载：/tubiao/ 优秀PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ Word教程： /word/ Excel教程：/excel/ 资料下载：/ziliao/ PPT课件下载：/kejian/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/jiaoan/ 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。 1.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 2.酸水解 2.1浓酸水解 2.1.1 浓酸水解原理 浓酸水解在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10～12 h），并极少降解。但对设备要求高，而且酸必须回收。 2.1.2 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12％～15％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%。 Arkenol公司的浓酸水解流程 2.2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。 2.2.2 稀酸水解工艺 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。 2级稀硫酸水解工艺 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