蒸汽爆破技术和设备研究进展.doc.docx

2010TheSecondChinaEnergyScientistForum

ReviewonSteamExplosionTechnologyandEquipments

KeyPointofPretreatmentsforCellulosicFuelEthanolProduction

WenchangZhuang,YuxiaoWang*,XiaochenBian,YitingSun

XuzhouEngineeringResearchCenterofBiofiuel,XuzhouInstitnuteofTechnology,Xuzhou,Jiangsu,China,221008Emait:wangyuxiao@

Abstract:Thestrawpretreatmentisthekeylimitedfactorsforcommercialproductionoffuelethanolasoneofthemostimportantrenewableenergyintheworld.Inrecentyears,steamexplosionasoneofeffectivelig-nocellulosematerialpretreatmenttechnologyachievesmoreandmoreattentionathomeandabroad.Thispa-perreviewsitsprinciple,impactfactorsandresearchprogress.Furthermore,steamexplosionmachinesarealsointroducedindetail.

Keywords:strawpretreatment,fuelethanolproduction;steamexplosion;renewableenergy

蒸汽爆破技术和设备研究进展

木质纤维素燃料乙醇生产的预处理关键技术

庄文昌，王欲晓*,卞晓晨，孙恰婷

徐州工程学院徐州市生物质燃料工程技术研究中心，江苏徐州，中国，221008

Email:wangyuxiao@

摘要：以秸秆为原料生产燃料乙醇是世界范围内可再生能源的发展方向，预处理是影响其工业化生产的关键因素之一，而蒸汽爆破是近几年国内外广为嘱目的木质纤维素原料预处理技术。本文综述了该技术的作用原理、影响因素与发展，并对该技术的关键设备——蒸汽爆破机进行较详细的介绍。

关键词：秸秆预处理；燃料乙醇生产；蒸汽爆破；可再生能源

1引言

随着全球经济的快速发展，以石油、天然气、煤炭为代表的化石能源日益枯竭，新能源和可再生能源为能源供给提供了重要选择，有助于在能源需求和环境保护之间寻求平衡。植物纤维具有天然、可再生等特性，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，研究表明利用水解技术可以将其中的纤维素和半纤维素转化为单糖，并可进一步发酵生产燃料乙醇这种绿金能源。

农业秸秆中含有大量植物纤维，我国每年产生的农作物秸秆约为7.0亿吨，相当于3.0亿吨标准煤，但其中2/3因缺乏相应的技术和设备而废弃或焚烧，秸秆预处理技术成为限制其高值化利用的瓶颈2-4。预处理的主要作用是将秸秆外层的木质素破坏掉，并使其中的纤维素、半纤维素发生一定程度的水解。传统的化学方法如酸法、碱法、氧化法等污染比较严重5,生物酶处理效率低成本高回，近几年蒸汽爆破技术由于具有低成本、

资助信息：徐州工程学院青年科研基金(XKY2008213)资助项目

绿色环保等优点，并可有效地回收半纤维素，已成为国内外广为瞩目的木质纤维素预处理技术179。

2蒸汽爆破作用机制

植物细胞中的纤维为木素所粘结，与高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满高压蒸汽的物料骤然减压时，孔隙急剧膨胀，产生“爆破”效果，可部分剥离木质素，并将原料撕裂为细小纤维，如图1所示。

半奸地

半奸地

木周

地素

蒸汽爆破

纤*

木质

奸

Figure1.Schematieconversationoflignocellulosesinsteam

explosionprocess

田1蒸汽爆破过程中木质纤维变化示意图

1835978-1-935068-37-20