第七章-生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù).pptx

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1、生物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化技術(shù)第七章生物質(zhì)燃料乙醇技術(shù)燃料乙醇乙醇，ethanol,俗稱酒精燃料乙醇，fuelbioethanol是指體積濃度達(dá)到99.5%以上的無(wú)水乙醇。燃料乙醇經(jīng)變性后與汽油按一定比例混合可制車用乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇潤(rùn)滑油等。燃料乙醇項(xiàng)目數(shù)值密度（20℃）/（kg/L）0.7839餾程/℃78辛烷值100-112閃點(diǎn)/℃13熱值/(kJ/L)21.26汽化潛熱/(kJ/kg)854乙醇的燃料性質(zhì)項(xiàng)目含量/%CO減少20-50烴類化合物減少15-40CO2基本無(wú)區(qū)別SO2無(wú)NOx減少0-15車用汽油添加一定量的乙醇E10的檢測(cè)結(jié)果7.1燃料乙醇的發(fā)展現(xiàn)狀緩慢發(fā)展期

2、穩(wěn)步發(fā)展期快速發(fā)展期世界前五位乙醇生產(chǎn)國(guó)家國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀1、巴西2、美國(guó)3、加拿大4、歐洲化學(xué)法發(fā)酵法7.2燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)C6H12O62CH3CH2OH+2CO2將富含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品如谷類、薯類等或野生植物果實(shí)經(jīng)水洗、粉碎后，進(jìn)行加壓蒸煮，使淀粉糊化，再加入一定量的水，冷卻至60℃左右并加入淀粉酶，使淀粉依次水解為麥芽糖和葡萄糖，然后加入酵母菌進(jìn)行發(fā)酵制得乙醇。發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇淀粉原料：薯類、谷物等糖類原料：甘蔗、甜高粱等纖維質(zhì)原料：蘆葦、苧麻稈、秸稈和稻殼等原料乙醇發(fā)酵的生化反應(yīng)過(guò)程水解糖酵解還原乙醇發(fā)酵的基本工藝流程前處理乙醇發(fā)酵后處理糖類原料淀粉原料纖維原料壓榨、制漿、

3、提取汁液水解糖化蒸汽爆破、酸堿處理、酶水解蒸餾脫水原料乙醇7.2.1一代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)原料糖類：甘蔗、甜高粱、甜菜等，無(wú)需經(jīng)過(guò)水解工序即可直接酒精發(fā)酵。淀粉：玉米、小麥、薯類等，需要經(jīng)過(guò)水解和糖化為單糖或多糖后才能進(jìn)行乙醇發(fā)酵。糖類原料的乙醇生產(chǎn)工藝過(guò)程發(fā)酵前處理酵母培養(yǎng)乙醇發(fā)酵蒸餾與脫水稀釋酸化滅菌澄清添加營(yíng)養(yǎng)鹽7.2.1一代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)糖類原料的乙醇生產(chǎn)工藝過(guò)程發(fā)酵前處理酵母培養(yǎng)乙醇發(fā)酵蒸餾與脫水酵母擴(kuò)大培養(yǎng)酒母擴(kuò)大培養(yǎng)7.2.1一代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)糖類原料的乙醇生產(chǎn)技術(shù)壓榨混合汁絮凝過(guò)濾清汁濃縮發(fā)酵蒸餾甘蔗蔗渣復(fù)合絮凝劑發(fā)電或生產(chǎn)紙漿燃料乙醇酒精脫水廢醪液濃縮蛋

4、白飼料濾泥有機(jī)肥能源甘蔗清汁發(fā)酵燃料乙醇新工藝7.2.1一代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)淀粉類原料的乙醇生產(chǎn)技術(shù)原料預(yù)處理水熱處理水解糖化乙醇發(fā)酵蒸餾產(chǎn)品7.2.1一代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)7.2.2二代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)木質(zhì)纖維素原料的特性主要成分纖維素半纖維素木質(zhì)素原料種類農(nóng)業(yè)廢棄物林業(yè)廢棄物工業(yè)廢棄物城市生活垃圾物理法：粉碎、熱解、電子射線等化學(xué)法：堿、酸處理法、有機(jī)溶劑法物理-化學(xué)法生物法：加入能分解纖維素半纖維素的微生物預(yù)處理技術(shù)要求：去除木質(zhì)素，較少的去除半纖維素，最大化地利用木質(zhì)纖維素中可利用的成分。7.2.2二代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)濃酸水解稀酸水解酶水解水解糖化技術(shù)要求：去除木質(zhì)素

5、，較少的去除半纖維素，最大化地利用木質(zhì)纖維素中可利用的成分。7.2.2二代燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇英文：Starch分子式：(C6H10O5)n結(jié)構(gòu)式：顯色反應(yīng)：遇碘變色糊化“退減”作用（老化）在酶或酸等作用下分解發(fā)生酯化、醚化、接枝共聚等化學(xué)反應(yīng)水解反應(yīng)（糖化反應(yīng)）淀粉的性質(zhì)7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇直鏈淀粉與支鏈淀粉的比較項(xiàng)目直鏈淀粉支鏈淀粉分子形狀直鏈分子支鏈分子聚合度100～60001000～3000000尾端基一端為非還原尾端基，另一端為還原尾端基分子具有一個(gè)還原尾端基和許多個(gè)非還原尾端基碘著色反應(yīng)深藍(lán)色紫紅色吸附碘量/%19～20

6、＜1凝沉性質(zhì)溶液不穩(wěn)定，凝沉性強(qiáng)溶液穩(wěn)定，凝沉性很弱絡(luò)合結(jié)構(gòu)能與極性有機(jī)物和碘生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)不能與極性有機(jī)物和碘生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)X射線衍射分析高度結(jié)晶無(wú)定形老化性質(zhì)容易老化不容易老化7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇淀粉-碘復(fù)合物淀粉水解的過(guò)程是由大分子逐漸變小，最后生成葡萄糖。與碘成色：藍(lán)色→藍(lán)紫色→紫紅色→紅色→橙色7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇——淀粉原料的預(yù)處理淀粉原料除雜粉碎7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇——水熱處理粉末狀原料制備粉漿加熱處理高壓蒸煮工藝中溫蒸煮工藝90℃液化工藝無(wú)蒸煮工藝7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇——糖化7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇——糖化糖化方法液化(糊化→老化)糊

7、精、低聚糖酶解法糖化葡萄糖α-淀粉酶糖化酶酸解法淀粉水解糖酸催化劑高溫、高壓淀粉→糊精→低聚糖→葡萄糖酸酶水解法酶酸水解法淀粉水解糖（葡萄糖）酸酶結(jié)合水解法7.3淀粉質(zhì)原料制乙醇——發(fā)酵發(fā)酵3個(gè)階段2種途徑4步12個(gè)反應(yīng)1.酵母乙醇發(fā)酵法（EMP途徑/糖酵解途徑）：利用釀酒酵母、管囊酵母、卡爾酵母、清酒酵母在無(wú)氧條件下，得到乙醇2.細(xì)菌乙醇發(fā)酵法（ED途徑）：利用厭氧發(fā)酵單胞菌、棕櫚發(fā)酵菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌發(fā)酵1.發(fā)酵前期：適宜溫度，10h左右。2.主發(fā)酵期：30～34℃，12h左右。3.發(fā)酵后期：30～32℃，30