一、生產燃料乙醇的原料有哪些
燃料乙醇指以生物物質為原料通過生物發酵等途徑獲得的可作為燃料用的乙醇。制造燃料乙醇的原料分為三種:玉米、小麥等糧食作物;紅薯,木薯,甜高梁等非糧作物;農作物秸稈,林業加工廢料,甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄物,統稱為纖維素類原料。技術最成熟的(de)是以(yi)玉米,小麥和(he)甘蔗為(wei)原(yuan)料生產燃料乙醇,巴(ba)西和(he)美國已經(jing)有(you)大規模(mo)的(de)制(zhi)造(zao)基地。
中國燃(ran)料乙(yi)醇的(de)主(zhu)要原(yuan)料是陳化(hua)糧(liang)和木薯、甜高粱、地瓜等淀粉質或糖質非糧(liang)作物,今后研發的(de)重點主(zhu)要集中在以(yi)木質纖(xian)維素為原(yuan)料的(de)第(di)二代燃(ran)料乙(yi)醇技(ji)術。
二、燃料乙醇生產工藝流程
燃料(liao)乙醇(chun)生產技(ji)術(shu)主要有第(di)一(yi)代(dai)和第(di)二代(dai)兩種。第(di)一(yi)代(dai)燃料(liao)乙醇(chun)技(ji)術(shu)是以(yi)糖質和淀(dian)粉質作物為(wei)原(yuan)料(liao)生產乙醇(chun)。其工藝流程一(yi)般分為(wei)五個階(jie)段,即(ji)液(ye)化、糖化、發酵(jiao)、蒸餾(liu)、脫水。第(di)二代(dai)燃料(liao)乙醇(chun)技(ji)術(shu)是以(yi)木(mu)(mu)質纖維素質為(wei)原(yuan)料(liao)生產乙醇(chun)。與(yu)第(di)一(yi)代(dai)技(ji)術(shu)相(xiang)比,第(di)二代(dai)燃料(liao)乙醇(chun)技(ji)術(shu)首先要進行(xing)預處理,即(ji)脫去木(mu)(mu)質素,增加(jia)原(yuan)料(liao)的疏松性(xing)以(yi)增加(jia)各種酶(mei)與(yu)纖維素的接觸(chu),提高(gao)酶(mei)效率。待(dai)原(yuan)料(liao)分解為(wei)可發酵(jiao)糖類后,再進入發酵(jiao)、蒸餾(liu)和脫水。
1、發酵法
發(fa)(fa)(fa)酵法(fa)(fa)采用各種含糖(tang)(tang)(雙糖(tang)(tang))、淀粉(多糖(tang)(tang))、纖維素(su)(多縮己糖(tang)(tang))的農產(chan)(chan)品(pin),農林業副(fu)產(chan)(chan)物(wu)及(ji)野生植物(wu)為(wei)原料,經過(guo)水解(jie)(即糖(tang)(tang)化(hua)(hua))、發(fa)(fa)(fa)酵使(shi)雙糖(tang)(tang)、多糖(tang)(tang)轉化(hua)(hua)為(wei)單糖(tang)(tang)并進(jin)一步轉化(hua)(hua)為(wei)乙(yi)醇。淀粉質在(zai)微生物(wu)作用下,水解(jie)為(wei)葡萄糖(tang)(tang),再進(jin)一步發(fa)(fa)(fa)酵生成乙(yi)醇。發(fa)(fa)(fa)酵法(fa)(fa)制酒精(jing)生產(chan)(chan)過(guo)程(cheng)包括原料預處理、蒸煮、糖(tang)(tang)化(hua)(hua)、發(fa)(fa)(fa)酵、蒸餾、廢(fei)醪處理等。
成熟的發(fa)(fa)酵(jiao)醪內,乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)質(zhi)量濃(nong)度一般(ban)為8-10%(w)。由于(yu)原(yuan)料不同,水解產物中(zhong)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)含量高低相異(yi),如谷(gu)物發(fa)(fa)酵(jiao)醪液(ye)中(zhong)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)的質(zhi)量分數(shu)不高于(yu)12%,纖維(wei)素可用酶或酸水解,如亞硫酸法造紙漿水解液(ye)中(zhong)僅含乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)約(yue)1.5%。除含乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)和(he)(he)大量水外,還有固體物質(zhi)和(he)(he)許多雜(za)質(zhi),需通過(guo)蒸(zheng)(zheng)餾把發(fa)(fa)酵(jiao)醪液(ye)中(zhong)的乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)蒸(zheng)(zheng)出,得到高濃(nong)度乙(yi)醇(chun)(chun)(chun),同時副產雜(za)醇(chun)(chun)(chun)油及大量酒糟。
2、脫水技術
脫(tuo)水(shui)(shui)技術(shu)是(shi)燃料(liao)乙醇生產關鍵(jian)技術(shu)之一。從普(pu)通(tong)蒸餾(liu)工段出來的(de)(de)(de)乙醇,其最高質量(liang)濃(nong)度(du)(du)只能達到95%,要進一步的(de)(de)(de)濃(nong)縮,繼續用普(pu)通(tong)蒸餾(liu)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)是(shi)無法(fa)完成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de),因為(wei)(wei)此(ci)時,酒精和水(shui)(shui)形成(cheng)(cheng)了(le)(le)恒(heng)沸物(對應的(de)(de)(de)恒(heng)沸溫度(du)(du)為(wei)(wei)78.15℃),難以用普(pu)通(tong)蒸餾(liu)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)分(fen)離開來。為(wei)(wei)了(le)(le)提高乙醇濃(nong)度(du)(du),去除多余(yu)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)分(fen),就(jiu)需(xu)采用特殊的(de)(de)(de)脫(tuo)水(shui)(shui)方(fang)法(fa)。
制備燃料乙醇的(de)方法主要(yao)有化學反應脫水法、恒沸(fei)精(jing)餾、萃取(qu)精(jing)餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法、離子交(jiao)換(huan)樹脂法等。