燃料乙醇工艺的化学工程探究

■中国化工贸易燃料乙醇工艺的化学工程探究马昌浩(深圳市中天信涂料有限公司广东深圳518000)摘要:乙醇在当即社会生产中具有广泛的用途,在多个行业中发挥中不可替代的作用,在促进经济发展中亦是不可或缺的元素之一。而当前对于乙醇工芑的化学工程方面的研究虽然取得一定的成果,但还有诸多环节需要进一步加以探索和硏究。本文就乙酹发酵过程的化学工程以及纯化过程中的化学工程中的相关问题加以分析关键词:燃料乙醇;化学工程;发酵;分离、发酵过程的化学工程分析乙醇纯化过程中的化学工程问题1.多尺度问题通常情况下,通过发酵获取乙醇的过程中必然会产生水酒精发酵过程较为复杂,融合了生物化学和微生物茡以及而要从中提取岀乙醇则需要将之与水进行分离处理。根据现有化学工程等学科。即使采用模拟技术,传统单一的化学工程或技术,在对乙醇和水进行分离主要有加盐萃取精馏、精馏、吸生物工程不足以精确计算其发酵过程,应通过对生物反应器中附、萃取精馏等诸多方法,具体使用中应结合实际情况选择最进行多角度进行考量。”多尺度”理论的提岀和研究最早岀现在佳的方式。然而,不论采用上述哪种方式均会消耗大量的能量化学工程学科领域,该理论认为以”单元操作”和“过程传递”因为燃料乙醇的浓度要求在99%以上但发酵液中的乙醇分数在为标志的传统方法已经不能满足这一需求。研究流动、传递12%以下,因此必然会消耗较多的能量。分相和反应多尺度行为和同一尺度下这些现象共存的规律,代又由于乙醇易与水形成共沸物,使用普通精馏无法获得无表着未来化学工程定量化发展的趋势之一。根据当前对于生物水乙醇。所以从发酵液中分离乙醇一水混合液一般分两步先用反应器的相关研究显示,对于多尺度关联问题的研究的主要方普通精馏方法得到质量分数为Ω24%的乙醇,再用共沸精馏、萃法为通过对细胞代谢物质流与生物反应器物料流变化的研究取精馏、液液萃取、吸附或其它方法得到无水乙醇。得出其相关性进而分析出不同层次的相关问题,才能更加高效目前,燃料乙醇工业中乙醇纯化过程一般采用多塔精馏的对乙醇发酵过程进行优化。在对上述多层次的研究中,最能而向乙醇-水体系加入另一组分以增大原有体系的分离因了的引起学者硏究兴趣的是化学工程,从化学工程的角度加以研究,萃取精馏分离方法也被采用。近年来研究工作呈现出采用复合计算反应器模型与酒精发酵罐之间根据适用性。溶剂特别是加盐萃取精馏获得无水乙醇的报道,加盐萃取精馏2动力学与放大利用的是盐效应。加入盐溶液,可以使乙醇对水的相对挥发度当前对于乙醇发酵过程的研究中,研究热点依旧集中在糖大大提高,恒沸点消失,可以在较小回流比下较容易获取无水化、液化、节能较耗方面,包括耐受髙温、髙糖浓度、髙乙醇♂醇。℃ακk等在泡罩塔中硏究了加λ乙酸钾萃取精馏乙醇-水浓度的能力以及酵母高效发酵过程的基础研究;液化酶、糖化共沸物的过程,结果表明加λ少量旳乙酸钾即可消除共沸点。酶的作用机制及实际物系的动力学研究;同步糖化发酵工艺实他们还比较了加盐萃取精馏和传统的萃取精馏的优缺点,得岀际物系的代谢调控杋制与酵母发酵动力学等方面的硏究。从化加盐萃取精馏应用于乙醇-水系统更高效。Baυ等从能耗的角学工程角度看,上述问题涵盖发酵生物反应动力学及传递特性度比较了加λε2的加盐萃取精馏过程与使用苯、戊烷、二乙两个方面,动力学方程是发酵过程放大的理论基础。发酵动力酷的共沸精馏过程和使用乙二醇和汽油的萃取精馏过程,结果学包括两个层次:一是本征动力学,它是指没有传递等工程因素表明以〔aC2为盐的加盐萃取精馏过程优于其它技术。以降低能影响时,发酵生物反应固有的速率;二是宏观动力学,它是指源消耗为岀发点目的话,要从发酵液中提取出乙醇最佳的途径在反应器内所观测到的总反应速率及其影响因素,这些影响因是采用加盐萃取精馏。由于采用加盐萃取精馏相比仅仅使用乙素包括反应器的形式和结构、操作方式、物料旳流动与混合、二醇的萃取精馏能够降低75%左右的溶剂消耗,利于提升经济传质与传热等。效益,但是因盐分的增加必然会对设备造成一定的腐蚀危害连续酒精发酵相比间歇性酒精发酵,其工艺更复杂,技术在当前的技术中还没有较好方法加以解决。要求更高。因为在发酵过程中,不仅要对连续发酵过程进行数离了液体萃取精馏、超枝聚合物萃取精馏是新颖的分离乙字化模拟而且要充分考虑到发酵环节中的化学反应以及其发酵醇一水混合物的方法,有较高旳分离能力。膜蒸发分离乙醇罐內酒精的流动情况。一般而言,只要模拟中的物性、流态水混合物也取得了较好的进展。膜蒸发技术是基于溶液扩散机流场等因素与实际操作中的数据相接近时可以采用冷模的实验理,其驱动力是膜两侧的化学势梯度,同时膜蒸发还具有节能方法来得岀热态状态下的相关特征和数据,能够大为提升对放之功效,与传统方法相比能够降低1-23的能源消耗而且能够大规模的研究。因此,采用大型冷模研究在过程设备中流体的避免对环境造成污染,具备一定的经济效益还是社会效益。流体力学特性并与用小型热模所进行的动力学研究相结合,是此外,吸附脱水分离乙醇是获取的乙醇的重要方式之研究发酵设备放大规律的一种有效方法亦是当今研究的热点问题而且氯化铿、硅胶、筛等无机吸附剂生物反应工程的研究、开发与放大,目前仍然是以经验方已经在乙醇工业生产中加以利用。但是,就目前实际运用情况法为主且随着我国科技实力的不断提升,在未来的研究中数字而言,对于吸附床的相关特性和规律还不是十分的清晰,有待模拟技术和方法必然会得到进一步改进,以推动生物反应该工于加强探索程的发展3发酵罐内多场分布上所述,不论是燃料乙醇的发酵过程还是纯化过程均是多场分布包括温度分布、浓度分布和速度分布。发酵生物前以及未来发展中应加强研究的环节,涉及到诸多技术的利反应器中的物理因素一一传递特性将影响到反应器内基质和产用且直接关系到乙醇的发酵和提取的质量。在实际运用中,用物的浓度分布及温度分布,进而影响到反应器内某一组分的反综合各方面的因素,多角度的对其过程加以模拟计算以得出最应速率。例如氧在发酵液中的传质速率、固定化酶颗粒及菌丝佳的方式促进乙醇的发酵和提纯。同时,应对其中的热点和难团和菌体絮状物内反应组分的扩散传质,这些传质对反应结果点问题不断加以研究和探索,以推动乙醇加工工艺的发展。都会产生影响,甚至成了反应的控制步骤,并将影响反应器的老文献设计和放大。因此传递特性的研究是不可忽视的问题,研究发1黄旭鑫,燃料乙中国煤化工术新产品精选200年酵罐內的传热、传质及传动将是化学工程领域的一项重要任务同时也为更好地控制发酵过程提供了理论依据。国内外许多学2]蔡永宏浅谈燃IoCNMHG工贸易2013年12期者在这方面开展了研究并已取得许多成果Www.ChinAchemICaltrAde.Com193