2013年纖維素乙醇產業化技術發展
本(ben)文導讀:2011年張敏華等承擔了山東濟南(nan)圣泉集(ji)團年產(chan)2萬t纖(xian)維素(su)乙(yi)醇生產(chan)裝置的(de)(de)技術研究及工程化項目,TUS關鍵(jian)技術得到成功應用(yong),形成了具有自主知識(shi)產(chan)權的(de)(de)纖(xian)維素(su)乙(yi)醇成套生產(chan)技術。
目前,世界多家公司及研究機構正在積極開展纖維素燃料乙醇產業化技術的研發,關鍵生產技術實現突破,逐步形成了纖維素乙醇成套生產技術,產業處于工業化初期階段,多套示范性工廠正在建設,纖維素乙醇產業發展正步入工業化的新時代。
Chempolis生產技術
Chempolis技(ji)術(shu)(shu)(shu)主要借(jie)鑒傳統(tong)的造紙工(gong)藝技(ji)術(shu)(shu)(shu),充分(fen)利用生物(wu)質中的纖維(wei)素、半纖維(wei)素及木質素三大組分(fen),生產乙(yi)醇、糠醛、乙(yi)酸、飼料(liao)和(he)木質素燃(ran)料(liao)等多種化學(xue)產品。2010年(nian),采用Chempolis公司的生產技(ji)術(shu)(shu)(shu)在芬蘭Oulu投建了(le)處理原料(liao)能力為2.5萬t/年(nian)的示范工(gong)廠。
該工(gong)藝主要(yao)由原(yuan)料預處(chu)理(li)(li)(li),木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)回(hui)收(shou),乙(yi)(yi)酸(suan)(suan)(suan)及糠(kang)醛化學品(pin)(pin)分離,纖(xian)維(wei)(wei)素(su)(su)水解發(fa)酵,燃料乙(yi)(yi)醇產(chan)品(pin)(pin)分離及廢醪(lao)液處(chu)理(li)(li)(li)等(deng)生(sheng)產(chan)單元組成(cheng)。原(yuan)料預處(chu)理(li)(li)(li)過程外加(jia)甲酸(suan)(suan)(suan)基生(sheng)物(wu)(wu)溶劑高溫處(chu)理(li)(li)(li)纖(xian)維(wei)(wei)素(su)(su)原(yuan)料,實現木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)選擇性(xing)脫除;利用固(gu)液分離將富(fu)含木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)、糠(kang)醛、乙(yi)(yi)酸(suan)(suan)(suan)的物(wu)(wu)料分離,采(cai)用多(duo)(duo)效蒸發(fa)濃縮回(hui)收(shou)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su),通(tong)過多(duo)(duo)塔(ta)精餾(liu)分離得(de)到(dao)糠(kang)醛、乙(yi)(yi)酸(suan)(suan)(suan)等(deng)化學產(chan)品(pin)(pin),回(hui)收(shou)工(gong)藝水;預處(chu)理(li)(li)(li)后的纖(xian)維(wei)(wei)素(su)(su)經(jing)酸(suan)(suan)(suan)洗、水洗、酶解發(fa)酵得(de)到(dao)發(fa)酵醪(lao),發(fa)酵醪(lao)經(jing)精餾(liu)脫水操作得(de)到(dao)乙(yi)(yi)醇產(chan)品(pin)(pin);廢醪(lao)液通(tong)過固(gu)液分離、蒸發(fa)濃縮回(hui)收(shou)固(gu)相(xiang)(xiang)物(wu)(wu),固(gu)相(xiang)(xiang)物(wu)(wu)可作為燃料或飼(si)料,回(hui)收(shou)的工(gong)藝水返回(hui)系統。
該(gai)工藝過程由于采用外加甲酸的(de)(de)預處理工藝,并通過精餾、蒸發(fa)濃縮操作(zuo)回(hui)收糠醛、水及酸催化劑等(deng),操作(zuo)費用及設(she)備材(cai)質要(yao)求(qiu)較(jiao)高,設(she)備投(tou)資較(jiao)高,關于裝置投(tou)資及運行的(de)(de)經濟數據未見詳細報(bao)道。
TUS生(sheng)產技術
纖維素乙(yi)醇(chun)產業化技術同樣受到了(le)(le)(le)中國相關企業及研究機構的(de)關注,經過多年的(de)不懈努力(li),逐步形成(cheng)了(le)(le)(le)具有自主知識產權的(de)纖維素乙(yi)醇(chun)成(cheng)套生產技術,并建(jian)成(cheng)了(le)(le)(le)工業規模(mo)的(de)示范性工廠。
TUS技(ji)術(shu)以(yi)燃(ran)(ran)料乙醇為主要目標產(chan)(chan)品,同(tong)時兼(jian)顧半(ban)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)及木(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)(su)的(de)最大化(hua)利用(yong)(yong)(yong)(yong),生(sheng)產(chan)(chan)流程(cheng)力求簡捷,環(huan)境(jing)友(you)好,產(chan)(chan)品能(neng)量(liang)投入產(chan)(chan)出比(bi)高(gao)。在(zai)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原料預處理(li)(li)(li)(li)過程(cheng)中采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)高(gao)溫水熱工(gong)藝(yi)(yi),不(bu)外加酸堿(jian)等溶(rong)劑,利用(yong)(yong)(yong)(yong)半(ban)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)水解(jie)(jie)過程(cheng)中產(chan)(chan)生(sheng)的(de)醋(cu)酸及酒精(jing)(jing)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)過程(cheng)中產(chan)(chan)生(sheng)的(de)CO2,強化(hua)水合(he)(he)氫離子(zi)(H3O+),它能(neng)使半(ban)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)中糖苷(gan)鍵(jian)(jian)鍵(jian)(jian)能(neng)減(jian)弱(ruo)而斷裂(lie),降解(jie)(jie)為五碳糖溶(rong)于(yu)酶(mei)(mei)解(jie)(jie)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)醪液(ye)中,破(po)壞木(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)(su)的(de)骨架結(jie)構,預處理(li)(li)(li)(li)液(ye)中發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)抑制物含量(liang)低,不(bu)需要加堿(jian)中和,預處理(li)(li)(li)(li)效果不(bu)同(tong)于(yu)Chempolis預處理(li)(li)(li)(li)技(ji)術(shu)對于(yu)半(ban)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)及木(mu)質(zhi)素(su)(su)(su)(su)的(de)徹底脫(tuo)除;酶(mei)(mei)解(jie)(jie)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)過程(cheng)中采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)多(duo)級(ji)酶(mei)(mei)解(jie)(jie)配料工(gong)藝(yi)(yi)解(jie)(jie)決了(le)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原料溶(rong)脹性(xing)強,高(gao)固含量(liang)的(de)酶(mei)(mei)解(jie)(jie)液(ye)粘度大,配制困難等工(gong)程(cheng)難題(ti),纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)酶(mei)(mei)解(jie)(jie)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)收率大于(yu)80%,發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)醪酒度穩定在(zai)4%以(yi)上;采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)三效熱耦(ou)合(he)(he)精(jing)(jing)餾(liu)技(ji)術(shu)及與精(jing)(jing)餾(liu)過程(cheng)耦(ou)合(he)(he)的(de)分子(zi)篩變壓吸附脫(tuo)水工(gong)藝(yi)(yi),實現酶(mei)(mei)解(jie)(jie)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)及精(jing)(jing)餾(liu)脫(tuo)水主生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)噸燃(ran)(ran)料乙醇蒸(zheng)汽消耗低于(yu)3.0t;原料自(zi)催化(hua)預處理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong),使半(ban)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)通過生(sheng)產(chan)(chan)沼氣得到資(zi)源化(hua)利用(yong)(yong)(yong)(yong),解(jie)(jie)決了(le)廢水處理(li)(li)(li)(li)難度大、費(fei)用(yong)(yong)(yong)(yong)高(gao)的(de)環(huan)境(jing)友(you)好性(xing)難題(ti)。2011年(nian)張敏華等承擔了(le)山東(dong)濟南圣泉集團年(nian)產(chan)(chan)2萬t纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)乙醇生(sheng)產(chan)(chan)裝置的(de)技(ji)術(shu)研(yan)究及工(gong)程(cheng)化(hua)項(xiang)目,TUS關鍵(jian)(jian)技(ji)術(shu)得到成(cheng)功應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong),形成(cheng)了(le)具有自(zi)主知識產(chan)(chan)權的(de)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)乙醇成(cheng)套(tao)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術(shu)。