木质纤维素制取燃料乙醇水解工艺技术进展
作者/来源:孙多志1,许庆利1,王 复1,雒廷亮2(1.华东理工大学 生物质能研究中心,上海 200237;2.郑州大学 化工学院,河南 郑州 450001) 日期: 2009-02-04 点击率:2911
用糖类或粮食生产燃料酒精的工艺简单,但其产量增加有一定的限度,成本难以显著降低。例如,美国在2006年扩大了玉米酒精的生产后,就引起了市场上玉米价格的显著上涨。从我国国情出发,能用于生产燃料酒精的粮食更有限。含木质纤维素的生物质废弃物是生产燃料酒精的另一原料来源,它包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所包含的废弃生物质等。我国是农业大国,每年产生大量的生物质废弃物未被充分利用,而且还常因就地焚烧而污染环境;另一方面,我国的石油资源有限,不能满足不断增长的燃料需求,所以在我国发展生物质制取燃料酒精技术更有意义。
生物质水解发酵工艺的一般工艺流程见图1。每一步都可能有不同的选择。
生物质水解工艺主要有浓酸水解工艺、稀酸水解工艺和酶水解工艺,它们的机理不同。
1 浓酸水解
浓酸水解的原理是:结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中,转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。将此溶液加水稀释并加热,经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。浓酸水解的优点是糖的回收率高(可达90%以上),可以处理不同的原料,相对迅速(共10~12 h),并极少降解。但对设备要求高,而且酸必须回收。
美国Arkenol公司所开发的浓酸水解工艺主要以稻草为原料,而稻草中硅的含量很高,为此该工艺中也考虑到了硅的回收问题。该方法为了把经过水解并压干的固体原料和5%~10%的氢氧化钠溶液混合,首先以硅酸钠的形式将稻草中的硅提取出来,再用压滤法进行液固分离后,向含硅酸钠的液体中加入酸,将溶液pH值降....