2013年纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展
本文導讀:2011年張敏華等承擔了山東濟南圣泉集團年產(chǎn)2萬t纖維素乙醇生產(chǎn)裝置的技術(shù)研究及工程化項目,TUS關(guān)鍵技術(shù)得到成功應用,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的纖維素乙醇成套生產(chǎn)技術(shù)。
目前,世界多家公司及研究機構(gòu)正在積極開展纖維素燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研發(fā),關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)突破,逐步形成了纖維素乙醇成套生產(chǎn)技術(shù),產(chǎn)業(yè)處于工業(yè)化初期階段,多套示范性工廠正在建設,纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展正步入工業(yè)化的新時代。
Chempolis生產(chǎn)技術(shù)
Chempolis技術(shù)主要借鑒傳統(tǒng)的造紙工藝技術(shù),充分利用生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素三大組分,生產(chǎn)乙醇、糠醛、乙酸、飼料和木質(zhì)素燃料等多種化學產(chǎn)品。2010年,采用Chempolis公司的生產(chǎn)技術(shù)在芬蘭Oulu投建了處理原料能力為2.5萬t/年的示范工廠。
該工藝主要由原料預處理,木質(zhì)素回收,乙酸及糠醛化學品分離,纖維素水解發(fā)酵,燃料乙醇產(chǎn)品分離及廢醪液處理等生產(chǎn)單元組成。原料預處理過程外加甲酸基生物溶劑高溫處理纖維素原料,實現(xiàn)木質(zhì)素選擇性脫除;利用固液分離將富含木質(zhì)素、糠醛、乙酸的物料分離,采用多效蒸發(fā)濃縮回收木質(zhì)素,通過多塔精餾分離得到糠醛、乙酸等化學產(chǎn)品,回收工藝水;預處理后的纖維素經(jīng)酸洗、水洗、酶解發(fā)酵得到發(fā)酵醪,發(fā)酵醪經(jīng)精餾脫水操作得到乙醇產(chǎn)品;廢醪液通過固液分離、蒸發(fā)濃縮回收固相物,固相物可作為燃料或飼料,回收的工藝水返回系統(tǒng)。
該工藝過程由于采用外加甲酸的預處理工藝,并通過精餾、蒸發(fā)濃縮操作回收糠醛、水及酸催化劑等,操作費用及設備材質(zhì)要求較高,設備投資較高,關(guān)于裝置投資及運行的經(jīng)濟數(shù)據(jù)未見詳細報道。
TUS生產(chǎn)技術(shù)
纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化技術(shù)同樣受到了中國相關(guān)企業(yè)及研究機構(gòu)的關(guān)注,經(jīng)過多年的不懈努力,逐步形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的纖維素乙醇成套生產(chǎn)技術(shù),并建成了工業(yè)規(guī)模的示范性工廠。
TUS技術(shù)以燃料乙醇為主要目標產(chǎn)品,同時兼顧半纖維素及木質(zhì)素的最大化利用,生產(chǎn)流程力求簡捷,環(huán)境友好,產(chǎn)品能量投入產(chǎn)出比高。在纖維素原料預處理過程中采用高溫水熱工藝,不外加酸堿等溶劑,利用半纖維素水解過程中產(chǎn)生的醋酸及酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2,強化水合氫離子(H3O+),它能使半纖維素中糖苷鍵鍵能減弱而斷裂,降解為五碳糖溶于酶解發(fā)酵醪液中,破壞木質(zhì)素的骨架結(jié)構(gòu),預處理液中發(fā)酵抑制物含量低,不需要加堿中和,預處理效果不同于Chempolis預處理技術(shù)對于半纖維素及木質(zhì)素的徹底脫除;酶解發(fā)酵過程中采用多級酶解配料工藝解決了纖維素原料溶脹性強,高固含量的酶解液粘度大,配制困難等工程難題,纖維素酶解發(fā)酵收率大于80%,發(fā)酵醪酒度穩(wěn)定在4%以上;采用三效熱耦合精餾技術(shù)及與精餾過程耦合的分子篩變壓吸附脫水工藝,實現(xiàn)酶解發(fā)酵及精餾脫水主生產(chǎn)工藝的噸燃料乙醇蒸汽消耗低于3.0t;原料自催化預處理工藝的采用,使半纖維素通過生產(chǎn)沼氣得到資源化利用,解決了廢水處理難度大、費用高的環(huán)境友好性難題。2011年張敏華等承擔了山東濟南圣泉集團年產(chǎn)2萬t纖維素乙醇生產(chǎn)裝置的技術(shù)研究及工程化項目,TUS關(guān)鍵技術(shù)得到成功應用,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的纖維素乙醇成套生產(chǎn)技術(shù)。







