化學(xué)工程燃料乙醇工藝探究分析

　　現(xiàn)代乙醇制作工藝研究的內(nèi)容還是一些基礎(chǔ)性的內(nèi)容，如何對化學(xué)工程燃料乙醇工藝探究?

　　1發(fā)酵過程中的化學(xué)工程問題

　　1.1動力學(xué)與放大問題

　　乙醇發(fā)酵過程前期主要的活動內(nèi)容是乙醇原料的液化、糖化等,在初期階段結(jié)束以后進入到乙醇的應(yīng)用特性控制階段。這一階段解決的主要問題是其發(fā)酵反應(yīng)的動力學(xué)問題,也就是發(fā)酵反應(yīng)能否繼續(xù)下去的關(guān)鍵問題,主要包括有兩個層次,一是本征動力學(xué),主要是指從一種物質(zhì)形式的本質(zhì)屬性出發(fā)對發(fā)酵生物反應(yīng)固有速率的研究;二是宏觀動力學(xué),主要是從乙醇制備的反應(yīng)器整體角度出發(fā),充分考慮反應(yīng)器中原料物質(zhì)之間的能量傳遞情況的動力學(xué)研究。其中酶催化反應(yīng)是應(yīng)用最廣泛的一種動力學(xué)模型。

　　1.2發(fā)酵罐多場問題

　　在具體的乙醇發(fā)酵過程中發(fā)酵罐是發(fā)酵功能實現(xiàn)的主要設(shè)備,而乙醇的發(fā)酵過程是一個復(fù)雜的過程,發(fā)酵過程中受各種因素的影響,溫度、濃度等各種反應(yīng)特性的傳遞會受到限制,從而在罐內(nèi)形成不同的反應(yīng)場,這種不規(guī)則分布的反應(yīng)場會對反應(yīng)的正常進行產(chǎn)生影響,例如對氧在發(fā)酵液中的傳遞速度、固定化酶傳播等反應(yīng)應(yīng)有的過程產(chǎn)生影響,進而影響發(fā)酵反應(yīng)的質(zhì)量。但是正是發(fā)酵罐中的這種多場現(xiàn)象,為研究人員提供了干預(yù)發(fā)酵罐中發(fā)酵反應(yīng)的契機,通過對反應(yīng)罐中多場化現(xiàn)象的研究和有效利用,可以實現(xiàn)對乙醇發(fā)酵過程的人工干預(yù),為乙醇質(zhì)量的提升奠定了基礎(chǔ)。

　　2提純過程中的化學(xué)工程問題

　　使用發(fā)酵方法制作乙醇制得的發(fā)酵液中,乙醇的含量較低,通常情況下只有5%到12%之間,這種濃度的乙醇是無法用作燃料的,所以在乙醇發(fā)酵工作完成后對乙醇溶液進行提純是一個必要的環(huán)節(jié)。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的乙醇提純技術(shù)是蒸餾技術(shù),通過精蒸餾的方法將乙醇中的水分有效排出,通常情況下使用這種提純技術(shù)只能將乙醇的含量提升到90%左右,在這種純度基礎(chǔ)上再使用蒸餾技術(shù)進行提純,其提純效率已經(jīng)極低。所以為了保證乙醇溶液實現(xiàn)有效的工業(yè)應(yīng)用,應(yīng)該使用綜合提純方法對其進行提純,提純活動中首先以精蒸技術(shù)對乙醇溶液進行粗提純,在提純形成的90%乙醇溶液基礎(chǔ)上再應(yīng)用萃取、共沸和吸附等精提純工藝做進一步提純,形成工業(yè)應(yīng)用需求的相應(yīng)濃度乙醇產(chǎn)品。

　　3生物發(fā)酵反應(yīng)與分離過程的耦合

　　從乙醇發(fā)酵工藝角度來看,現(xiàn)代乙醇制作工藝研究的內(nèi)容還是一些基礎(chǔ)性的內(nèi)容,涉及到乙醇制作的具體工藝步驟,而生物發(fā)酵反應(yīng)與分離的耦合并不是一種單純的乙醇發(fā)酵制作工藝的完善,而是從乙醇制造整體角度出發(fā)對乙醇制造過程中的能量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)化。從當(dāng)前的乙醇制備角度來看乙醇制造存在著一個乙醇分離和提純的過程,這兩個過程的分離導(dǎo)致了整個制備過程制備資源和能量的浪費,如果能夠?qū)⒁掖嫉姆蛛x過程和提純過程結(jié)合在一起,也就是說提升發(fā)酵分離過程產(chǎn)生的乙醇溶液濃度,就能夠減少乙醇提純過程的負擔(dān),甚至可以實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)結(jié)束以后直接制得符合濃度要求乙醇的目標。這種生物發(fā)酵反應(yīng)與分離過程的耦合極大的提升了乙醇制備的效率,是乙醇制備工藝發(fā)展的未來技術(shù)。

　　4結(jié)語

　　燃料乙醇是當(dāng)前實用性崔強的清潔能源技術(shù)形式,其制備工藝的發(fā)展對我國能源危機的化解、能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化具有鮮明的現(xiàn)實意義。本文從發(fā)酵過程中的化學(xué)工程問題、提純過程中的化學(xué)工程問題和生物發(fā)酵反應(yīng)與分離過程的耦合三個角度對這一問題進行了簡要分析,認為當(dāng)前燃料乙醇技術(shù)存在的主要問題集中在發(fā)酵反應(yīng)過程的控制、分離提純技術(shù)的應(yīng)用兩個方面,針對這一問題應(yīng)該從乙醇制備的整體角度出發(fā),切實將發(fā)酵過程與提純過程結(jié)合在一起,從二者耦合的層面出發(fā)去解決。

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