燃料乙醇的概述

燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。 乙醇不仅是优良的燃料，它还是优良的燃油品改善剂。其优良特性表现为：乙醇是燃油的增氧剂，使汽油增加内氧，充分燃烧，达到节能和环保的目的；乙醇还可以经济有效的降低芳烃、烯烃含量，即降低炼油厂的改造费用，达到新汽油标准。

燃料乙醇，又叫生物乙醇，是指通过生物处理过程得到的乙醇。如今乙醇已有95%是生物乙醇，只有5%是由原油、天然气或煤炭生产的。目前，乙醇生产主要以淀粉类（粮食作物为主，如玉米、木薯等）和糖类（如甘蔗、甜菜等）作为发酵原料，采用微生物法发酵生产乙醇技术已成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮或与粮争地等弊端，因此寻找新的原料势在必行。

纤维素（cellulose）是地球上最丰富的可再生资源，据测算年总产量高达1500×108t，其中蕴储着巨大的生物质能。我国每年作物秸秆（如稻草、麦秆等）的产量可达7×108t左右（相当于5×108t标煤）。纤维素是一种多糖物质，每个纤维素大分子是由n个葡萄糖残基（葡萄糖酐），彼此以1-4甙键（氧桥）联结而形成的。如图16.1所示。

图16.1 纤维素结构示意

纤维素在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。只有在催化剂的作用下，纤维素的水解反应才显著进行，常用的催化剂是无机酸或纤维素酶。纤维素酶在生物乙醇转化过程中起着非常重要的作用，可将纤维素、半纤维素水解成葡萄糖，为转化为乙醇提供丰富的底物；自然界中的酵母和少数细菌能够在厌氧条件下发酵葡萄糖生成乙醇。其中，纤维素酶水解方程式如下（牟晓红，2009）：

木霉生物学

利用纤维素酶将天然纤维素降解成葡萄糖的过程中，必须依靠纤维素酶的3种组分协同作用完成，即纤维素大分子首先在内切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.4，也称Cx酶、CMC酶、EG）和外切型-β-葡聚糖酶（EC3.2.1.91，也称Cl酶、纤维二糖水解酶或CBH）的作用下降解成纤维二糖，再进一步在纤维二糖酶（EC3.2.1.21，也称β-葡萄糖苷酶或CB）作用下生成葡萄糖。

目前，国内外以植物纤维素为原料生产燃料乙醇的各种工艺中，主要有四种糖化发酵工艺，分别是分段糖化与发酵（SHF）、同步糖化发酵（SSF）、同步糖化共发酵（SSCF）和联合生物加工工艺（CBP）。SSCF工艺可以在同一发酵罐中同时进行纤维素酶水解和C5糖和C6糖的发酵，该工艺不仅有利于缓解葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，节省设备投资，还有利于发酵液中乙醇的积累，提高发酵液中最终的乙醇浓度，降低乙醇回收单元中乙醇蒸馏的能耗，大幅度降低生产成本。利用纤维素生产生物乙醇的同步糖化共发酵过程图如图16.2（Carlos Sáez，2000）。

许多微生物都会产生纤维素酶，但最适合于水解纤维素的酶来自于木霉。T.reesei是世界上研究和应用最广泛的纤维素酶工业微生物，它的优点在于它的酶系纤维素酶活性高并且能生产大量的胞外蛋白，它的酶系中60%以上的蛋白是外切酶（CBH），对于结晶性纤维素有很强的降解能力。

图16.2 纤维素原料生产乙醇示意

1998年，南京林业大学在黑龙江建成了完整的植物纤维生产燃料乙醇中试生产线，该生产线日处理农林植物纤维5t（日产乙醇0.8t）。风干植物纤维经蒸汽爆破预处理，纤维素酶制备所用菌株是T.reesei和酵母菌NL05，纤维素酶的制备在20m3的生物反应器中进行，T.reesei以汽喷料为碳源，在一定的搅拌速度和通风量下合成纤维素酶，完成一个产酶周期后酶液用于剩余汽喷料的水解。植物纤维的酶水解在2台32m3的反应器中进行，每天取汽喷料的10%用于纤维素酶的制备，产生的纤维素酶酶解剩余90%的汽喷料。酶解温度（50±1）℃、酶解初始 pH 值4.80。戊糖己糖同步乙醇发酵菌株是毕赤酵母NL02，酶水解液的乙醇发酵在一台5m3的发酵罐中进行。植物纤维汽喷料在纤维素酶的作用下降解成单糖后，经过压滤和洗涤得到一定浓度的水解糖液，水解糖液中的戊糖和己糖被酵母在限制性供氧条件下同步发酵成乙醇。

美国能源部与诺维信合作，投资3000万美元进行纤维素水解酶的开发，研究将玉米秸酶解成糖，再发酵制乙醇；还与DOE合作建设年处理玉米秸200t、生产燃料乙醇6900gal的中试装置，其生产技术分以下几步：先将玉米秸粉碎，用1.1%硫酸预处理；然后加木霉纤维素酶糖化36 h，使纤维素90%转化成葡萄糖；将糖浆冷却至41℃，连续发酵得到浓度为7.5%的乙醇；经蒸馏分子筛吸附脱水，生成99.5%乙醇，废渣经干燥用作燃料。

另外，Stevenson等（2002）报道了利用木霉直接发酵纤维素生产乙醇的方法，这更扩展了木霉发酵生产乙醇的途径。他们从牛粪中分离到一株木霉菌A10，该菌株在厌氧条件下可以将纤维素或者糖类物质直接转化为乙醇，在纤维素含量为50g/L的MM培养基中厌氧培养，乙醇产量为0.4mg/L，通过优化培养条件，采取分阶段预培养和深层厌氧培养后乙醇产量可达2g/L，以葡萄糖作为碳源乙醇产量最高可达5g/L，但以木糖作为碳源，乙醇产量最低。

1.1 概述

1.2 燃料乙醇的特性

1.3 燃料乙醇工业的发展

1.3.1 国外发展概况

1.3.2 国内发展概况

1.4 燃料乙醇技术展望

1.4.1 燃料乙醇生产技术

1.4.2 燃料乙醇应用技术

1.4.3 展望

参考文献

2 合成法生产乙醇

2.1 乙烯直接水合法

2.1.1 乙烯直接水合法的理论基础

2.1.2 乙烯直接水合法的催化剂

2.1.3 乙烯直接水合法的生产工艺

2.1.4 乙醇精制工艺

2.1.5 合成乙醇生产分析

2.2 乙烯间接水合法

2.2.1 乙烯气的吸收

2.2.2 吸收液的水解

2.2.3 乙醇的精馏

2.2.4 稀硫酸的处理

2.3 其他合成方法

2.3.1 乙醛加氢法

2.3.2 CO-H2合成乙醇

2.4 合成生产关键设备

参考文献

3 发酵法生产乙醇

3.1 原料种类和原料处理

3.1.1 淀粉质原料及原料处理

3.1.2 糖蜜原料和处理

3.1.3 纤维质原料和处理

3.2 乙醇的发酵

3.2.1 乙醇发酵常用的微生物

3.2.2 酒母的培养

3.2.3 乙醇的发酵工艺

3.3 乙醇的蒸馏

3.3.1 蒸馏原理

3.3.2 精馏原理

3.3.3 蒸馏与精馏工艺

3.3.4 蒸馏节能技术

参考文献

4 乙醇脱水

4.1 精馏脱水

4.1.1 恒(共)沸精馏

4.1.2 萃取精馏

4.2 吸附及离子交换技术

4.2.1 吸附技术

4.2.2 离子交换技术

4.3 膜分离技术

4.3.1 概述

4.3.2 膜分离过程的类型

4.3.3 膜及膜组件

4.3.4 膜分离在乙醇脱水中的应用

4.4 超临界流体萃取技术

4.4.1 超临界流体萃取技术的原理

4.4.2 超临界流体萃取技术的特点

4.4.3 超临界流体萃取技术在乙醇生产中的应用

参考文献

5 发酵清洁生产与综合利用

5.1 二氧化碳回收生产

5.1.1 乙醇发酵气体组成

5.1.2 二氧化碳回收生产工艺及质量标准

5.1.3 固体二氧化碳(干冰)生产

5.2 乙醇酵母回收利用

5.2.1 生产饲料酵母或面包酵母

5.2.2 生产核糖核酸与核苷酸

5.3 杂醇油及醛酯馏分回收利用

5.3.1 杂醇油的回收利用

5.3.2 醛酯馏分的回收利用

5.4 酒糟废液回收利用

5.4.1 酒糟废液处理概述

5.4.2 生物处理法

5.4.3 废液烧却法

5.4.4 回流法

5.5 酒糟饲料生产

5.5.1 淀粉原料的酒糟组成

5.5.2 利用酒糟生产饲料

5.5.3 利用酒糟生产饲料酵母

参考文献

6 燃料乙醇的储运

6.1 变性燃料乙醇调和及标准

6.1.1 变性燃料乙醇调和

6.1.2 《变性燃料乙醇》标准

6.2 燃料乙醇储运

6.2.1 储存系统

6.2.2 运输系统

6.2.3 储运损耗

6.3 储存设备

6.3.1 储罐容量的确定

6.3.2 储罐选型

6.4 运输系统设施

6.4.1 铁路运输设施

6.4.2 公路运输设施

6.5 燃料乙醇储运设备特殊附件

6.5.1 带干燥装置的呼吸阀系统

6.5.2 呼吸阀

参考文献

7 乙醇汽油混配

7.1 燃料清洁化发展总论

7.1.1 汽油燃料的清洁化发展

7.1.2 汽车代用燃料及其应用技术范围

7.1.3 醇类燃料及燃料乙醇应用意义

7.2 乙醇汽油的混合燃料特性及燃用方式

7.2.1 乙醇燃料特性

7.2.2 乙醇汽油混合燃料的特性

7.2.3 内燃机掺烧燃料乙醇的燃用方式

7.2.4 燃料乙醇燃用特点及改善措施

7.3 乙醇汽油的混配及加油

7.3.1 《车用乙醇汽油》标准

7.3.2 车用乙醇汽油调和组分油的生产及储运

7.3.3 乙醇汽油的混配

7.3.4 加油站乙醇汽油储存

7.3.5 乙醇汽油加油站

参考文献

8 乙醇汽油应用

8.1 乙醇汽油发动机的适应性

8.1.1 乙醇汽油标号的合理选用

8.1.2 汽油发动机的适应性调整与清洗

8.1.3 乙醇汽油使用问题的排除

8.2 乙醇汽油汽车发动机特性

8.2.1 汽车启动性能

8.2.2 汽车动力性能及燃油经济性

8.2.3 汽车排放性能

8.3 乙醇汽油安全消防与事故处理

8.3.1 乙醇汽油安全消防

8.3.2 乙醇汽油分层及中毒事故处理

参考文献

9 燃料乙醇发展前景

9.1 乙醇柴油

9.1.1 概述

9.1.2 调和特性

9.1.3 燃烧特性

9.1.4 发动机的耐久性

9.1.5 尾气排放

9.1.6 发展前景 <br <= span=>

发酵法采用各种含糖（双糖）、淀粉（多糖）、纤维素（多缩己糖）的农产品，农林业副产物及野生植物为原料，经过水解（即糖化）、发酵使双糖、多糖转化为单糖并进一步转化为乙醇。淀粉质在微生物作用下，水解为葡萄糖，再进一步发酵生成乙醇。发酵法制酒精生产过程包括原料预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、废醪处理等。

成熟的发酵醪内，乙醇质量浓度一般为8-10%（w）。由于原料不同，水解产物中乙醇含量高低相异，如谷物发酵醪液中乙醇的质量分数不高于12%,纤维素可用酶或酸水解，如亚硫酸法造纸浆水解液中仅含乙醇约1.5%。除含乙醇和大量水外，还有固体物质和许多杂质，需通过蒸馏把发酵醪液中的乙醇蒸出，得到高浓度乙醇，同时副产杂醇油及大量酒糟。 脱水技术是燃料乙醇生产关键技术之一。从普通蒸馏工段出来的乙醇，其最高质量浓度只能达到95%，要进一步的浓缩，继续用普通蒸馏的方法是无法完成的，因为此时，酒精和水形成了恒沸物（对应的恒沸温度为78.15℃），难以用普通蒸馏的方法分离开来。为了提高乙醇浓度，去除多余的水分，就需采用特殊的脱水方法。

制备燃料乙醇的方法主要有化学反应脱水法、恒沸精馏、萃取精馏、吸附、膜分离、真空蒸馏法、离子交换树脂法等。

车用乙醇燃料也称为乙醇汽油，是指在不含MTBE含氧添加剂的专用汽油组分油（由炼油厂或石油化工厂生产的用于调合车用乙醇汽油的调合油）中，按体积比加入一定比例（我国目前暂定为10%）的变性燃料乙醇，由车用乙醇汽油定点调配中心按国标GB18351—2004的质量要求，通过特定工艺混配而成的新一代清洁环保型车用燃料。

淀粉质原料糖化及加工工艺 、 酒精酵母扩培工艺 、 糖化醪发酵 、 蒸馏和精馏的理论及工艺 、 玉米油的提炼工艺 、 连续糖化和问歇糖化工艺 、 酒精常用原料的化学组成 、 酒精原料的选择依据

编号： HD-46956

规格： 四册

册数：

作者： 王延听

定价： 998

售价： 打惊爆折扣

出版社： 农业科技出版社

出版日期：2005年

商品介绍： 酒精清洁生产新技术工艺流程、环保治理与质量检验标准及综合利用实用手册 购买指南

酒精清洁生产新技术工艺流程、环保治理与质量检验标准及综合利用实用手册简介：

淀粉质原料糖化及加工工艺 、 酒精酵母扩培工艺 、 糖化醪发酵 、 蒸馏和精馏的理论及工艺 、 玉米油的提炼工艺 、 连续糖化和问歇糖化工艺 、 酒精常用原料的化学组成 、 酒精原料的选择依据

第一篇 总论

第一章 酒精的性质及用途

第二章 洒精生产行业的概况

(中科院酒精研究中心高级工程师)

第三章 酒精生产存在的问题与对策

第四章 酒精生产的原辅料

第五章 酒精的质量标准

第二篇 酒精生产工艺

第一章 淀粉质原料糖化及加工工艺

第二章 酒精酵母扩培工艺

第三章 糖化醪发酵

第四章 蒸馏和精馏的理论及工艺

第五章 玉米油的提炼工艺

第六章 连续糖化和问歇糖化工艺

第七章 酒精常用原料的化学组成

第八章 酒精原料的选择依据

第三篇 酒精高效清洁生产新工艺

第一章 酒精清洁生产

第二章 酒精生产效益提高新工艺

第三章 酒精生产分析检验

第四章 酒精生产计算

第四篇 酒精生产技术

第一章 淀粉质原料酒精生产技术

第二章 糖蜜原料酒精生产技术

第三章 无水酒精生产技术

第四章 燃料乙醇的生产技术

第五章 稀糖液的制备流程

第六章 实现酒精高效率发酵的控制途径

第七章 工业酒精生产技术

第八章 食用酒精生产技术

第九章 医药用酒精生产技术

第五篇 特级酒精生产技术

第一章 绪论

第二章 酒精生产的主要原料

第三章 酒精原料的贮存与精选

第四章 酒精原料的粉碎

第五章 高温双酶法液化与糖化

第六章 酒精大罐发酵技术

第七章 多效蒸馏技术

第八章 无水特级酒精生产技术

第六篇 酒精生产废物排放处理技术及环保治理

第一章 国内外酒精糟液处理技术简介

第二章 薯类、糖蜜酒精废液处理技术

第三章 DDjS生产技术

第四章 废气排放治理技术

第五章 酒糟处理技术及应用

第七篇 酒精生产中的相关设备

第一章 发酵罐的发展

第二章 酒精发酵罐的经高比分析

第三章 酒精大型连续发酵罐组的优点

第四章 大型斜底发酵罐的基本结构

第五章 发酵罐间的连接

第六章 新型大容积酒精发酵系统设计

第七章 换热器

第八章 酒精精馏塔

第九章 JS系列高效酒精回收塔

第十章 无水乙醇生产设备

第八篇 酒精生产中的电气、仪表及自动控制

第一章 酒精生产中的电气控制

第二章 仪表用压缩空气系统

第三章 酒精生产过程的自动控制

第九篇 酒精生产中的质量控制与检验

第一章 糖化车间质量控制与检验

第二章 发酵车间质量控制与检验

第三章 酒精成品质量控制与检验

第十篇 酒精生产中的副产品回收

第一章 玉米油的提炼及应用

第二章 二氧化碳的回收与应用

第十一篇 酒精的综合利用

第一章 燃料乙醇的开发与应用

第二章 食用酒精生产新型白酒

第三章 酒精在医药中间体生产中的应用

第四章 酒精在精细化工工业中的应用

第五章 固体、液体酒精的应用

第十二篇 食用酒精在现代蒸馏酒中的应用

第一章 现代蒸馏酒概述

第二章 俄罗斯伏特加酒工艺

第三章 威士忌

第四章 老姆酒

第五章 金酒

第六章 白兰地

第七章 新型白酒

第八章 山西汾酒

第九章 五粮液酒

第十章 茅台酒

第十一章 白酒勾调

第十三篇 酒精国家标准及检测方法

第一章 我国酒精质量国家标准发展简介

第二章 食用酒精国家标准GBl0343．2002

第三章 变性燃料乙醇国家标准GB l 8350．200l

第四章 工业用酒精国家标准GB394—93

第五章 化学试剂无水乙醇国家标准GB678—90

第六章 化学试剂95％乙醇国家标准GB679．80

第七章 玉米酒精质量标准(DDGS质量标准)

第八章 欧共体等几个国家中性酒精标准比较

第九章 酒精国家标准中几个重要检测指标的意义及标准检测要点

第十章 美国、加拿大氨基甲酸乙酸检测的标准方法

附录：1．酒精生产废水污染物排放标准

2．95．96％度酒精标准量折算表

3．酒精度温度校正表(20℃)

4．无水酒精质量标准GB67890

5．精酒行业主要经济技术指标GB678—90

6．酒精生产分析试剂配制

7．酒精体积分数、质量分数、密度对照表

8．玉米淀粉乳液美度与浓度、相对密度的关系

9．粗酒精中挥发性杂质的精馏系数简介

10．酒精工业关键词中西文对照

http://www.pengtao888.cn/cpzs.htm