乙二醇怎么变成乙醇?
乙二醇是国家重要的化工原料和战略物资,用于制造聚酯(可进一步生产涤纶、PET瓶、薄膜)、炸药、乙二醛,并可作为防冻剂、增塑剂、水力流体和溶剂等。2009年中国的乙二醇进口量超过580万吨,预计2015年我国乙二醇需求将达到1120万吨,生产能力约500万吨,供需缺口仍达620万吨,因此,我国乙二醇生产新技术的开发应用具有很好的市场前景。国际上主要采用石油裂解的乙烯经氧化得到环氧乙烷,环氧乙烷水合得到乙二醇。鉴于我国“富煤缺油少气”的能源资源结构与原油价格长期维持高位运行等现状,煤制乙二醇新型煤化工技术既能保障国家的能源安全,又充分利用了我国的煤炭资源,是未来煤化工产业最现实的选择。
乙二醇(DMO)是煤制乙二醇工艺路线中最重要的中间产品,DMO既可以加氢制乙二醇,也可以加氢制乙醇酸甲酯(MG)。通过更换DMO的加氢催化剂,可以从生产乙二醇转为生产乙醇酸甲酯(MG)和乙醇酸(GA),并进而生产PGA。
乙醇,就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为78.5℃,很容易燃烧,在世界面临能源危机的今天,开发利用乙醇作动力燃料,正受到人们越来越多的关注。
有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用,称为醇汽油,效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西,完全用乙醇开动的汽车,已经在圣保罗的大街上奔驰了。
生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下,开动体内的一套特殊装置——酶系统,把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现,微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少,比如有一种叫酵单孢菌的,它的本领比酵母菌还高,不仅发酵速度快,生产效率高,而且能更充分地利用原料,产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多,是更为理想的乙醇制造者。
在相当长的一段时间里,微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物,现在人们找到了一种廉价的原料,这就是纤维素。
纤维素也是碳水化合物,而且在自然界里大量存在,许多绿色植物及其副产品,如树枝树叶、稻草糠壳等,几乎有一半是纤维素,用它们做原料可以说是取之不尽,用之不竭。当然,用纤维素做原料对酵母菌来说,将发生极大的困难,也就是说很难施展它的发酵本领。
不过有办法,人们早就从牛、羊等牲畜能吸收纤维素的研究中发现,微生物中的球菌、杆菌、黏菌和一些真菌、放线菌,会分泌出一种能催化纤维素分解的酶,叫纤维素酶。
用这种纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子,然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。
更令人赞叹不已的是,有一种叫嗜热梭菌的微生物,它们居然能一边“吃”纤维素,一边“拉”出乙醇来,那就更简单了。在日本和韩国等地,利用木霉和酵母菌协同作战,也成功地用纤维素生产出了乙醇。微生物利用纤维素做原料生产乙醇,为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物,所以有人把乙醇称为绿色的汽油。