化學(xué)工程燃料乙醇工藝探究分析

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

　　1發(fā)酵過(guò)程中的化學(xué)工程問(wèn)題

　　1.1動(dòng)力學(xué)與放大問(wèn)題

　　乙醇發(fā)酵過(guò)程前期主要的活動(dòng)內容是乙醇原料的液化、糖化等,在初期階段結束以后進(jìn)入到乙醇的應用特性控制階段。這一階段解決的主要問(wèn)題是其發(fā)酵反應的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,也就是發(fā)酵反應能否繼續下去的關(guān)鍵問(wèn)題,主要包括有兩個(gè)層次,一是本征動(dòng)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)酵生物反應固有速率的研究;二是宏觀(guān)動(dòng)力學(xué),主要是從乙醇制備的反應器整體角度出發(fā),充分考慮反應器中原料物質(zhì)之間的能量傳遞情況的動(dòng)力學(xué)研究。其中酶催化反應是應用最廣泛的一種動(dòng)力學(xué)模型。

　　1.2發(fā)酵罐多場(chǎng)問(wèn)題

　　在具體的乙醇發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐是發(fā)酵功能實(shí)現的主要設備,而乙醇的發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)復雜的過(guò)程,發(fā)酵過(guò)程中受各種因素的影響,溫度、濃度等各種反應特性的傳遞會(huì )受到限制,從而在罐內形成不同的反應場(chǎng),這種不規則分布的反應場(chǎng)會(huì )對反應的正常進(jìn)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應有的過(guò)程產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響發(fā)酵反應的質(zhì)量。但是正是發(fā)酵罐中的這種多場(chǎng)現象,為研究人員提供了干預發(fā)酵罐中發(fā)酵反應的契機,通過(guò)對反應罐中多場(chǎng)化現象的研究和有效利用,可以實(shí)現對乙醇發(fā)酵過(guò)程的人工干預,為乙醇質(zhì)量的提升奠定了基礎。

　　2提純過(guò)程中的化學(xué)工程問(wèn)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(wú)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(jìn)行提純是一個(gè)必要的環(huán)節。當前應用最廣泛的乙醇提純技術(shù)是蒸餾技術(shù),通過(guò)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,在這種純度基礎上再使用蒸餾技術(shù)進(jìn)行提純,其提純效率已經(jīng)極低。所以為了保證乙醇溶液實(shí)現有效的工業(yè)應用,應該使用綜合提純方法對其進(jìn)行提純,提純活動(dòng)中首先以精蒸技術(shù)對乙醇溶液進(jìn)行粗提純,在提純形成的90%乙醇溶液基礎上再應用萃取、共沸和吸附等精提純工藝做進(jìn)一步提純,形成工業(yè)應用需求的相應濃度乙醇產(chǎn)品。

　　3生物發(fā)酵反應與分離過(guò)程的耦合

　　從乙醇發(fā)酵工藝角度來(lái)看,現代乙醇制作工藝研究的內容還是一些基礎性的內容,涉及到乙醇制作的具體工藝步驟,而生物發(fā)酵反應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(guò)程中的能量傳遞和化學(xué)反應的優(yōu)化。從當前的乙醇制備角度來(lái)看乙醇制造存在著(zhù)一個(gè)乙醇分離和提純的過(guò)程,這兩個(gè)過(guò)程的分離導致了整個(gè)制備過(guò)程制備資源和能量的浪費,如果能夠將乙醇的分離過(guò)程和提純過(guò)程結合在一起,也就是說(shuō)提升發(fā)酵分離過(guò)程產(chǎn)生的乙醇溶液濃度,就能夠減少乙醇提純過(guò)程的負擔,甚至可以實(shí)現化學(xué)反應結束以后直接制得符合濃度要求乙醇的目標。這種生物發(fā)酵反應與分離過(guò)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(lái)技術(shù)。

　　4結語(yǔ)

　　燃料乙醇是當前實(shí)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、能源結構的優(yōu)化具有鮮明的現實(shí)意義。本文從發(fā)酵過(guò)程中的化學(xué)工程問(wèn)題、提純過(guò)程中的化學(xué)工程問(wèn)題和生物發(fā)酵反應與分離過(guò)程的耦合三個(gè)角度對這一問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析,認為當前燃料乙醇技術(shù)存在的主要問(wèn)題集中在發(fā)酵反應過(guò)程的控制、分離提純技術(shù)的應用兩個(gè)方面,針對這一問(wèn)題應該從乙醇制備的整體角度出發(fā),切實(shí)將發(fā)酵過(guò)程與提純過(guò)程結合在一起,從二者耦合的層面出發(fā)去解決。

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