■中國化工貿(mào)易燃料乙醇工藝的化學(xué)工程探究馬昌浩(深圳市中天信涂料有限公司廣東深圳518000)摘要:乙醇在當(dāng)即社會生產(chǎn)中具有廣泛的用途,在多個(gè)行業(yè)中發(fā)揮中不可替代的作用,在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中亦是不可或缺的元素之一。而當(dāng)前對于乙醇工芑的化學(xué)工程方面的研究雖然取得一定的成果,但還有諸多環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步加以探索和硏究。本文就乙酹發(fā)酵過程的化學(xué)工程以及純化過程中的化學(xué)工程中的相關(guān)問題加以分析關(guān)鍵詞:燃料乙醇;化學(xué)工程;發(fā)酵;分離、發(fā)酵過程的化學(xué)工程分析乙醇純化過程中的化學(xué)工程問題1.多尺度問題通常情況下,通過發(fā)酵獲取乙醇的過程中必然會產(chǎn)生水酒精發(fā)酵過程較為復(fù)雜,融合了生物化學(xué)和微生物茡以及而要從中提取岀乙醇則需要將之與水進(jìn)行分離處理。根據(jù)現(xiàn)有化學(xué)工程等學(xué)科。即使采用模擬技術(shù),傳統(tǒng)單一的化學(xué)工程或技術(shù),在對乙醇和水進(jìn)行分離主要有加鹽萃取精餾、精餾、吸生物工程不足以精確計(jì)算其發(fā)酵過程,應(yīng)通過對生物反應(yīng)器中附、萃取精餾等諸多方法,具體使用中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇最進(jìn)行多角度進(jìn)行考量?！倍喑叨取崩碚摰奶釋绾脱芯孔钤鐚绗F(xiàn)在佳的方式。然而,不論采用上述哪種方式均會消耗大量的能量化學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域,該理論認(rèn)為以”單元操作”和“過程傳遞”因?yàn)槿剂弦掖嫉臐舛纫笤?9%以上但發(fā)酵液中的乙醇分?jǐn)?shù)在為標(biāo)志的傳統(tǒng)方法已經(jīng)不能滿足這一需求。研究流動、傳遞12%以下,因此必然會消耗較多的能量。分相和反應(yīng)多尺度行為和同一尺度下這些現(xiàn)象共存的規(guī)律,代又由于乙醇易與水形成共沸物,使用普通精餾無法獲得無表著未來化學(xué)工程定量化發(fā)展的趨勢之一。根據(jù)當(dāng)前對于生物水乙醇。所以從發(fā)酵液中分離乙醇一水混合液一般分兩步先用反應(yīng)器的相關(guān)研究顯示,對于多尺度關(guān)聯(lián)問題的研究的主要方普通精餾方法得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Ω24%的乙醇,再用共沸精餾、萃法為通過對細(xì)胞代謝物質(zhì)流與生物反應(yīng)器物料流變化的研究取精餾、液液萃取、吸附或其它方法得到無水乙醇。得出其相關(guān)性進(jìn)而分析出不同層次的相關(guān)問題,才能更加高效目前,燃料乙醇工業(yè)中乙醇純化過程一般采用多塔精餾的對乙醇發(fā)酵過程進(jìn)行優(yōu)化。在對上述多層次的研究中,最能而向乙醇-水體系加入另一組分以增大原有體系的分離因了的引起學(xué)者硏究興趣的是化學(xué)工程,從化學(xué)工程的角度加以研究,萃取精餾分離方法也被采用。近年來研究工作呈現(xiàn)出采用復(fù)合計(jì)算反應(yīng)器模型與酒精發(fā)酵罐之間根據(jù)適用性。溶劑特別是加鹽萃取精餾獲得無水乙醇的報(bào)道,加鹽萃取精餾2動力學(xué)與放大利用的是鹽效應(yīng)。加入鹽溶液,可以使乙醇對水的相對揮發(fā)度當(dāng)前對于乙醇發(fā)酵過程的研究中,研究熱點(diǎn)依舊集中在糖大大提高,恒沸點(diǎn)消失,可以在較小回流比下較容易獲取無水化、液化、節(jié)能較耗方面,包括耐受髙溫、髙糖濃度、髙乙醇♂醇?！姒力蔾等在泡罩塔中硏究了加λ乙酸鉀萃取精餾乙醇-水濃度的能力以及酵母高效發(fā)酵過程的基礎(chǔ)研究;液化酶、糖化共沸物的過程,結(jié)果表明加λ少量旳乙酸鉀即可消除共沸點(diǎn)。酶的作用機(jī)制及實(shí)際物系的動力學(xué)研究;同步糖化發(fā)酵工藝實(shí)他們還比較了加鹽萃取精餾和傳統(tǒng)的萃取精餾的優(yōu)缺點(diǎn),得岀際物系的代謝調(diào)控杋制與酵母發(fā)酵動力學(xué)等方面的硏究。從化加鹽萃取精餾應(yīng)用于乙醇-水系統(tǒng)更高效。Baυ等從能耗的角學(xué)工程角度看,上述問題涵蓋發(fā)酵生物反應(yīng)動力學(xué)及傳遞特性度比較了加λε2的加鹽萃取精餾過程與使用苯、戊烷、二乙兩個(gè)方面,動力學(xué)方程是發(fā)酵過程放大的理論基礎(chǔ)。發(fā)酵動力酷的共沸精餾過程和使用乙二醇和汽油的萃取精餾過程,結(jié)果學(xué)包括兩個(gè)層次:一是本征動力學(xué),它是指沒有傳遞等工程因素表明以〔aC2為鹽的加鹽萃取精餾過程優(yōu)于其它技術(shù)。以降低能影響時(shí),發(fā)酵生物反應(yīng)固有的速率;二是宏觀動力學(xué),它是指源消耗為岀發(fā)點(diǎn)目的話,要從發(fā)酵液中提取出乙醇最佳的途徑在反應(yīng)器內(nèi)所觀測到的總反應(yīng)速率及其影響因素,這些影響因是采用加鹽萃取精餾。由于采用加鹽萃取精餾相比僅僅使用乙素包括反應(yīng)器的形式和結(jié)構(gòu)、操作方式、物料旳流動與混合、二醇的萃取精餾能夠降低75%左右的溶劑消耗,利于提升經(jīng)濟(jì)傳質(zhì)與傳熱等。效益,但是因鹽分的增加必然會對設(shè)備造成一定的腐蝕危害連續(xù)酒精發(fā)酵相比間歇性酒精發(fā)酵,其工藝更復(fù)雜,技術(shù)在當(dāng)前的技術(shù)中還沒有較好方法加以解決。要求更高。因?yàn)樵诎l(fā)酵過程中,不僅要對連續(xù)發(fā)酵過程進(jìn)行數(shù)離了液體萃取精餾、超枝聚合物萃取精餾是新穎的分離乙字化模擬而且要充分考慮到發(fā)酵環(huán)節(jié)中的化學(xué)反應(yīng)以及其發(fā)酵醇一水混合物的方法,有較高旳分離能力。膜蒸發(fā)分離乙醇罐內(nèi)酒精的流動情況。一般而言,只要模擬中的物性、流態(tài)水混合物也取得了較好的進(jìn)展。膜蒸發(fā)技術(shù)是基于溶液擴(kuò)散機(jī)流場等因素與實(shí)際操作中的數(shù)據(jù)相接近時(shí)可以采用冷模的實(shí)驗(yàn)理,其驅(qū)動力是膜兩側(cè)的化學(xué)勢梯度,同時(shí)膜蒸發(fā)還具有節(jié)能方法來得岀熱態(tài)狀態(tài)下的相關(guān)特征和數(shù)據(jù),能夠大為提升對放之功效,與傳統(tǒng)方法相比能夠降低1-23的能源消耗而且能夠大規(guī)模的研究。因此,采用大型冷模研究在過程設(shè)備中流體的避免對環(huán)境造成污染,具備一定的經(jīng)濟(jì)效益還是社會效益。流體力學(xué)特性并與用小型熱模所進(jìn)行的動力學(xué)研究相結(jié)合,是此外,吸附脫水分離乙醇是獲取的乙醇的重要方式之研究發(fā)酵設(shè)備放大規(guī)律的一種有效方法亦是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問題而且氯化鏗、硅膠、篩等無機(jī)吸附劑生物反應(yīng)工程的研究、開發(fā)與放大,目前仍然是以經(jīng)驗(yàn)方已經(jīng)在乙醇工業(yè)生產(chǎn)中加以利用。但是,就目前實(shí)際運(yùn)用情況法為主且隨著我國科技實(shí)力的不斷提升,在未來的研究中數(shù)字而言,對于吸附床的相關(guān)特性和規(guī)律還不是十分的清晰,有待模擬技術(shù)和方法必然會得到進(jìn)一步改進(jìn),以推動生物反應(yīng)該工于加強(qiáng)探索程的發(fā)展3發(fā)酵罐內(nèi)多場分布上所述,不論是燃料乙醇的發(fā)酵過程還是純化過程均是多場分布包括溫度分布、濃度分布和速度分布。發(fā)酵生物前以及未來發(fā)展中應(yīng)加強(qiáng)研究的環(huán)節(jié),涉及到諸多技術(shù)的利反應(yīng)器中的物理因素一一傳遞特性將影響到反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)和產(chǎn)用且直接關(guān)系到乙醇的發(fā)酵和提取的質(zhì)量。在實(shí)際運(yùn)用中,用物的濃度分布及溫度分布,進(jìn)而影響到反應(yīng)器內(nèi)某一組分的反綜合各方面的因素,多角度的對其過程加以模擬計(jì)算以得出最應(yīng)速率。例如氧在發(fā)酵液中的傳質(zhì)速率、固定化酶顆粒及菌絲佳的方式促進(jìn)乙醇的發(fā)酵和提純。同時(shí),應(yīng)對其中的熱點(diǎn)和難團(tuán)和菌體絮狀物內(nèi)反應(yīng)組分的擴(kuò)散傳質(zhì),這些傳質(zhì)對反應(yīng)結(jié)果點(diǎn)問題不斷加以研究和探索,以推動乙醇加工工藝的發(fā)展。都會產(chǎn)生影響,甚至成了反應(yīng)的控制步驟,并將影響反應(yīng)器的老文獻(xiàn)設(shè)計(jì)和放大。因此傳遞特性的研究是不可忽視的問題,研究發(fā)1黃旭鑫,燃料乙中國煤化工術(shù)新產(chǎn)品精選200年酵罐內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)及傳動將是化學(xué)工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重要任務(wù)同時(shí)也為更好地控制發(fā)酵過程提供了理論依據(jù)。國內(nèi)外許多學(xué)2]蔡永宏淺談燃IoCNMHG工貿(mào)易2013年12期者在這方面開展了研究并已取得許多成果Www.ChinAchemICaltrAde.Com193