生物液体燃料丁醇培训课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 为应对高油价,韩国产业资源部2007 年表示,
• 计划大力研发生化丁醇(Bio2butanol ,
生物液体燃料丁醇
14
• 直接替代汽油的生物燃料) 、生物合成石油等下一 代新能源技术和天然气固化储存和运输技术。第 一阶段从2007 年至2010 年3 年内,计划投入200 亿韩元开发上述技
• 术,其中政府投资113 亿韩元,由韩国化学研究院、
生物液体燃料丁醇
12
案例及案例分析
• 埃克森美孚公司(Exxon Mobil)决定进入先进生物 燃料领域，与Synthetic Genomics生物技术公司 联合研发藻类原料生物燃料。
• 美国政府和军方正与企业合作，研究藻类燃料生 产技术，希望这种可再生燃料帮助部队减少依赖 进口能源。 海军眼下与美国可再生能源技术公司 Ｓolazyme合作，研究将藻类转化为油料技术。
• 2) 渗透汽化亲水膜用于丁醇/ 水共沸物 的脱水, 替代传统的共沸精馏过程, 高效节 能环保.
生物液体燃料丁醇
7
目前用于低浓度丁醇回收或提浓的疏水 性渗透汽化膜主要有:
• 聚二甲基硅氧烷( poly dimethy lsiloxane,PDMS) 及其共聚、改性和掺杂膜
• 液膜( liquidmembr ane)
生物液体燃料丁醇
4
目前用于 ABE 发酵耦合的分离技术包括：
• 吸附( Adsorption) • 液液萃取( Liquid-liquid extract ion) • 气提( Gas st ripping ) • 膜蒸馏( Membrane dist illat ion) • 渗透汽化( Pervapo ration, PV)
生物液体燃料丁醇
13
• 美国绿色生物有限公司( GBL) 和专业级公司EKB 公司合作,投资8515 万欧元创新丁醇发酵工艺技 术,计划开发生产生物燃料丁醇用于交通运输,将 其生产成本降低1/ 3.
• 2007 年2 月,英国Oxfordshire2based Biotechnology公司接受英国贸易部和工业引导技 术部投资25 万英镑,其他股东和商业人士投资31 万英镑,计划开发新一代低成本生物燃料———丁 醇[17 ] 。
• 反渗透( Reverse osmosis) 等
生物液体燃料丁醇
5
渗透汽化技术
• 作为一种新型的膜分离技术, 与其它分离技 术相比, 不仅具有高效、节能和环保的优点, 而且在与发酵过程耦合的过程中, 不会移除 培养基中的营养物质, 并且对微生物没有毒 害作用.
• 对于后续的丁醇- 水共沸物的分离, 渗透汽
在传统的ABE 发酵过程中, 由于丁醇对 微生物具有严重的抑制作用, 发酵液中丁醇 的浓度一般都低于13 g / L, ABE 浓度不超 过20 g / L[ 3]
改良：将化工分离技术与发酵过程耦合的新 工艺, 将ABE 从发酵液中快速而连续移出, 减少发酵产物的抑制作用, 从而提高整个发 酵过程的经济性.
• 聚三甲基硅丙炔膜( poly [- 1-( t rimethy lsilyl)- 1- propyne] , PTMSP)
• 聚醚酰胺嵌段共聚物膜( Poly ( ether block amide ) , PEBA)
• 聚丙烯膜( PP)
• 聚四氟乙烯膜( PTFE)等
生物液体燃料丁醇
8
此外, 还有学者研究 了PTMSP 膜 .PEBA膜、PP 膜、PTFE 膜在丁 醇- 水溶液中的渗透 汽化性能。
• GS 精油、SK建设、三星综合技术院(SAIT) 和汉 城大学(Hansung University) 等29 个企业和研究 机构共同参与。一阶段研发结束时,将开发出生产 能力3 万L/ a 生化丁醇、35 桶生物合成柴油和20 t 固化天然气的成套设备。
生物液体燃料丁醇
背景
• 全球变暖、化石能源日渐 • 消耗国际局势紧张，能源 • 争端频发，导致国际原油 • 价格急剧上涨，能源紧缺， • 直接影响到城乡居 民的生 • 活，乃至国家的经济腾飞。 • 开发廉价、清洁的替代能 • 源已迫在眉睫。原油价格 • 的不断攀升,让人们对生物
质能源寄予了更
多希望。
（耦合：物理学上指两个或两个以上的体系或两 种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合 起来的现象）
• 不足：耦合工艺中的膜污染[在ABE 发酵- PV 耦
合过程中, 由于真实发酵液的密度、黏度、pH 值
等物性参数的差异以及存在的无机盐、葡萄糖、
其它代谢产物、微生物细胞等复杂成分, 导致渗
Fra Baidu bibliotek
透汽化膜的性能相比在模拟的丁醇或ABE 水溶液
中都会有所下降]
生物液体燃料丁醇
11
• Qureshi 等将液- 液萃取、膜萃取、气提和渗透汽 化与ABE 发酵过程耦合, 比较了四种不同的分离 耦合技术对发酵过程的溶剂产率和生产效率的影 响.
• 结论：
他们认为气提和渗透汽化是与ABE 发酵耦合 最有前景的分离技术, 气提分离技术对ABE 溶剂 的选择性可达6~ 23, 而渗透汽化技术由于操作简 单、分离效率高, 可成为替代精馏作为ABE 的后 续提浓方法.
化与传统的共沸精馏相比也具有明显的技 术上和经济上的优势.
生物液体燃料丁醇
6
• 关键问题之一是开发和制备高性能( 高的渗 透通量和选择性)的渗透汽化膜.
• 渗透汽化膜可以分为疏水膜和亲水膜, 分别 对应着渗透汽化技术在燃料丁醇制备过程 中的两个关键部分的应用:
• 1) 渗透汽化疏水膜与ABE 发酵过程耦 合, 原位移出发酵产物ABE, 降低产物抑制 作用, 提高发酵产率;
生物液体燃料丁醇
2
原理以及该领域的进展
• 利用细菌，藻类，非粮纤维素（我国因为 粮食生产无法自给自足需要进口，所以禁 用粮食生产）制造丁醇
• 以一定比例与化石燃料调和或100%丁醇， 减轻或代替化石燃料的危机以及减少化石 燃料带来的污染
生物液体燃料丁醇
3
• 丙酮-丁醇发酵( 产物中含有大量的丁醇、丙 酮和少量的乙醇, 简称为ABE 发酵).
缺陷：PTMSP 膜材
料本身存在稳定性 差的问题。
PEBA 膜、PP 膜和
PT FE 膜对丁醇的
选择性都比较低。生物液体燃料丁醇
9
ABE 发酵- 渗透汽化耦合工艺
• 采用各种分离技术与发酵过程相耦合, 原位移出 发酵产物ABE, 降低产物抑制作用, 提高葡萄糖的 转化率和溶剂产率,从而提高整个发酵过程的经济 性.
• 计划大力研发生化丁醇(Bio2butanol ,
生物液体燃料丁醇
14
• 直接替代汽油的生物燃料) 、生物合成石油等下一 代新能源技术和天然气固化储存和运输技术。第 一阶段从2007 年至2010 年3 年内,计划投入200 亿韩元开发上述技
• 术,其中政府投资113 亿韩元,由韩国化学研究院、
生物液体燃料丁醇
12
案例及案例分析
• 埃克森美孚公司(Exxon Mobil)决定进入先进生物 燃料领域，与Synthetic Genomics生物技术公司 联合研发藻类原料生物燃料。
• 美国政府和军方正与企业合作，研究藻类燃料生 产技术，希望这种可再生燃料帮助部队减少依赖 进口能源。 海军眼下与美国可再生能源技术公司 Ｓolazyme合作，研究将藻类转化为油料技术。
• 2) 渗透汽化亲水膜用于丁醇/ 水共沸物 的脱水, 替代传统的共沸精馏过程, 高效节 能环保.
生物液体燃料丁醇
7
目前用于低浓度丁醇回收或提浓的疏水 性渗透汽化膜主要有:
• 聚二甲基硅氧烷( poly dimethy lsiloxane,PDMS) 及其共聚、改性和掺杂膜
• 液膜( liquidmembr ane)
生物液体燃料丁醇
4
目前用于 ABE 发酵耦合的分离技术包括：
• 吸附( Adsorption) • 液液萃取( Liquid-liquid extract ion) • 气提( Gas st ripping ) • 膜蒸馏( Membrane dist illat ion) • 渗透汽化( Pervapo ration, PV)
生物液体燃料丁醇
13
• 美国绿色生物有限公司( GBL) 和专业级公司EKB 公司合作,投资8515 万欧元创新丁醇发酵工艺技 术,计划开发生产生物燃料丁醇用于交通运输,将 其生产成本降低1/ 3.
• 2007 年2 月,英国Oxfordshire2based Biotechnology公司接受英国贸易部和工业引导技 术部投资25 万英镑,其他股东和商业人士投资31 万英镑,计划开发新一代低成本生物燃料———丁 醇[17 ] 。
• 反渗透( Reverse osmosis) 等
生物液体燃料丁醇
5
渗透汽化技术
• 作为一种新型的膜分离技术, 与其它分离技 术相比, 不仅具有高效、节能和环保的优点, 而且在与发酵过程耦合的过程中, 不会移除 培养基中的营养物质, 并且对微生物没有毒 害作用.
• 对于后续的丁醇- 水共沸物的分离, 渗透汽
在传统的ABE 发酵过程中, 由于丁醇对 微生物具有严重的抑制作用, 发酵液中丁醇 的浓度一般都低于13 g / L, ABE 浓度不超 过20 g / L[ 3]
改良：将化工分离技术与发酵过程耦合的新 工艺, 将ABE 从发酵液中快速而连续移出, 减少发酵产物的抑制作用, 从而提高整个发 酵过程的经济性.
• 聚三甲基硅丙炔膜( poly [- 1-( t rimethy lsilyl)- 1- propyne] , PTMSP)
• 聚醚酰胺嵌段共聚物膜( Poly ( ether block amide ) , PEBA)
• 聚丙烯膜( PP)
• 聚四氟乙烯膜( PTFE)等
生物液体燃料丁醇
8
此外, 还有学者研究 了PTMSP 膜 .PEBA膜、PP 膜、PTFE 膜在丁 醇- 水溶液中的渗透 汽化性能。
• GS 精油、SK建设、三星综合技术院(SAIT) 和汉 城大学(Hansung University) 等29 个企业和研究 机构共同参与。一阶段研发结束时,将开发出生产 能力3 万L/ a 生化丁醇、35 桶生物合成柴油和20 t 固化天然气的成套设备。
生物液体燃料丁醇
背景
• 全球变暖、化石能源日渐 • 消耗国际局势紧张，能源 • 争端频发，导致国际原油 • 价格急剧上涨，能源紧缺， • 直接影响到城乡居 民的生 • 活，乃至国家的经济腾飞。 • 开发廉价、清洁的替代能 • 源已迫在眉睫。原油价格 • 的不断攀升,让人们对生物
质能源寄予了更
多希望。
（耦合：物理学上指两个或两个以上的体系或两 种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合 起来的现象）
• 不足：耦合工艺中的膜污染[在ABE 发酵- PV 耦
合过程中, 由于真实发酵液的密度、黏度、pH 值
等物性参数的差异以及存在的无机盐、葡萄糖、
其它代谢产物、微生物细胞等复杂成分, 导致渗
Fra Baidu bibliotek
透汽化膜的性能相比在模拟的丁醇或ABE 水溶液
中都会有所下降]
生物液体燃料丁醇
11
• Qureshi 等将液- 液萃取、膜萃取、气提和渗透汽 化与ABE 发酵过程耦合, 比较了四种不同的分离 耦合技术对发酵过程的溶剂产率和生产效率的影 响.
• 结论：
他们认为气提和渗透汽化是与ABE 发酵耦合 最有前景的分离技术, 气提分离技术对ABE 溶剂 的选择性可达6~ 23, 而渗透汽化技术由于操作简 单、分离效率高, 可成为替代精馏作为ABE 的后 续提浓方法.
化与传统的共沸精馏相比也具有明显的技 术上和经济上的优势.
生物液体燃料丁醇
6
• 关键问题之一是开发和制备高性能( 高的渗 透通量和选择性)的渗透汽化膜.
• 渗透汽化膜可以分为疏水膜和亲水膜, 分别 对应着渗透汽化技术在燃料丁醇制备过程 中的两个关键部分的应用:
• 1) 渗透汽化疏水膜与ABE 发酵过程耦 合, 原位移出发酵产物ABE, 降低产物抑制 作用, 提高发酵产率;
生物液体燃料丁醇
2
原理以及该领域的进展
• 利用细菌，藻类，非粮纤维素（我国因为 粮食生产无法自给自足需要进口，所以禁 用粮食生产）制造丁醇
• 以一定比例与化石燃料调和或100%丁醇， 减轻或代替化石燃料的危机以及减少化石 燃料带来的污染
生物液体燃料丁醇
3
• 丙酮-丁醇发酵( 产物中含有大量的丁醇、丙 酮和少量的乙醇, 简称为ABE 发酵).
缺陷：PTMSP 膜材
料本身存在稳定性 差的问题。
PEBA 膜、PP 膜和
PT FE 膜对丁醇的
选择性都比较低。生物液体燃料丁醇
9
ABE 发酵- 渗透汽化耦合工艺
• 采用各种分离技术与发酵过程相耦合, 原位移出 发酵产物ABE, 降低产物抑制作用, 提高葡萄糖的 转化率和溶剂产率,从而提高整个发酵过程的经济 性.