再生能源与可持续能源理论

再生能源与可持续能源理论

无水乙醇：能源中的一种可再生资源

关键词：无水乙醇，共沸混合物，生物质燃料，共沸蒸馏，萃取蒸馏，扩散蒸馏概要

无水乙醇是一种已被量产的生物质能源而且也是可再生能源的一个子。它被认为是一种极好的可以替代汽油的清洁燃料。无水乙醇在商业上用催化水合乙烯或者生物质的发酵生产。任何生物材料都含有糖，淀粉或纤维素可以被用于作为生物质来生产无水乙醇。由于89.4 mol%乙醇和10.6 mol% 水组成乙醇水溶液可以形成一种最低沸点的共沸混合物在78.2℃和标准大气压下，在乙醇水溶液由于生产发酵过程被稀释时可以不断纠正使达到最好的条件包括在89.4 mol%乙醇和标准大气压下。因此，用特殊工艺除去剩下的水是制造无水乙醇所必须的需。各种生产无水乙醇的工艺已经被应用了。这些包括：(i)化学脱水工艺，(ii)通过真空脱水蒸馏的工艺，(iii)共沸蒸馏工艺，(iv)萃取蒸馏工艺，(v)膜分离工艺，(vi)吸附工艺和(vii)扩散蒸馏工艺。这些生产无水乙醇的工艺已经被不断改进由于对产品数量和质量越来越严格的要求。文献对这些可用的工艺进行了评价。这些工艺也都比较遵循能源需求的原则。

目录

1. 介绍

1.1.无水乙醇

1.2. 无水乙醇的材料

1.2.1.糖的来源

1.2.2.淀粉的来源

1.2.3.纤维素的来源

1.3.无水乙醇的应用

1.4.无水乙醇和汽油的性质比较

1.5.无水乙醇的需求及供应

2.生产无水乙醇的工艺

2.1. 化学脱水工艺

2.2. 通过真空脱水蒸馏的工艺

2.3. 共沸蒸馏工艺

2.4. 萃取蒸馏工艺

2.4.1. 萃取精馏液态溶剂

2.4.2. 萃取精馏可溶性盐

2.4.

3. 萃取精馏用盐溶解在液态溶剂中

2.5. 膜分离工艺

2.6. 吸附工艺

2.7. 扩散蒸馏工艺

2.8. 其他工艺

3. 能源中对无水乙醇产品的需求

4.总结

参考

1. 介绍

许多国家在这方面努力着包括印度在研究碳氢化合物燃料的替代品，比如汽油（石油），柴油，等等。对可替代汽油和柴油燃料的需求主要考虑的角度是保护全球环境和对长期供应的传统的以碳氢化合物为基础汽油和柴油燃料的担心。在各种选择中，生物燃料已经成为一种混合汽油和柴油燃料组成。无水乙醇作为一种目前被量产生物燃料。其它生物质燃料包括生物柴油和沼气。生物燃料是一种术语用于描述生物质原料加工到一个更方便的形式的燃料。这是运输工具中最常用的液体燃料但是也涉及气态燃料和固态燃料像木质颗粒和煤球。生物质燃料的应用在环境，能源安全和经济发展领域有好处。生物质燃料的利用替代了化石燃料并且减少了与全球气候变化相关的二氧化碳的排放量。生物燃料是可再生植物产生的这样可以使二氧化碳循环利用当生物质燃料消耗时。生物燃料在汽车引擎中燃烧比较彻底而且可以减少多余物质的产生，特别是没有完全燃烧的烃类化合物和一氧化碳。这些特征有助于改善当地的空气质量。生物燃料可以为国家提供可利用的安全能源。生物燃料可以用当地的和整个地区的生物资源来生产并且因此他们是相对独立于变化不定得国际政治局势的。国内生物燃料的生产也要国家的保护通过减少净进口的石油和帮助减少国际贸易失衡往往和石油进口有关。生物燃料生物燃料为本地和地区创造发展机会；这样的事总发生在农村地区其他地区非常有限。生物燃料在与现代车辆的相容性中提供了一个可以取代石油燃料为运输工具的可能性。当前机动车使用技术允许消费者使用一系列生物混合燃料。如今大多数新型机动车可以很好的适应混合大约20%的生物燃料和灵活燃料或专用高浓度混合或整洁的生物燃料也都可用于商业化了。因此消费者有各种各样的车辆可选择来使用生物燃料,这将变得很容易。

生物燃料依赖生物技术且是再生能源的一个子集。不像其他可再生能源形式，生物燃料是可以加入到生产的化学物质，根据类别称为白色生物技术，如图.1.；

图.1.生物燃料：再生能源的一个子集

1.1无水乙醇

无水乙醇，也称为绝对乙醇，是一种澄清，无色和均匀液体是易流动的物质且在15.6℃时包含至少99.5%得乙醇体积。15.6℃时，最大水容量，体积百分比，由Karl-Fisher法测定为0.5。最大比重为0.7961。表1表明了印度汽车燃料中对无水乙醇的需求。印度的标准 IS：15464-2004 特别制作了变形剂禁用的一览表，这个声明对燃料的稳定，汽车引擎和燃料系统有非常不利的影响。这些材料在大多情况下也许不会用作汽车燃料就。它们是；甲醇，吡咯类，松节油，酮类和焦油（化石和非化石植物质的高分子重解产物）。

1.2无水乙醇的材料

酒精是由生物质发酵产生的。能源消费可能会在未来几年明显增加，主要在人口密集区像印度，中国的南非。为了保证人口稠密区能够获得相似于工业国家的生活标准，全球有效的资源都必须被利用。为了减少二氧化碳向大气的排放量和满足增长的能源需求，乙醇从饲料基于整个植物界和生物量中生产出来。乙醇可以用多种生物材料制备，有糖，淀粉或纤维素。以下是参与到生物质转换成无水乙醇的各个步骤：

1. 转换成一个可用的生物质发酵原料（代表是各种形式的糖）。

2. 发酵的生物量的中间体使用生物催化剂（微型生物包括酵母和细菌）来制造

乙醇。

3. 处理发酵产品得到无水乙醇。

Table 1

印度规范的无水乙醇用于汽车燃料(IS:15464-2004) [8].

特性要求

1.相对密度 @ 15.6/15.68C, 最大 0.7961

2.乙醇含量 @ 15.6 8C, vol.%, 最小（除变形剂） 99.5

3.水混和性混溶

4.碱性无

5.乙酸含量, mg/L, 最大. 30

6.蒸发残余, wt.%, 最大. 0.005

7.乙醛含量, mg/L, 最大. 60

8.铜, mg/kg, 最大. 0.1

9.导电性, m S/m, 最大. 300

10.甲醇, mg/L, 最大. 300

11.外观澄清明亮

1.2.1糖的来源

乙醇可以由大量的碳水化合物制取（多糖）。最常见制取乙醇的多糖是蔗糖来自