纤维素乙醇工艺流程
纤维素制取乙醇技术
纤维素制取乙醇技术1引言能源和环境问题是实现可持续发展所必须解决的问题。
从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。
在此背景下，生物质作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。
所以生物质制液体燃料的技术很有发展前途，这中间又以生物质制燃料乙醇技术备受关注。
现有工业化燃料乙醇生产均以糖或粮食为原料[1，2]，其优点是工艺成熟，但是产量受原料的限制，难以长期满足能源需求；从长远考虑，以纤维素(包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾等)为原料生产燃料乙醇，可能是解决原料来源和进行规模化生产的主要途径之一。
我国有发展纤维素制乙醇的有利条件，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨(干重)[3]，而我国粮食资源并不丰富，因此将农林废弃物转化为燃料乙醇，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。
2纤维素制取乙醇基本原理[4]纤维素废弃物的主要有机成分包括半纤维素、纤维素和木质素3部分。
前二者都能被水解为单糖，单糖再经发酵生成乙醇，而木质素不能被水解，且在纤维素周围形成保护层，影响纤维素水解。
半纤维素是由不同多聚糖构成的混合物，聚合度较低，也无晶体结构，故较易水解。
半纤维素水解产物主要是木糖，还包括少量的阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，含量因原料不同而不同。
普通酵母不能将木糖发酵成乙醇，因此五碳糖的发酵成为研究的热点。
纤维素的性质很稳定，只有在催化剂存在下，纤维素的水解反应才能显著地进行。
常用的催化剂是无机酸和纤维素酶，由此分别形成了酸水解和酶水解工艺，其中的酸水解又可分为浓酸水解工艺和稀酸水解工艺。
纤维素经水解可生成葡萄糖，易于发酵成乙醇。
木质素含有丰富的酚羟基、醇羟基、甲氧基和羰基等活性基团，可以发生氧化、还原、磺甲基化、烷氧化和烷基化等改性反应。
通过木质素改性和综合利用，可提取许多高附加值的化学产品，为提高木质纤维素生产燃料乙醇的经济性开辟了新的途径，日益受到科技工作者的重视[5，6]。
生物法制取纤维素乙醇技术
目前，我国在经济快速发展的同时，能源短缺和能源消费所引起的问题也成为人们所担忧的问题。
如何能够获得无污染的可再生能源是重中之重。
用生物法制取纤维素乙醇技术，不仅有广泛的原料来源，而且制作过程环保无污染，是最有前景的制作乙醇的方法。
1 纤维素的水解发酵工艺(1)浓酸水解工艺 浓酸水解的原理是将结晶纤维素在较低温度下可以在浓硫酸溶液完全溶解为低聚糖。
然后再在此基础上加水加热并稀释，经过一定的时间就可以水解为单个的葡萄糖了。
浓酸水解有很大的优点，它可以溶解不同的的原料，回收率非常高，溶解速度也非常快。
但是浓酸水解往往条件苛刻，对设备的要求极高，因此造成了成本高。
而且浓酸用完之后一定要做好残余物的回收工作，不然极其容易造成严重的环境污染。
(2)稀酸水解工艺 稀酸水解主要是利用化学反应，它的原理是稀酸溶液中的氢离子是自由的，它可以与纤维素反应，从而破坏纤维素的稳定性，使其与水反应，从而实现纤维素长链的连续解聚，直到纤维素最终分解成为一个一个的葡萄糖单元。
稀酸水解的优点是时间短，比较适合工业化生产，但是由于稀酸水解的产物不彻底，产生的糖会继续分解，影响糖收率。
因此为了减少单糖的分解，一般稀酸水解工艺不可以直接进行，要分为两个步骤。
首先是分解半纤维素，分解条件为低温，产物以木糖为主。
第二个步骤是分解纤维素，分解条件为高温，产物主要是葡萄糖。
这一步的高温条件对设备的要求极高，因此稀酸溶解也不适合大产量的工业化生产。
(3)酶水解工艺 在化学反应中，酶是一种能促进反应进行的活性物质。
在纤维素的酶水解工艺中最不可或缺的物质就是纤维素酶。
纤维素酶并不是单一的一种酶，它是促进纤维素分解为单糖的一类酶的统称。
主要包括内切葡萄糖酶、外切葡萄糖酶和纤维素二糖酶。
在纤维素的水解过程中，这三种酶在不同的阶段发挥着不同的作用。
纤维素的水解需要这三种酶的共同协同作用来完成。
酶水解工艺相对于浓酸水解和稀酸水解工艺而言，因为它所需要的条件(如酸碱度和温度)都比较温和，因此对设备的要求不是很高。
纤维素乙醇发酵--全
同步糖化发酵(simultaneous saccharification and fermentation, SSF)
• 纤维素酶水解和菌体酒精发酵同时进行的方法。
• 优点：在加入纤维素酶的同时接种酒精发酵的酵母，可使生成 的葡萄糖立即被酵母发酵成酒精；去除了产物抑制，就可以不 妨碍纤维素糖化的继续进行，酒精得率可明显提高。 • 关键：选择最适的酵母，酶解的最适温度约为50℃，而普通酿 酒的最适发酵温度通常约30℃。
• 实例：在中试条件下，经过稀酸预处理的玉米纤维在总固体物 浓度为20%、纤维素酶用量为10 IFPU/g纤维素、30℃、150 rpm、 pH 5.0条件下，使用普度大学构建的重组酵母LNH-ST菌株进行同 步糖化共发酵4天，78.4%的可用葡萄糖和56.1%的可用木糖被转 化成乙醇。
14株
（2）酵母耐酸试验
8株
（3）酵母耐乙醇试验
E: 酵母菌三级筛选(C02失重法)
以UV2号菌株 为最终发酵 用菌株。
F: 糖浓度对乙醇产率的影响
G: 诱变菌株UV2的遗传稳定性试验
小结：从优良稳定的南阳酵母2.606，热带假丝酵母2.637和 2.402中筛选出可同时糖化五碳糖和六碳糖，且乙醇产率较高 的热带假丝酵母2.402进行紫外诱变，通过初筛、复筛，获得 一株耐酸耐乙醇的酵母菌株。在pH3.5和10%乙醇的培养基中， 表现出良好的发酵性能。在此条件下进行乙醇发酵试验，乙 醇转化率可达0.329g/g底物，同时诱变菌株与出发菌株相比， 乙醇转化率提高了28.57%。连续传代10次发酵性能无明显变 化，表明菌株具有一定的遗传稳定性。
• 缺点：酶水解产生的产物(纤维二糖和葡萄糖)会反馈抑制水解 反应
SHF方法的改进
• Ghose等将高产菌株绿色木霉QM9123的纤维素酶浓缩5~8倍，加
生物质纤维素乙醇燃料生产技术开发与应用方案(二)
生物质纤维素乙醇燃料生产技术开发与应用方案一、实施背景：随着全球能源需求的不断增长和对传统化石燃料的限制，生物质纤维素乙醇作为一种可再生、清洁的燃料逐渐受到关注。
然而，目前生物质纤维素乙醇生产技术仍面临着诸多挑战，如原料成本高、生产效率低等问题。
因此，开发一种高效、低成本的生物质纤维素乙醇生产技术，具有重要的现实意义和广阔的市场前景。
二、工作原理：生物质纤维素乙醇燃料生产技术的工作原理主要包括生物质预处理、纤维素降解、糖化、发酵和乙醇分离等环节。
首先，通过物理、化学或生物方法对生物质进行预处理，去除其中的非纤维素成分，以提高纤维素降解效率。
然后，利用酶或酸碱等方法将纤维素降解为可发酵的糖类物质。
接下来，将糖化产物进行发酵，利用适当的微生物将糖转化为乙醇。
最后，通过蒸馏等分离技术将乙醇从发酵液中分离出来，得到纯度较高的乙醇产品。
三、实施计划步骤：1. 研究生物质纤维素乙醇生产技术的最新进展和研究成果，明确技术瓶颈和改进方向。
2. 设计并建立生物质预处理、纤维素降解、糖化、发酵和乙醇分离等关键环节的实验室规模试验装置。
3. 优化各环节的操作条件和工艺参数，提高生物质纤维素乙醇生产效率。
4. 进行中试规模的生产实验，验证技术的可行性和稳定性。
5. 在实际工业生产中应用该技术，进行规模化生产，并进行经济效益评估。
四、适用范围：生物质纤维素乙醇生产技术适用于利用各类植物纤维素作为原料，如农作物秸秆、木材废弃物、蔗渣等。
同时，该技术也适用于不同规模的生产，从实验室规模到工业化规模均可实施。
五、创新要点：1. 针对生物质纤维素乙醇生产过程中的瓶颈问题，采用先进的预处理技术，提高纤维素降解效率。
2. 优化发酵过程中的微生物菌种选择和培养条件，提高乙醇产量和发酵效率。
3. 引入高效的分离技术，提高乙醇的纯度和回收率。
六、预期效果：1. 提高生物质纤维素乙醇的生产效率，降低生产成本。
2. 减少对传统化石燃料的依赖，推动可持续发展。
(完整版)木质纤维素乙醇发酵及生物炼制
纤维素外切酶
纤维素内切酶
葡萄糖苷酶
木糖
半纤维素经碱性水 解或酶解为木糖。
木酮糖
木糖经过木糖异构 酶、木酮糖激酶等 形成木酮糖，这个 途径在很多微生物 中不存在。
基因供体菌：
XYL1--木糖还原酶(XR) Pichia stipitis XYL2--木糖醇脱氢酶(XDH)
能源部联合生物能源研究所 DOE Joint BioEnergy Institute
❖ 位于加利福尼亚州，属于能源部劳伦斯伯克利国家实 验室（DOE’s Lawrence Berkeley National Laboratory）
❖ 合作单位：桑地亚国家实验室（Sandia National Laboratories），能源部劳伦斯利物默国家实验室 （DOE’s Lawrence Livermore National Laboratory），加州大学伯克利分校（University of California - Berkeley），加州大学戴威斯分校 （University of California - Davis），斯坦福大学 （Stanford University）
木质纤维素资源的生物精练技术
可持续发展
可再生资源 清洁生产工艺 环境友好产品
生物质资源开发 木质纤维素
生物加工工艺 酶法有机转化
绿色生物产品 生物酒精
目前的工业生产模式不可持续
❖ 化石资源－不可再生资源→资源危机 ❖ 化石燃料－不可再生能源→能源危机 ❖ 三废排放－生态环境污染→环境危机
廉价石油时代终结了 ---人类必须戒除“油瘾”
长期：利用能源作物诸如经过转基因改造的快速 生长树木和草类植物。
纤维乙醇的生产工艺及生产进程和所面临的问题
纤维乙醇的生产工艺及生产进程和所面临的问题木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，据测算年总产量高达1500亿吨，蕴储着巨大的生物质能（6.9×1015千卡）。
我国是一个农业大国，作物秸秆(如稻草、麦秆等)的年产量非常巨大(年产可达7亿吨左右，相当于5亿吨标煤)，据统计，目前的秸秆利用率33%，但经过一定技术处理后利用的仅占2.6%，其余大部分只是作为燃料等直接利用，开发前景非常广阔。
纤维素原料生产乙醇的过程可以分为两步。
第一步，把纤维素水解为可发酵的糖，即糖化。
第二步，将发酵液发酵为乙醇。
1、木质纤维素的降解技术木质纤维素降解可以采用酸水解和酶水解两条不同的技术路线来实现。
（1）酸水解技术纤维素的结构单位的D-葡萄糖，是无分支的链状分子，结构单位之间以糖苷键结合而成长链。
纤维素经水解后可生成葡萄糖。
纤维素分子中的化学键在酸性条件下是不稳定的。
在酸性水溶液中纤维素的化学键断裂，聚合度下降，其完全水解产物是葡萄糖。
纤维素酸水解的发展已经历了较长时间，水解中常用无机盐，可分为浓酸水解和稀酸水解。
（2）酶水解技术同植物纤维酸法水解工艺相比,酶法水解具有反应条件温和、不生成有毒降解产物、糖得率高和设备投资低等优点。
而妨碍木质纤维素资源酶法生物转化技术实用化的主要障碍之一,是纤维素酶的生产效率低、成本较高。
目前使用的纤维素酶的比活力较低,单位原料用酶量很大,酶解效率低,产酶和酶解技术都需要改进。
为了满足竞争的需要，生产每加仑乙醇的纤维素酶的成本应该不超过7 美分。
但在目前产酶技术条件下,生产1加仑乙醇需用纤维素酶的生产费用约为30～50 美分。
要实现纤维素物质到再生能源的转化主要有两点：首先可以寻找适合于工业生产的高比活力的纤维素酶。
细菌和真菌产生的纤维素酶均可以水解木质纤维素物质，细菌和真菌中都存在有复杂的纤维素酶水解系统，虽然其水解微晶纤维素的能力非常强，但是由于其复合物的分子量十分巨大，并且单个组份又不具有水解微晶纤维素的能力，所以人们一直试图从其他物种中寻找更符合工业应用以及更具有应用前景的纤维素酶。
木质纤维素水解发酵制备燃料乙醇
木质纤维素水解发酵制备燃料乙醇技术综述西南交通大学郭曼摘要：随着科学技术的发展和机械化程度的提高，燃料能源短缺现象日趋严重。
开发石化能源的替代品已成为全世界关注的焦点。
纤维素乙醇是一种清洁且资源丰富的可再生能源，其具有广阔的发展前景，将成为未来最重要的可再生能源之一。
本文综述了纤维素制取乙醇的原理、纤维素乙醇生产技术、国内外纤维素乙醇研究及应用现状、发展纤维素乙醇的意义，分析了纤维素乙醇产业化亟待解决的技术问题，指出了今后研发方向。
关键词：纤维素；乙醇；燃料乙醇前言能源是人类赖以生存和发展的基础，它既是国民经济发展的动力，又是衡量综合国力、国家文明发达程度和人民生活水平的重要指标。
工业化的发展及人口的膨胀对自然资源的巨大消耗和大规模的开采，已导致地球上现有资源的削弱、退化、枯竭，资源与环境问题已成为当前世界人类面临的重要问题之一。
利用新技术创造出新的能源形式以满足人类社会的可持续发展，已成为解决现有能源日益枯竭问题的必要手段。
在新能源开发方面，生物技术被认为是最具有发展前景的技术，必将在解决人类所面临的能源危机方面发挥大的作用。
近年来，随着全球经济的快速增长，尤其是亚洲国家新兴经济体的出现，原油消耗量大幅度增加，原油价格持续走高，开发石化能源的替代品已成为全世界关注的焦点。
由于生物燃料具有可补充石化燃料资源、降低石油资源对外依存度、减少温室气体和污染物排放的特点，近年来受到世界各国的广泛关注。
乙醇能源以其环保、可再生、资源丰富等优点已成为一种重要的替代能源。
木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，也是当前利用率最低的资源，是各国新资源战略的重点。
中国可利用的木质纤维素每年在7亿吨左右，这些丰富而廉价的自然资源主要来源于农林业废弃物、工业废弃物和城市废弃物。
所以，纤维素乙醇是未来发展的必然方向。
1、纤维素生物质制备乙醇技术纤维素生物质是由纤维素（30-50%），半纤维素（20-40%），和木质素（15-30%）组成的复杂材料。
纤维素乙醇
纤维素乙醇产业的投资机会与挑战
纤维素乙醇产业的投资机会
• 纤维素乙醇产业具有高增长、高附加值的特点，吸引了大量投资 • 纤维素乙醇产业的发展将带来产业链延伸和市场拓展，为投资者提供更多机会
纤维素乙醇的制备过程 03
• 首先将纤维素分解为糖分 • 然后通过发酵和蒸馏得到乙醇
纤维素乙醇的优势与挑战
纤维素乙醇的优势
• 具有可再生和可持续的特点 • 减少对化石燃料的依赖 • 降低温室气体排放
纤维素乙醇面临的挑战
• 生产成本较高 • 需要开发高效和环保的生产技术 • 建立完善的产业链和市场体系
纤维素乙醇产业的市场前景
• 纤维素乙醇产业有望在未来几十年内实现大规模商业化 • 纤维素乙醇产业将为全球能源市场带来新的发展机遇
纤维素乙醇产业的技术创新趋势
纤维素乙醇产业的技术创新
• 纤维素乙醇产业将不断优化生产工艺，提高生产效率 • 纤维素乙醇产业将不断研发新技术，降低生产成本
纤维素乙醇产业的技术创新趋势
纤维素乙醇生产中的关键技术
• 纤维素分解技术：提高分解效率，降低能耗 • 酵母菌筛选与培养技术：提高发酵效率 • 蒸馏技术：降低能耗，减少排放
纤维素乙醇生产中的关键设备
• 预处理设备：用于纤维素原料的分解 • 发酵设备：用于酵母菌的培养和乙醇的产生 • 蒸馏设备：用于乙醇与水的分离
纤维素乙醇生产的节能减排潜力
纤维素乙醇的生产流程
• 预处理：将纤维素原料分解为糖分 • 发酵：利用微生物将糖分转化为乙醇 • 蒸馏：将乙醇与水分离，得到高浓度乙醇
纤维素乙醇生产的关键环节
纤维素燃料乙醇同步糖化发酵工艺【实用资料】
使加培纤养 维酒素母酶的加环境酿基酒本酵上能母成为无菌状态。
温度 酵母
3、通风：3min/h
pH值
改善玉米芯、秸秆焚烧带来的环境污染
补料
固形物
（16-17%）
同步糖化发酵
水
物料
脱木质素渣产酒工艺
半连续发酵工艺
半连续发酵工艺
指在发酵过程的中期周期性 地放出部分含有产物的发酵 液，然后再补加相同体积的 新鲜培养基的发酵工艺
EG 不溶性纤维素
不溶性和可溶 性纤维寡糖
CBH BG
纤维二糖 BG
葡萄糖
feedstock: stra酵w, g母ra活sse化s and corn stalks
图二：酵母出芽生殖、分裂生殖
同步糖化发酵
便于收集，适发合大酵规罐模空工业消化生产
迟滞期、对数生长期、稳定期和死亡期
当采用通风培养酒母时，还可能由于空气净化系统失去作用，带入杂菌而污染。
杂菌污染的因素及其处理办法
1．污染因素 酒母醪杂菌污染的主要因素在以下几个方面，原菌种不纯， 培养酒母的设备、管道及原料灭菌不彻底，违章操作，酒母培养温度太 高，pH不当，培养时间过长等。当采用通风培养酒母时，还可能由于空 气净化系统失去作用，带入杂菌而污染。
2．处理办法 加强工艺管理，避免杂菌污染，严格按照工艺要求办事， 加强对设备、管道、酒母培养的配料，空气净化系统的灭菌，使培养酒 母的环境基本上能成为无菌状态。控制好适宜的温度、pH值，保证正常 的培养时间。
National Renewable Energy Laboratory （America） Pilot system scale: 300 ton/a feedstock: wood, straw
纤维素乙醇生产工艺及应用精品资料
１．２．２同步糖化发酵（ＳＳＦ）
同步糖化和发酵，即在同一个反应容器里，纤维素酶解与葡萄糖的乙醇发酵同时进行，微生物能直接利用酶解产生的糖，这样避免了对纤维素酶的反馈抑制作用，ＳＳＦ是目前生产乙醇最主要的方式，国内外的中试装置上基本都采用此方法，主要代表就是瑞典Ｌｕｎｄ大学，采用木屑为原料，利用工程酵母发酵，其原料转化率可达９０％，提高乙醇产量。在生产过程中，原料在经过预处理之后，加入纤维素酶和酵母共发酵，不能被酶解的木质素则被分离出来，通过再利用提供能量，通过乙醇蒸馏工艺进行回收。
在未来几年，随着中国对石油进口依赖度加深，扩大国内燃料乙醇产能已经成为必需。但是由于粮食生产乙醇的工艺不适合我国采用，因此，纤维素乙醇研究已经成为目前研究工作的重点。纤维素乙醇研究工作涉及物理、生物工程、化学等多个领域，为了早日实现纤维素乙醇产业化，应当提出相应的发展战略，首先，应该制定生物质能源产业的国家和地方的发展战略，政府应采取鼓励政策继续加大科研资金投入；其次，利用己糖发酵菌种的构建及木质纤维原料生物量全利用等方面来提升纤维素乙醇的经济效益：最后，要建立工业示范装置，为纤维素乙醇产业发展提供实践经验。纤维素乙醇作为主要的生物能源，应加快以纤维素乙醇为核心的综合技术的开发，整合多方力量，实现优势互补，使其在我国能源结构转变中发挥重要的作用。
乙醇制浆纤维素木质素提取全流程生产工艺控制设计方案
EX-0101A 75m3蒸煮锅AEB-0101风机01A-05O 2%TI01A-01ATIS01A-01B01A-01CDN100低压蒸汽DN100ECVECV01A-37ECV01A-39DN200FIC01A-0901A-48P-0101A 蒸煮液传送泵DN250P-0101A 蒸煮液传送泵DN250DN200开关阀改FIC01A-24开关阀改DN25001A-02BLI01A-02ALIS01A-01DN350P-0102AEX-0101B 75m3蒸煮锅BTI01B-01ATIS01B-01B01B-01CDN100低压蒸汽DN100ECVECV01B-37ECV01B-39DN200FIC01B-09P-0101B 蒸煮液传送泵DN250P-0101B 蒸煮液传送泵DN250DN200开关阀改FIC 01B-24开关阀改DN25001B-02BLI01B-02ALIS01B-01DN350TK-0301黑液贮罐DN200DN80LICDN65LICDN100LIC TK-0302闪蒸罐TK-0303闪蒸液贮罐N 200TK-0302再沸罐去冷凝水回收PICA0305-01DN300D N 80D N 80TK-0306真空缓冲罐DP0303闪蒸液真空泵DN100HK-0304闪蒸乙醇中间罐P-0302AB 闪蒸液传送泵D N 200D N 80TK-0503真空缓冲罐AP0503真空泵P0302FICQ0401-88TK-0401硫酸贮槽D N 25TK-0402沉淀罐TK-0403木素过滤进料罐D N 200LIC回循环水系统TICP-0401硫酸卸料泵401HS 402DN100403TK-0501塔料供给罐1#2#3#4#LSL 203A LSL 203B LSL 203CDN200TIDN300PW-0501木素洗涤机TK-0502木素贮存罐D DN50DN125D N 802ATK-0703真空缓冲罐P-0703真空泵TK-0701木素纸浆滤液罐1#2#3#4#LSL 203A LSL 203CDN300DN450D N 350TK-0601A 浆料中间罐浆泵P-0601TK-0601B 浆料中间罐N 350PW-0701木素纸浆洗涤机DN200D N 200602HIC 604HIC DN150PW-0801乙醇纸浆洗涤机浆泵P-0704TK-0702洗涤中间槽DN50来自冷冻乙二醇D N 80D N 125DN50D N 80TK-0803真空缓冲罐P-0803真空泵TK-0801乙醇溶液罐1#2#3#4#LSL 203ALSL 203B203CDN300DN450DN25PW-0801乙醇纸浆洗涤机浆泵P-0802TK-0802出浆槽DN50D N 80LCV0801-11去TK-1002TK-0804乙醇纸浆滤液罐P-0804乙醇真空回收TK-0501去热水系统TK-1002乙醇受料罐TK-1003乙醇配料罐TK-1004乙醇送料罐ECV1002-06ECV1003-06ECV1003-05ECV1004-05TK-1001乙醇贮罐DN150DDN150 P-1001P-1101DN50DN50 TK-1101醋酸贮罐PIC1202-04DN200TK-1101高压乙醇贮槽TCV1101-91生产调度指挥系统Intel 网现场仪表MCCProfibus DP激光打印机现场仪表MCCProfibus DP。
木质纤维素制乙醇生产工艺及经济性
目前 由木质 纤维 素转 化为 乙醇 的研究 非 常活 跃， 这 一领 域 已取 得 许 多 新 的 进 展 。Ａ Ｐ Ｉ 公 司 采 用 木质 纤维 素为 原料 生产 乙醇 的工艺 路线 主要 包 括 原料 预处 理 、 纤 维 素水 解 、 发酵 、 乙醇分 离 等 工
序。（ １ ） 原料 预处 理 。在 生 物 质 锅 炉 中 ， 生 物 质 和Ｓ Ｏ ： 、 乙醇 水溶 液经 加热 ， 分离为 ： 半纤维素 、 纤 维 素和 木质 素 。半 纤 维 素 和 木质 素 部 分 溶 解 ， 纤
产 成本 。 加 拿大 Ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ公 司 对 木 质 纤 维 素 生 产生 物基 乙醇 生 产 工 艺进 行 了经 济 性 评 估 ， 基 于 以下 几项 假 定 ： （ １ ） 在 美 国海 湾 地 区 建 立 一 套 ２ ． ２×１ ０ Ｌ ／ ａ 无 水 乙醇装 置 ； （ ２ ） 产 品储 量相 当 于
乙醇 。
与 采用 酶催 化纤 维素及 半纤 维 素水解 工 艺相 比， 该 工 艺仅 催 化纤 维素 水 解 ， 减 少 了酶 用 量 ， 降
低 了成 本 ， 同时将 低 热 值 的半 纤 维 素转 化 为 高 价
值 的 乙醇 ， 提 高 了整体 效 益 ； 此外 ， 该 工 艺还 能够 高 效 回收利 用反 应放 出 的热能 ， 降低 能耗 ， 节 约生
ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ５ ０～６ ０ ｍｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ—ｋｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｏ ｆ ４ ０ ～６ ０ ｍｉ ｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｉ ｍｉ ｎ ｏ ｄ ｉ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｅ， ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ， ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｙ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｅ
9.绿色化学工艺——生物质生产乙醇
21
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
b．稀酸处理法 半纤维素在100℃下，可较好的溶于稀酸液 中，工业中一般用2％浓度的硫酸对甘蔗渣进行 处理。 优点是半纤维素在水解时会产生糖
22
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
c. 溶剂处理法 Cadoxen溶剂 乙烯二胺与镉氧化物 方法：先将纤维素溶解在上述溶液中，然后加水 使纤维素沉淀出来，沉淀出来的纤维素就 是容易水解的纤维素。 速度：只要5小时，就有80％以上可以糖化 溶剂回收
39
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
- 内切β－1.4葡聚糖酶类 CMC分解酶或Cx 作用：作用于纤维素大分子内部，随机切割β1.4葡萄糖苷键，同时生成许多新的分子链末 - 外切β- 葡聚糖酶类 微晶纤维分解酶或C1酶 β－1.4葡聚糖葡萄糖水解酶 β－1.4葡聚糖纤维二糖水解酶
40
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
1％葡萄糖 0.1％Tween-80 0.1％消泡剂 1％葡萄糖 0.1％Tween-80 0.1％消泡剂
28℃,96hr
44
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
液态发酵工艺 间歇法： 发酵罐——PH、温度、氧气、泡沫 搅拌型式 连续发酵法
32
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
33
D.影响酸水解的因素 原料的种类和粉粹度 原料与酸接触面积越大，水解速度越快， 水解效果愈理想。为此应事先对纤维质废料进行 粉粹。 酸的种类和用量 盐酸催化作用强，但价格高，腐蚀性较强， 工业上往往用硫酸作水解用酸。理论上酸浓度提 高一倍，在其他条件不变时，水解时间可缩短 1/2～1/3。
9
绿色化学工艺——生物质生产乙醇
直接燃烧 发酵产生沼气 利用方法 干馏制备甲醇 人造汽油 乙醇