第讲燃料乙醇
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Current
$0.194 $0.168
Mature
$0.083 $0.079
$0.00 Laser and Lynd, 2007
With Coproducts
Corn (dry mill)
With Coproducts
With Coproducts
Cellulosic Biomass
Consolidated Bio-processing, CBP
联合生物加工工艺：利用一种微生物在同一个反应器中 完成纤维素酶制备、纤维素糖化及乙醇发酵的全过程
纤维乙醇生产工艺进展
纤维素酶制备 O2
SHF
SSF
O2
SSCF O2
CBP
纤维素水解（糖化）
己糖发酵
戊糖发酵
_____________
SHF: Separate hydrolysis & fermentation SSF: Simultaneous saccharification & fermentation
第3讲 燃料乙醇技术
本章主要内容
第1节 概述 第2节 第1代燃料乙醇技术 第3节 第2代燃料乙醇技术
第1节 概述
Henry Ford
“We can get fuel from apples, weeds, sawdust, almost anything…..
And it remains for someone to find how this fuel can be produced commercially-
better fuel at a better price than we now know.”
2、燃料乙醇及乙醇汽油
乙醇汽油：在不添加含氧化合物的液体烃中加入一定量变性燃料乙醇后 用作点燃式内燃机的燃料。
变性燃料乙醇：指加入2％～5％(v/v)的变性剂（即车用无铅汽油）后, 使其与食用酒精相区别而不能饮用的燃料乙醇。
原料分散---集运增加成本 组分复杂---必先预加处理 多酶体系---效率亟待提高 戊糖难用---酵母先要改造
第2节 第2代燃料乙醇技术ห้องสมุดไป่ตู้
美国玉米用途
Source: Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation
燃料 or 食物?
nzymes (Cellulase & b-Glucosidase)
燃料乙醇为何要控制水分？
如果乙醇汽油与水接触，乙醇和水将从乙醇汽油中分离出来，产生分层， 使乙醇汽油不能正常燃烧。
车用乙醇汽油罐内侵入过多的水分，乙醇将会从汽油中分离出来，造成 相分离。出现这种情况时，油罐上层为组分油和少量的乙醇；下层由大 约20％的水、70％乙醇和10％的组分油组成。
我国车用乙醇汽油的混配比例是多少？
燃料乙醇与汽油有何区别？
Energy content
汽油 100%
乙醇 67%
生物柴油 86%
燃料乙醇与汽油有何区别？
性质 化学式 相对分子质量 碳(%) 氢(%) 氧(%)
乙醇 C2H5OH
46 52.5 13 34.8
C/H 密度(20℃)(kg/L)
沸点(℃) 凝固点(℃) 粘度(20℃)(mPa·s)
(0.10)
-
0.10
0.20
0.30
NREL Analysis
33%
0.40
Fermentable Carbohydrate Cost ($/kg)
玉米乙醇与纤维乙醇成本对比
$0.30
$0.25
$0.20 $0.15
$0.152 $0.148
$0.10
$0.05
Enzyme Operating (non-enzyme) Capital (non-enzyme) Feedstock
辛烷值 汽化潜热(kJ/kg)
3.971 0.7893
78.5 -114 1.2 111(RON) 904
汽油 C4-12烃合物
95—120 85—88 12—15
0 5.6—7.4 0.72—0.78 30—200
-57 0.65—0.85 91(RON)
297
辛烷值越高，抗爆性就越好，发动机就可以用更高的压缩比。这样既可
粗乙醇
酒糟
产
工
艺 流
脱水
干燥
程
生物乙醇 动物饲料
纤维素乙醇生产技术的工艺流程
纤维素酶斜面菌种
纤维原料
纤维原料
酒精酵母斜面
摇瓶种子
配料
配料
茄子瓶
一级种子
发酵罐
同步糖化发酵
卡氏罐
二级种子
纤维素酶发酵醪液
酒精发酵醪液
酒母罐
残渣
固液分离
蒸馏塔
乙
醇
燃料
废液
脱水塔
电力、蒸汽
处理 或 回用
无水乙醇
秸秆发酵乙醇的主要难题
我国虽然对E7.7、E10、E15不同变性燃料乙醇含量的车用乙醇汽油进 行了试验工作，但为了在推广应用时便于管理和监督，参照美国经验， 只推广使用E10一种车用乙醇汽油。
乙醇汽油的排放属性如何？
车用乙醇汽油能够降低HC和CO的排放，其中CO的排放可减少近30％， 虽然NOX的排放略有增加，但汽车尾气的排放总量减少。
Saccharification and fermentation
12%
Cellulase Distillation and Solids
Recovery
Wastewater Treatment
9% 10% 4%
4%
Boiler/Turbogenerator
Utilities
4%
Storage
1%
(0.20)
提高发动机功率，增加行车里程数，又可节约燃料。
3. 乙醇生产工艺流程
Pretreatment
Biomass
Hydrolysis
Ethanol
Fermentation
Distillation
淀 粉 原 料 乙 醇 生 产 工 艺 流 程
木质纤维素原料
木
质
纤
预处理
维
素
原
水解糖化、发酵和蒸馏
料
乙
醇 生
燃料乙醇：未加变性剂、可作为燃料用的无水乙醇（无水酒精）。
无水乙醇：原料经发酵、蒸馏、脱水后制得的水含低于0.5%（v/v）的 乙醇。
燃料乙醇与实用酒精有何区别？
对水分和杂醇的要求不同：在食用酒精生产中水和乙醇在蒸馏时产生共 沸，因此食用酒精中最多含有95.5%(m/m)的乙醇，并对杂醇含量进行 控制。而无水乙醇是采用其它方法将水含量脱到0.5%(v/v)以下的乙醇， 对杂醇含量控制不严。
Plant Biomass
预处理
糖化
发酵
（水解）
ETHANOL
能源植物：玉米、柳枝稷、白杨
纤维乙醇成本构成
折旧费 电网电费
原料费 工厂电费
工艺电费 固定成本
(0.30)
Biomass Feedstock
Feed Handling
5%
Pretreatment / Conditioning
18%
$0.194 $0.168
Mature
$0.083 $0.079
$0.00 Laser and Lynd, 2007
With Coproducts
Corn (dry mill)
With Coproducts
With Coproducts
Cellulosic Biomass
Consolidated Bio-processing, CBP
联合生物加工工艺：利用一种微生物在同一个反应器中 完成纤维素酶制备、纤维素糖化及乙醇发酵的全过程
纤维乙醇生产工艺进展
纤维素酶制备 O2
SHF
SSF
O2
SSCF O2
CBP
纤维素水解（糖化）
己糖发酵
戊糖发酵
_____________
SHF: Separate hydrolysis & fermentation SSF: Simultaneous saccharification & fermentation
第3讲 燃料乙醇技术
本章主要内容
第1节 概述 第2节 第1代燃料乙醇技术 第3节 第2代燃料乙醇技术
第1节 概述
Henry Ford
“We can get fuel from apples, weeds, sawdust, almost anything…..
And it remains for someone to find how this fuel can be produced commercially-
better fuel at a better price than we now know.”
2、燃料乙醇及乙醇汽油
乙醇汽油：在不添加含氧化合物的液体烃中加入一定量变性燃料乙醇后 用作点燃式内燃机的燃料。
变性燃料乙醇：指加入2％～5％(v/v)的变性剂（即车用无铅汽油）后, 使其与食用酒精相区别而不能饮用的燃料乙醇。
原料分散---集运增加成本 组分复杂---必先预加处理 多酶体系---效率亟待提高 戊糖难用---酵母先要改造
第2节 第2代燃料乙醇技术ห้องสมุดไป่ตู้
美国玉米用途
Source: Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation
燃料 or 食物?
nzymes (Cellulase & b-Glucosidase)
燃料乙醇为何要控制水分？
如果乙醇汽油与水接触，乙醇和水将从乙醇汽油中分离出来，产生分层， 使乙醇汽油不能正常燃烧。
车用乙醇汽油罐内侵入过多的水分，乙醇将会从汽油中分离出来，造成 相分离。出现这种情况时，油罐上层为组分油和少量的乙醇；下层由大 约20％的水、70％乙醇和10％的组分油组成。
我国车用乙醇汽油的混配比例是多少？
燃料乙醇与汽油有何区别？
Energy content
汽油 100%
乙醇 67%
生物柴油 86%
燃料乙醇与汽油有何区别？
性质 化学式 相对分子质量 碳(%) 氢(%) 氧(%)
乙醇 C2H5OH
46 52.5 13 34.8
C/H 密度(20℃)(kg/L)
沸点(℃) 凝固点(℃) 粘度(20℃)(mPa·s)
(0.10)
-
0.10
0.20
0.30
NREL Analysis
33%
0.40
Fermentable Carbohydrate Cost ($/kg)
玉米乙醇与纤维乙醇成本对比
$0.30
$0.25
$0.20 $0.15
$0.152 $0.148
$0.10
$0.05
Enzyme Operating (non-enzyme) Capital (non-enzyme) Feedstock
辛烷值 汽化潜热(kJ/kg)
3.971 0.7893
78.5 -114 1.2 111(RON) 904
汽油 C4-12烃合物
95—120 85—88 12—15
0 5.6—7.4 0.72—0.78 30—200
-57 0.65—0.85 91(RON)
297
辛烷值越高，抗爆性就越好，发动机就可以用更高的压缩比。这样既可
粗乙醇
酒糟
产
工
艺 流
脱水
干燥
程
生物乙醇 动物饲料
纤维素乙醇生产技术的工艺流程
纤维素酶斜面菌种
纤维原料
纤维原料
酒精酵母斜面
摇瓶种子
配料
配料
茄子瓶
一级种子
发酵罐
同步糖化发酵
卡氏罐
二级种子
纤维素酶发酵醪液
酒精发酵醪液
酒母罐
残渣
固液分离
蒸馏塔
乙
醇
燃料
废液
脱水塔
电力、蒸汽
处理 或 回用
无水乙醇
秸秆发酵乙醇的主要难题
我国虽然对E7.7、E10、E15不同变性燃料乙醇含量的车用乙醇汽油进 行了试验工作，但为了在推广应用时便于管理和监督，参照美国经验， 只推广使用E10一种车用乙醇汽油。
乙醇汽油的排放属性如何？
车用乙醇汽油能够降低HC和CO的排放，其中CO的排放可减少近30％， 虽然NOX的排放略有增加，但汽车尾气的排放总量减少。
Saccharification and fermentation
12%
Cellulase Distillation and Solids
Recovery
Wastewater Treatment
9% 10% 4%
4%
Boiler/Turbogenerator
Utilities
4%
Storage
1%
(0.20)
提高发动机功率，增加行车里程数，又可节约燃料。
3. 乙醇生产工艺流程
Pretreatment
Biomass
Hydrolysis
Ethanol
Fermentation
Distillation
淀 粉 原 料 乙 醇 生 产 工 艺 流 程
木质纤维素原料
木
质
纤
预处理
维
素
原
水解糖化、发酵和蒸馏
料
乙
醇 生
燃料乙醇：未加变性剂、可作为燃料用的无水乙醇（无水酒精）。
无水乙醇：原料经发酵、蒸馏、脱水后制得的水含低于0.5%（v/v）的 乙醇。
燃料乙醇与实用酒精有何区别？
对水分和杂醇的要求不同：在食用酒精生产中水和乙醇在蒸馏时产生共 沸，因此食用酒精中最多含有95.5%(m/m)的乙醇，并对杂醇含量进行 控制。而无水乙醇是采用其它方法将水含量脱到0.5%(v/v)以下的乙醇， 对杂醇含量控制不严。
Plant Biomass
预处理
糖化
发酵
（水解）
ETHANOL
能源植物：玉米、柳枝稷、白杨
纤维乙醇成本构成
折旧费 电网电费
原料费 工厂电费
工艺电费 固定成本
(0.30)
Biomass Feedstock
Feed Handling
5%
Pretreatment / Conditioning
18%