一、生產(chǎn)燃料乙醇的原料有哪些
燃料乙醇指以生物物質(zhì)為原料通過生物發(fā)酵等途徑獲得的可作為燃料用的乙醇。制造燃料乙醇的原料分為三種:玉米、小麥等糧食作物;紅薯,木薯,甜高梁等非糧作物;農(nóng)作物秸稈,林業(yè)加工廢料,甘蔗渣及城市垃圾中所含的廢棄物,統(tǒng)稱為纖維素類原料。技術(shù)最成熟的是以玉米,小麥和甘蔗為原料生產(chǎn)燃料乙醇,巴西和美國已經(jīng)有大規(guī)模的制造基地。
中國燃料乙醇的主要原料是陳化糧和木薯、甜高粱、地瓜等淀粉質(zhì)或糖質(zhì)非糧作物,今后研發(fā)的重點主要集中在以木質(zhì)纖維素為原料的第二代燃料乙醇技術(shù)。
二、燃料乙醇生產(chǎn)工藝流程
燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)主要有第一代和第二代兩種。第一代燃料乙醇技術(shù)是以糖質(zhì)和淀粉質(zhì)作物為原料生產(chǎn)乙醇。其工藝流程一般分為五個階段,即液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾、脫水。第二代燃料乙醇技術(shù)是以木質(zhì)纖維素質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇。與第一代技術(shù)相比,第二代燃料乙醇技術(shù)首先要進行預處理,即脫去木質(zhì)素,增加原料的疏松性以增加各種酶與纖維素的接觸,提高酶效率。待原料分解為可發(fā)酵糖類后,再進入發(fā)酵、蒸餾和脫水。
1、發(fā)酵法
發(fā)酵法采用各種含糖(雙糖)、淀粉(多糖)、纖維素(多縮己糖)的農(nóng)產(chǎn)品,農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)物及野生植物為原料,經(jīng)過水解(即糖化)、發(fā)酵使雙糖、多糖轉(zhuǎn)化為單糖并進一步轉(zhuǎn)化為乙醇。淀粉質(zhì)在微生物作用下,水解為葡萄糖,再進一步發(fā)酵生成乙醇。發(fā)酵法制酒精生產(chǎn)過程包括原料預處理、蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、廢醪處理等。
成熟的發(fā)酵醪內(nèi),乙醇質(zhì)量濃度一般為8-10%(w)。由于原料不同,水解產(chǎn)物中乙醇含量高低相異,如谷物發(fā)酵醪液中乙醇的質(zhì)量分數(shù)不高于12%,纖維素可用酶或酸水解,如亞硫酸法造紙漿水解液中僅含乙醇約1.5%。除含乙醇和大量水外,還有固體物質(zhì)和許多雜質(zhì),需通過蒸餾把發(fā)酵醪液中的乙醇蒸出,得到高濃度乙醇,同時副產(chǎn)雜醇油及大量酒糟。
2、脫水技術(shù)
脫水技術(shù)是燃料乙醇生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)之一。從普通蒸餾工段出來的乙醇,其最高質(zhì)量濃度只能達到95%,要進一步的濃縮,繼續(xù)用普通蒸餾的方法是無法完成的,因為此時,酒精和水形成了恒沸物(對應(yīng)的恒沸溫度為78.15℃),難以用普通蒸餾的方法分離開來。為了提高乙醇濃度,去除多余的水分,就需采用特殊的脫水方法。
制備燃料乙醇的方法主要有化學反應(yīng)脫水法、恒沸精餾、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法、離子交換樹脂法等。