蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产中的应用研究进展

蒸汽渗透作为一种新型膜分离技术，可有效解决生物燃料乙醇生产中发酵产物浓度低、能源消耗量大、污染环境等诸多瓶颈问题。与渗透蒸发相比，蒸汽渗透技术具有分离性能好、进料清洁、能量损耗低、操作弹性大等优点，在燃料乙醇生产领域具备更广阔的应用前景。本文在比较渗透蒸发和气体分离技术的基础上，简述了蒸汽渗透过程的机理和特点。介绍了优先透水膜和优先透醇膜两类应用于燃料乙醇生产不同阶段的蒸汽渗透膜和这两类膜材料当前的研究进展，重点阐述了有机/无机杂化膜在成膜方法、杂化材料选择等方面的最新成果。回顾了蒸汽渗透在乙醇脱水方面的工业应用成果，指出该技术在发酵原位分离乙醇和替代精馏工艺方面所具有的优势，探讨了与固态发酵技术相结合进行一次相变生产燃料乙醇工艺实现的可能性，并提出未来亟待研究和解决的问题，为蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产领域大规模发展提供参考。     

合成气乙醇发酵技术研究进展

采用合成气发酵生产燃料乙醇具有反应条件温和、产物耐受性好、原料来源丰富等优点,是燃料乙醇生产的一种新型工艺。文章综述了国内外合成气厌氧发酵的微生物种类,常见合成气乙醇发酵微生物的生长、代谢特点以及底物利用范围;分析了合成气乙醇发酵的Wood-Ljungdahl代谢途径,以及Wood-Ljungdahl代谢途径中涉及的关键酶类甲酸脱氢酶和CO脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶;探讨了过程工艺参数如培养介质、还原剂、pH、气体组成、终产物、培养基和培养方法对合成气发酵的影响;比较了不同反应器在体积传质系数等方面的差异,并重点分析了搅拌罐式反应器和柱式反应器等的反应特点。 同时,对合成气发酵的未来发展方向进行了展望。     

浅谈燃料乙醇工艺的化学工业创新

在这个能源日趋匮乏的时代，燃料乙醇作为一种新型能源逐渐显露其重要地位，在此介绍了燃料乙醇的生产方法以及技术创新。提出利用化学工程学的理论及方法研究燃料乙醇生物反应工程的规律、工程放大及流程创新将是一种主要趋势。     

石化最新实用科技成果精选

<正>秸秆发酵燃料乙醇新技术通过鉴定中国科学院过程工程研究所和山东泽生生物科技有限公司共同承担的“秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术及其产业化示范工程”,8月底在山东东平通过了中科院组织的项目鉴定。     

发酵法生产乙醇研究进展

介绍了固定化细胞发酵,细胞循环发酵、固体发酵、高温发酵等乙醇发酵新工艺,系统地阐述了乙醇发酵与吸附分离耦合、乙醇发酵与膜分离耦合、萃取发酵、真空发酵及乙醇气提发酵及其与分离技术的耦合等过程的研究。乙醇发酵与分离技术的耦合过程可以提高发酵速率,降低乙醇回收过程的能耗,实现过程的连续操作,降低设备投资和操作费,具有很广的应用前景。     

预处理玉米秸秆生产燃料乙醇的动力学模型探讨

提出了同时糖化发酵预处理玉米秸秆生产燃料乙醇的动力学模型,利用最小二乘法确定了在发酵过程中,乙醇浓度、玉米秸秆固形物含量与发酵时间之间的关系。     

不同原料生产乙醇的技术发展趋势

论述了糖质原料、淀粉质原料和纤维质原料生产乙醇的主要技术环节,以及这三类原料发酵生产乙醇技术的研究趋势。从充分认识生物质加工过程复杂性的角度,对比分析了糖质原料、淀粉质原料和纤维质原料转化为可发酵糖、可发酵糖发酵生产乙醇的过程特征和相应技术指标。探讨了这三类原料生产燃料乙醇过程中关键技术,包括原料预处理技术、水解技术、发酵技术、副产物利用技术的发展趋势。     

发酵与分离技术结合的过程及其在乙醇生产中的应用

本文系统地介绍了超滤、溶剂萃取、膜蒸馏、超滤及反渗透、渗透蒸发和渗透牵引等分离技术与发酵过程结合的基本原理，重点介绍了这些技术在乙醇发酵中的应用及新进展。与分离技术结合的乙醇发酵过程的开发，为提高生产率、降低生产成本开辟了一条新途径，是一种很有应用前景的乙醇生产方法。     

甜高粱生产燃料乙醇的研究进展

以甜高粱为原料生产燃料乙醇具有广泛的应用前景.主要介绍了国内外利用甜高粱生产燃料乙醇的研究现状、工艺路线及存在的主要问题,并指出今后由甜高粱生产燃料乙醇的发展方向是利用其纤维素成分进行乙醇发酵.     

生物法制取纤维素乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇,由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一。在阐述我国发展纤维素乙醇必要性的基础上,综述了纤维素乙醇的浓酸水解、稀酸水解、酶水解及生物质合成气等发酵工艺及研究进展。分析了各工艺优缺点,并讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,展望了纤维素乙醇的产业化前景。     

燃料乙醇生产技术路线分析及产业发展建议

对化学合成乙醇路线(合成气催化制乙醇、乙酸加氢制乙醇工艺)和生物发酵制乙醇路线(粮食发酵、非粮原料发酵、合成气发酵工艺)及其技术特点进行了分析,重点阐述了纤维素乙醇生产工艺、核心技术及国内外开发现状,并对我国燃料乙醇产业发展提出了有关建议.     

A new hybrid membrane separation process for enhanced ethanol recovery: Process description and numerical studies

Ethanol is a biofuel, produced through the fermentation of sugars derived from biomass. Its usefulness as a fuel is limited by the energy intensive nature of the ethanol separation process. The ethanol recovery process is inefficient due to the dilute nature of the fermentation product and the presence of the ethanol?water azeotrope. This investigation presents a new hybrid separation process for energy efficient ethanol recovery. The new process is a hybrid of distillation and pervaporation. However, as opposed to most other hybrid processes, the distillation and pervaporation processes are combined into single unit. An overview of the proposed system was provided and differences to the conventional separation process were highlighted. A mathematical model was derived to explain the transport phenomena occurring in the hybrid process. The model was then used to compare the process to distillation. It was shown that the hybrid process is capable of breaking the ethanol-water azeotrope. It was also demonstrated that the pervaporation process, which is associated with both material and energy transfer, induces partial condensation of the vapor and thereby affects the efficiency of vapor?liquid contacting. Simulations were presented to show the impact of reflux ratio and pervaporation flux on the performance of the process.     

燃料乙醇发展现状及思考

自20世纪70年代以来,生物燃料乙醇作为车用燃料的研究和产业化受到广泛重视,被认为是未来最重要的可再生燃料之一。本文介绍了燃料乙醇的发展概况,综述了近年来国内外研究开发历程、产业政策和最新进展,对化学合成乙醇路线（合成气催化制乙醇、乙酸加氢制乙醇工艺）和生物发酵制乙醇路线（粮食发酵、非粮原料发酵、合成气发酵工艺）的技术特点、纤维素燃料乙醇产业化存在的困难和问题进行了分析,并对影响燃料乙醇产业发展的因素进行了分析,提出了我国燃料乙醇技术研发和产业发展的相关建议,认为我国应加强非粮原料供应体系建设,积极进行技术研发,加强工业示范并优化燃料乙醇使用环节,促进非粮燃料乙醇产业发展。     

Experimental validation of hybrid distillation‐vapor permeation process for energy efficient ethanol–water separation

BACKGROUND: The energy demand of distillation‐based systems for ethanol recovery and dehydration can be significant, particularly for dilute solutions. An alternative separation process integrating vapor stripping with a vapor compression step and a vapor permeation membrane separation step, termed membrane assisted vapor stripping (MAVS), has been proposed. The hydrophilic membrane separates the ethanol–water vapor into water‐rich permeate and ethanol‐enriched retentate vapor streams from which latent and sensible heat can be recovered. The objective of this work was to demonstrate experimentally the performance of a MAVS system and to compare the observed performance with chemical process simulation results using a 5 wt% ethanol aqueous feed stream as the benchmark. RESULTS: Performance of the steam stripping column alone was consistent with chemical process simulations of a stripping tower with six stages of vapor liquid equilibria (VLE). The overhead vapor from the stripper contained about 40 wt% ethanol and required 6.0 MJ of fuel‐equivalent energy per kg of ethanol recovered in the concentrate. Introduction of the vapor compressor and membrane separation unit and recovery of heat from both membrane permeate and retentate streams resulted in a retentate ethanol concentrate containing ca 80 wt% ethanol, but requiring only 2.2 MJ fuel kg^?1 ethanol, significantly less than steam stripping alone. CONCLUSION: Performance of the experimental unit with a 5 wt% ethanol feed liquid corroborated chemical process simulation predictions for the energy requirement of the MAVS system, demonstrating a 63% reduction in the fuel‐equivalent energy requirement for MAVS compared with conventional steam stripping or distillation. Published 2009 by John Wiley & Sons, Ltd.     

生物转化过程中的膜分离技术

膜分离技术与生物转化过程的结合为生物合成与分离一体化的膜生物转化过程的开发开辟了广阔的空间,同时也为工业化生产过程的节能降耗提供了有力的技术支持途径。本文作者针对发酵、酶催化、污水处理和燃料乙醇生产等生物转化过程中有关膜分离过程的研究和应用概况进行了综述,对膜分离技术与生物转化过程的结合方式、途径和应用中存在的问题进行了分析,并对未来的研究趋势进行了展望。     

纤维素燃料乙醇生产技术研究进展

纤维素燃料乙醇已成为下一代燃料乙醇的必然发展方向。文章综述了近年来以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的关键技术,重点对物理法、化学法、蒸汽爆破法、生物法等木质纤维素原料预处理技术,酸水解、酶水解等水解(糖化)技术,以及直接发酵法、水解发酵两步法、同步水解发酵法等发酵工艺进行了总结,并指出了未来纤维素乙醇的产业化过程中必须解决的关键问题和发展趋势。     

木质纤维素转化为燃料乙醇的研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的生物转化方法包括预处理、酶水解和发酵过程,对这些过程中的技术进展以及解决现存问题的方法进行了评述。氨法爆破技术是较好的预处理方法,超声波、微波处理等新技术有助于改善酶水解。阐述了酶水解机理、纤维素酶的生产以及酶水解过程的优化方法。指出固定化酶糖化发酵技术在生物转化木质纤维原料技术中的前景广阔;选择合适的发酵方法,优化发酵过程,以及解决抑制问题对于提高乙醇产率尤为重要;利用基因重组技术构建旨在发酵混合糖的重组菌对于生产生物乙醇具有里程碑意义。     

Learning control of fermentation process with an improved DHP algorithm☆

Control of the fed-batch ethanol fermentation processes to produce maximum product ethanol is one of the key issues in the bioreactor system. However, ethanol fermentation processes exhibit complex behavior and nonlinear dynamics with respect to the cel mass, substrate, feed-rate, etc. An improved dual heuristic program-ming algorithm based on the least squares temporal difference with gradient correction (LSTDC) algorithm (LSTDC-DHP) is proposed to solve the learning control problem of a fed-batch ethanol fermentation process. As a new algorithm of adaptive critic designs, LSTDC-DHP is used to realize online learning control of chemical dynamical plants, where LSTDC is commonly employed to approximate the value functions. Application of the LSTDC-DHP algorithm to ethanol fermentation process can realize efficient online learning control in continuous spaces. Simulation results demonstrate the effectiveness of LSTDC-DHP, and show that LSTDC-DHP can obtain the near-optimal feed rate trajectory faster than other-based algorithms.     

生物质水解发酵生产燃料乙醇的研究进展

生物质原料丰富多样,用其发酵生产燃料乙醇,能缓解当今世界日益凸显的能源问题.本文综述了这一领域国内外的研究概况,纤维素原料水解发酵制取燃料乙醇的生产工艺,重点介绍了水解液的脱毒,发酵有关的微生物,菌种选育和几种典型的发酵工艺;对发酵乙醇的几种典型微生物如酿酒酵母、管囊酵母、树干毕赤酵母、休哈塔假丝酵母和运动单胞菌等进行了介绍,并对当今存在的问题进行了分析和展望.