■中國化工貿易燃料乙醇工藝的化學工程探究馬昌浩(深圳市中天信涂料有限公司廣東深圳518000)摘要:乙醇在當即社會生產中具有廣泛的用途,在多個行業(yè)中發(fā)揮中不可替代的作用,在促進經濟發(fā)展中亦是不可或缺的元素之一。而當前對于乙醇工芑的化學工程方面的研究雖然取得一定的成果,但還有諸多環(huán)節(jié)需要進一步加以探索和硏究。本文就乙酹發(fā)酵過程的化學工程以及純化過程中的化學工程中的相關問題加以分析關鍵詞:燃料乙醇;化學工程;發(fā)酵;分離、發(fā)酵過程的化學工程分析乙醇純化過程中的化學工程問題1.多尺度問題通常情況下,通過發(fā)酵獲取乙醇的過程中必然會產生水酒精發(fā)酵過程較為復雜,融合了生物化學和微生物茡以及而要從中提取岀乙醇則需要將之與水進行分離處理。根據(jù)現(xiàn)有化學工程等學科。即使采用模擬技術,傳統(tǒng)單一的化學工程或技術,在對乙醇和水進行分離主要有加鹽萃取精餾、精餾、吸生物工程不足以精確計算其發(fā)酵過程,應通過對生物反應器中附、萃取精餾等諸多方法,具體使用中應結合實際情況選擇最進行多角度進行考量?！倍喑叨取崩碚摰奶釋绾脱芯孔钤鐚绗F(xiàn)在佳的方式。然而,不論采用上述哪種方式均會消耗大量的能量化學工程學科領域,該理論認為以”單元操作”和“過程傳遞”因為燃料乙醇的濃度要求在99%以上但發(fā)酵液中的乙醇分數(shù)在為標志的傳統(tǒng)方法已經不能滿足這一需求。研究流動、傳遞12%以下,因此必然會消耗較多的能量。分相和反應多尺度行為和同一尺度下這些現(xiàn)象共存的規(guī)律,代又由于乙醇易與水形成共沸物,使用普通精餾無法獲得無表著未來化學工程定量化發(fā)展的趨勢之一。根據(jù)當前對于生物水乙醇。所以從發(fā)酵液中分離乙醇一水混合液一般分兩步先用反應器的相關研究顯示,對于多尺度關聯(lián)問題的研究的主要方普通精餾方法得到質量分數(shù)為Ω24%的乙醇,再用共沸精餾、萃法為通過對細胞代謝物質流與生物反應器物料流變化的研究取精餾、液液萃取、吸附或其它方法得到無水乙醇。得出其相關性進而分析出不同層次的相關問題,才能更加高效目前,燃料乙醇工業(yè)中乙醇純化過程一般采用多塔精餾的對乙醇發(fā)酵過程進行優(yōu)化。在對上述多層次的研究中,最能而向乙醇-水體系加入另一組分以增大原有體系的分離因了的引起學者硏究興趣的是化學工程,從化學工程的角度加以研究,萃取精餾分離方法也被采用。近年來研究工作呈現(xiàn)出采用復合計算反應器模型與酒精發(fā)酵罐之間根據(jù)適用性。溶劑特別是加鹽萃取精餾獲得無水乙醇的報道,加鹽萃取精餾2動力學與放大利用的是鹽效應。加入鹽溶液,可以使乙醇對水的相對揮發(fā)度當前對于乙醇發(fā)酵過程的研究中,研究熱點依舊集中在糖大大提高,恒沸點消失,可以在較小回流比下較容易獲取無水化、液化、節(jié)能較耗方面,包括耐受髙溫、髙糖濃度、髙乙醇♂醇。℃ακk等在泡罩塔中硏究了加λ乙酸鉀萃取精餾乙醇-水濃度的能力以及酵母高效發(fā)酵過程的基礎研究;液化酶、糖化共沸物的過程,結果表明加λ少量旳乙酸鉀即可消除共沸點。酶的作用機制及實際物系的動力學研究;同步糖化發(fā)酵工藝實他們還比較了加鹽萃取精餾和傳統(tǒng)的萃取精餾的優(yōu)缺點,得岀際物系的代謝調控杋制與酵母發(fā)酵動力學等方面的硏究。從化加鹽萃取精餾應用于乙醇-水系統(tǒng)更高效。Baυ等從能耗的角學工程角度看,上述問題涵蓋發(fā)酵生物反應動力學及傳遞特性度比較了加λε2的加鹽萃取精餾過程與使用苯、戊烷、二乙兩個方面,動力學方程是發(fā)酵過程放大的理論基礎。發(fā)酵動力酷的共沸精餾過程和使用乙二醇和汽油的萃取精餾過程,結果學包括兩個層次:一是本征動力學,它是指沒有傳遞等工程因素表明以〔aC2為鹽的加鹽萃取精餾過程優(yōu)于其它技術。以降低能影響時,發(fā)酵生物反應固有的速率;二是宏觀動力學,它是指源消耗為岀發(fā)點目的話,要從發(fā)酵液中提取出乙醇最佳的途徑在反應器內所觀測到的總反應速率及其影響因素,這些影響因是采用加鹽萃取精餾。由于采用加鹽萃取精餾相比僅僅使用乙素包括反應器的形式和結構、操作方式、物料旳流動與混合、二醇的萃取精餾能夠降低75%左右的溶劑消耗,利于提升經濟傳質與傳熱等。效益,但是因鹽分的增加必然會對設備造成一定的腐蝕危害連續(xù)酒精發(fā)酵相比間歇性酒精發(fā)酵,其工藝更復雜,技術在當前的技術中還沒有較好方法加以解決。要求更高。因為在發(fā)酵過程中,不僅要對連續(xù)發(fā)酵過程進行數(shù)離了液體萃取精餾、超枝聚合物萃取精餾是新穎的分離乙字化模擬而且要充分考慮到發(fā)酵環(huán)節(jié)中的化學反應以及其發(fā)酵醇一水混合物的方法,有較高旳分離能力。膜蒸發(fā)分離乙醇罐內酒精的流動情況。一般而言,只要模擬中的物性、流態(tài)水混合物也取得了較好的進展。膜蒸發(fā)技術是基于溶液擴散機流場等因素與實際操作中的數(shù)據(jù)相接近時可以采用冷模的實驗理,其驅動力是膜兩側的化學勢梯度,同時膜蒸發(fā)還具有節(jié)能方法來得岀熱態(tài)狀態(tài)下的相關特征和數(shù)據(jù),能夠大為提升對放之功效,與傳統(tǒng)方法相比能夠降低1-23的能源消耗而且能夠大規(guī)模的研究。因此,采用大型冷模研究在過程設備中流體的避免對環(huán)境造成污染,具備一定的經濟效益還是社會效益。流體力學特性并與用小型熱模所進行的動力學研究相結合,是此外,吸附脫水分離乙醇是獲取的乙醇的重要方式之研究發(fā)酵設備放大規(guī)律的一種有效方法亦是當今研究的熱點問題而且氯化鏗、硅膠、篩等無機吸附劑生物反應工程的研究、開發(fā)與放大,目前仍然是以經驗方已經在乙醇工業(yè)生產中加以利用。但是,就目前實際運用情況法為主且隨著我國科技實力的不斷提升,在未來的研究中數(shù)字而言,對于吸附床的相關特性和規(guī)律還不是十分的清晰,有待模擬技術和方法必然會得到進一步改進,以推動生物反應該工于加強探索程的發(fā)展3發(fā)酵罐內多場分布上所述,不論是燃料乙醇的發(fā)酵過程還是純化過程均是多場分布包括溫度分布、濃度分布和速度分布。發(fā)酵生物前以及未來發(fā)展中應加強研究的環(huán)節(jié),涉及到諸多技術的利反應器中的物理因素一一傳遞特性將影響到反應器內基質和產用且直接關系到乙醇的發(fā)酵和提取的質量。在實際運用中,用物的濃度分布及溫度分布,進而影響到反應器內某一組分的反綜合各方面的因素,多角度的對其過程加以模擬計算以得出最應速率。例如氧在發(fā)酵液中的傳質速率、固定化酶顆粒及菌絲佳的方式促進乙醇的發(fā)酵和提純。同時,應對其中的熱點和難團和菌體絮狀物內反應組分的擴散傳質,這些傳質對反應結果點問題不斷加以研究和探索,以推動乙醇加工工藝的發(fā)展。都會產生影響,甚至成了反應的控制步驟,并將影響反應器的老文獻設計和放大。因此傳遞特性的研究是不可忽視的問題,研究發(fā)1黃旭鑫,燃料乙中國煤化工術新產品精選200年酵罐內的傳熱、傳質及傳動將是化學工程領域的一項重要任務同時也為更好地控制發(fā)酵過程提供了理論依據(jù)。國內外許多學2]蔡永宏淺談燃IoCNMHG工貿易2013年12期者在這方面開展了研究并已取得許多成果Www.ChinAchemICaltrAde.Com193