新能源發(fā)電技術(shù) 電子課件 5.3 生物質(zhì)液化技術(shù)

5.3生物質(zhì)液化技術(shù)任課老師：2018年6月30日將生物質(zhì)通過一系列生物轉(zhuǎn)換或熱化學(xué)過程便可制取乙醇（生物乙醇）或生物油（成分復(fù)雜的混合物，需進一步加工成生物柴油）。生物質(zhì)液化乙醇生物油玉米、馬鈴薯等淀粉類或農(nóng)作物秸稈等纖維素類生物質(zhì)熱解液化榨取微生物發(fā)酵技術(shù)秸稈、植物皮核或木屑等農(nóng)作物含油率較高的大豆、菜籽、麻瘋樹果實以及棕櫚果等目錄Contents5.3.1生物質(zhì)制乙醇技術(shù)5.3.2生物質(zhì)熱解液化技術(shù)5.3.1生物質(zhì)制乙醇目前乙醇的主要來源是通過生物質(zhì)制取的，其生產(chǎn)方法主要采用傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵法，現(xiàn)在全世界90%以上的燃料乙醇都是通過發(fā)酵法生產(chǎn)出來的。制取乙醇原料糖蜜類淀粉類纖維類甘蔗，甜菜，甜高粱，糖蜜谷類，薯類，糧食加工副產(chǎn)品草本能源植物，農(nóng)作物秸稈，農(nóng)林加工副產(chǎn)物，城市固體廢棄物，工廠廢料淀粉類原料是生產(chǎn)乙醇的主要原料之一，它是由大量的葡萄糖單元組成的多糖，分子式為(C6H10O5)n，而淀粉又可以分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。5.3.1.1淀粉類原料制乙醇淀粉分子結(jié)構(gòu)示意圖淀粉實物示意圖1.原料預(yù)處理磁選去除原料中的磁性雜質(zhì)振動篩除去較大的雜質(zhì)和泥沙篩選粉碎粉碎機原料比較純凈的細(xì)淀粉其顆粒直徑變小，且受熱面積增大，有利于淀粉顆粒吸水膨脹，縮短原料的熱處理時間，減少蒸汽用量，提高熱處理效率2.原料的蒸煮蒸煮130℃40℃左右時，淀粉顆粒膨脹的速度開始加快，在溫度到達60℃～80℃時，淀粉顆粒的體積大約膨脹了50～100倍，此時淀粉顆粒開始逐漸分離，分子間作用力減弱，這個過程叫糊化。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到130℃左右時，淀粉網(wǎng)狀組織被徹底破壞。

3.糖化糖化酶固體葡萄糖30℃～70℃PH：4.0～5.04.發(fā)酵葡萄糖酵母無氧環(huán)境乙醇淀粉類原料在很大的程度上受到“不與人畜爭糧”限制，多數(shù)國家不提倡使用糧食作物生產(chǎn)燃料乙醇，因此資源量豐富的纖維素類原料受到廣泛重視。5.3.1.2纖維素類原料制乙醇纖維粉分子模型示意預(yù)處理制作工藝

纖維素原料用微波、超聲波等物理方法處理得到較大孔隙度的產(chǎn)物添加適當(dāng)酸、堿，用化學(xué)方法處理原料，直接打破纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)采用物理化學(xué)相結(jié)合的預(yù)處理工藝，實現(xiàn)更好的預(yù)處理效果水解預(yù)處理產(chǎn)物無機酸,適當(dāng)溫度纖維素酶,適當(dāng)溫度葡萄糖（需及時分離）葡萄糖發(fā)酵制作工藝水解產(chǎn)物石灰去除了乙酸的產(chǎn)物50～60℃pH值調(diào)至弱堿性持續(xù)大約半個小時把硫酸鈣過濾木糖發(fā)酵乙醇通過發(fā)酵制取的乙醇需要經(jīng)過蒸餾和精餾工藝進一步去除雜質(zhì)提高乙醇濃度。蒸餾后的乙醇中一般會含有多種醇和酯類物質(zhì)，還需通過精餾進一步提質(zhì)。在乙醇生產(chǎn)中，蒸餾環(huán)節(jié)約占總生產(chǎn)能耗的60%～70%。經(jīng)過蒸餾和精餾操作后得到的乙醇最高濃度為95.57%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），此時乙醇的揮發(fā)系數(shù)是1乙醇的提取與分離精餾產(chǎn)物氧化鈣脫水法分子篩脫水法：沸石制成分子篩有機物吸附脫水法：多糖含量高有機物進行脫水恒沸精餾脫水法目錄Contents5.3.1生物質(zhì)制乙醇技術(shù)5.3.2生物質(zhì)熱解液化技術(shù)生物質(zhì)熱解液化技術(shù)是指在一定溫度和壓力、高加熱速率和極短反應(yīng)時間的條件下，生物質(zhì)的分子鏈斷裂，被直接分解成小分子混合物（氣態(tài)和液態(tài)同時存在），產(chǎn)物經(jīng)快速冷卻后，得到高質(zhì)量的生物油。5.3.2生物質(zhì)熱解液化技術(shù)通常熱解液化反應(yīng)溫度在400~600℃左右，加熱速率為104~105℃/s，氣體停留時間不超過2s，同時熱解產(chǎn)物需要快速冷卻，防止中間液態(tài)產(chǎn)物進一步斷裂生成氣體。熱解液化的工藝流程原料干燥、粉碎脫灰（水洗或者酸洗，防止K、Ca、Na等金屬元素，以灰質(zhì)沉淀）熱解反應(yīng)裝置熱解產(chǎn)物適當(dāng)溫度冷凝生物油油灰分離產(chǎn)物收集熱解液化的影響因素影響因素原料成分不同的生物質(zhì)原料，由于其化學(xué)組成及各組分的含量不同，熱解后的產(chǎn)物組成也會有差異。提高加熱速率，則熱解反應(yīng)的途徑和反應(yīng)的速率都會受到影響，使產(chǎn)物中的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)產(chǎn)物發(fā)生改變。熱解溫度會影響熱解產(chǎn)物的氧含量，對于液體燃料，含氧量越低，則燃料的熱值就越高。反應(yīng)時間不足，則熱解不完全；如果反應(yīng)時間過長，則熱解反應(yīng)程度加深，生成大量氣體產(chǎn)物，導(dǎo)致出油率迅速減少，影響油品質(zhì)量。加熱速率熱解溫度