燃燒乙醇的發(fā)酵工藝與提純工藝

1、燃燒乙醇的發(fā)酵工藝與提純工藝關(guān)鍵詞： 燃燒乙醇工藝; 化學(xué)工程; 分離耦合反應(yīng);Chemical Engineering Analysis of Ethanol Burning ProcessLi Li-fuAbstract： Ethanol is an important fuel due to its chemical properties.As a clean energy source, ethanol does not release toxic and harmful substances during the burning process, so it is loved by

2、people.The main process of burning ethanol is studied, and the specific reaction of ethanol is studied from the aspects of chemical engineering.在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)今社會(huì), 乙醇作為一種綠色可再生能源, 地位更加重要。乙醇的化學(xué)反應(yīng)就是傳統(tǒng)的酒精工藝, 纖維素在淀粉的作用下生成葡萄糖, 再利用發(fā)酵工藝生成酒精混合物, 最后通過分離工藝提取出乙醇。燃燒乙醇;就是把乙醇作為原料, 用在不同行業(yè)之中。在汽車燃料行業(yè), 燃燒乙醇的使用可以凈化汽車尾氣, 緩解汽

3、油燃燒造成的供氧不足的問題。所以對(duì)于燃燒乙醇工藝的化學(xué)工程分析有著非常重要的意義。1 燃燒乙醇的發(fā)酵工藝分析1.1 發(fā)酵工藝的多角度分析乙醇在進(jìn)行發(fā)酵時(shí), 涉及到各種不同的工程領(lǐng)域。比如生化工程、生物工程和化學(xué)工程等領(lǐng)域, 這種情況也導(dǎo)致乙醇的發(fā)酵過程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程。所以對(duì)于燃燒乙醇工藝的化學(xué)工程分析不能夠從單一的視角進(jìn)行, 應(yīng)該從不同的角度進(jìn)行分析, 這樣才能夠保證燃料乙醇發(fā)酵工藝分析的準(zhǔn)確性和科學(xué)性, 強(qiáng)調(diào)乙醇發(fā)酵工藝的重要性, 可以為后期的研究提供更加真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。1.2 乙醇發(fā)酵動(dòng)力學(xué)與工程放大分析在我國, 目前乙醇發(fā)酵所存在的問題主要集中在高溫、高糖和高乙醇濃度的耐受

4、等方面;除此之外還有一些液化酶和糖化酶的反應(yīng)理論, 同時(shí)還有動(dòng)力學(xué)方面的研究。動(dòng)力學(xué)研究需要關(guān)注實(shí)際的物質(zhì), 比如同步糖化發(fā)酵工藝實(shí)際物系的代謝。動(dòng)力學(xué)的研究不僅關(guān)注發(fā)酵生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué), 還需深入研究乙醇發(fā)酵的傳遞性, 動(dòng)力學(xué)是乙醇發(fā)酵工程放大理論的首要條件。乙醇發(fā)酵動(dòng)力學(xué)主要分成兩方面的內(nèi)容, 本征動(dòng)力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)。本征動(dòng)力學(xué)發(fā)酵生物反應(yīng)速率是固有速率;宏觀動(dòng)力學(xué)的發(fā)酵生物是總的反應(yīng)速率, 包括反應(yīng)器形狀結(jié)構(gòu)、物料本身的物理性質(zhì)和具體操作方式在內(nèi)的所有因素。分析乙醇發(fā)酵動(dòng)力學(xué)和工程放大理論可以發(fā)現(xiàn), 本征動(dòng)力學(xué)的研究方式應(yīng)該深入進(jìn)行, 并且要加深對(duì)于本征動(dòng)力學(xué)的了解和認(rèn)識(shí)。工程放大主要是用

5、系統(tǒng)工程的方法, 分析工業(yè)生物過程, 分析的主要方面是代謝工程、細(xì)胞動(dòng)力學(xué)、定量生理學(xué)和動(dòng)態(tài)特性。細(xì)胞動(dòng)力學(xué)就是在不同規(guī)模的生物反應(yīng)器不穩(wěn)定環(huán)境條件的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)。雖然細(xì)胞動(dòng)力學(xué)和發(fā)酵研究都已經(jīng)趨向成熟, 但是在乙醇產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)方面的研究還是比較少的;另外對(duì)發(fā)酵工藝的研究比較充足, 而發(fā)酵工程的研究比較少。由于乙醇發(fā)酵的情況比較復(fù)雜, 要關(guān)注乙醇發(fā)酵時(shí)發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)、罐內(nèi)液體的流動(dòng)狀況和停留時(shí)間分布。所以在動(dòng)力學(xué)研究過程時(shí), 應(yīng)該充分發(fā)揮大型冷模研究的流體學(xué)特征和小型熱模研究的動(dòng)力學(xué)特征, 二者結(jié)合可以幫助乙醇的發(fā)酵過程更加順利。1.3 乙醇發(fā)酵罐的作用發(fā)酵罐是乙醇進(jìn)行燃燒發(fā)酵的設(shè)備, 發(fā)酵罐

6、可以在乙醇燃燒發(fā)酵產(chǎn)生問題時(shí)快速解決。發(fā)酵罐內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度和其他因素都會(huì)直接影響乙醇燃燒發(fā)酵的速度, 甚至導(dǎo)致乙醇的發(fā)酵質(zhì)量無法達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。但是乙醇燃燒發(fā)酵的溢出發(fā)酵進(jìn)程會(huì)在發(fā)酵罐里面產(chǎn)生多反應(yīng)場, 這種多反應(yīng)場雖然會(huì)對(duì)乙醇的發(fā)酵結(jié)果有所影響, 但是可以幫助工作人員通過發(fā)酵罐的多產(chǎn)反應(yīng)場控制發(fā)酵的最終結(jié)果, 以此來確保乙醇發(fā)酵的質(zhì)量。2 燃燒乙醇的提純工藝將乙醇原料進(jìn)行發(fā)酵, 會(huì)產(chǎn)生乙醇, 因?yàn)楫a(chǎn)生的乙醇混合在發(fā)酵液里面, 所以乙醇的純度并不高。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn), 乙醇發(fā)酵成功后, 發(fā)酵液里的乙醇含量基本在5%到12%, 發(fā)酵液里的乙醇無法達(dá)到燃燒的要求, 所以乙醇發(fā)酵結(jié)束之后

7、必須要進(jìn)行提純。我國目前的乙醇提純技術(shù)非常多, 使用范圍最廣、效果最好的是蒸餾技術(shù)。使用蒸餾技術(shù)進(jìn)行乙醇提純的原理是把發(fā)酵液里多余的水分蒸發(fā), 與乙醇進(jìn)行分離。蒸餾技術(shù)比較簡單方便, 但是需要重復(fù)多次的操作, 雖然最后提純成功, 但是乙醇的濃度依然無法達(dá)到90%以上, 所以想要乙醇的濃度更高, 需要結(jié)合其他的提純方法, 在蒸餾提純的方法之后還要使用萃取和吸附的技術(shù), 只有這樣才能讓乙醇的純度達(dá)到工業(yè)實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)。多塔精餾也是提純乙醇的方法之一, 在使用多塔精餾時(shí), 在發(fā)酵液里增加可以使原有體系分離因子的萃取精餾幫助提純;膜蒸發(fā)分離法也可以幫助乙醇提純, 還有降低能耗, 避免環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際的乙醇提純中人工智能的使用也開始增多。不同方法的使用可以更好地進(jìn)行燃燒乙醇提純工藝的研究。3 生物發(fā)酵和分離耦合反應(yīng)在進(jìn)行燃燒乙醇的發(fā)酵時(shí), 分離和耦合的是一種復(fù)雜的反應(yīng)過程, 生物發(fā)酵反應(yīng)和分離耦合反應(yīng)是乙醇發(fā)酵非常重要的基礎(chǔ)。分離是清除乙醇的發(fā)酵雜質(zhì), 然后使用相應(yīng)的萃取方式和發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行乙醇提純, 但是生物發(fā)酵反應(yīng)和分離耦合反應(yīng)兩者之間不是簡單的結(jié)合, 而是流程的耦合, 耦合可以促進(jìn)乙醇的發(fā)酵和分離的效率。不僅優(yōu)化了燃料乙醇的工藝, 也促進(jìn)了化學(xué)工程的發(fā)展, 為燃料乙醇的未來發(fā)展指明了方向。4 結(jié)束語燃燒乙醇的發(fā)展受很多因素的影響, 比如流體流動(dòng)、質(zhì)量