文档介绍：2018/9/8
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动力工程多相流国家重点实验室
第十章
生物质燃料乙醇技术
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10. 生物质燃料乙醇技术
生物质可以通过生物转化的方法生产乙醇,每千克乙醇完全燃烧时约能放出30000kJ的热量,所以乙醇是一种优质的液体燃料。
乙醇燃料具有很多优点,它是一种不含硫及灰分的清洁能源,可以直接代替汽油、柴油等石油燃料,作为民用燃烧或内燃机燃料。衷实上,纯乙醇或与汽油混合燃料可作车用燃料,最易工业化,并与现今工业应用及交通设施接轨,是最具发展潜力的石油替代燃料。
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乙醇的性质和用途
:
分子式为C2H5OH,无色透明、易流动的液体,有独特的醇香,口尝有香辣味,刺激性强,容易挥发和燃烧,是一种无污染的燃料
乙醇与水能以任何比例相混溶,混合时放出一定的热量。混合物总体积缩小。乙醇蒸气与空气混合能形成爆炸性混合气体,%-18%
,℃,凝固点为-130℃,燃点为424℃,高位热值26780kJ/kg。
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根据浓度的高低和含杂质量的多少,把乙醇分为4种类型:
高纯度乙醇,乙醇浓度≥%,严格中性,不含杂质。专供国防工业、电子工业和化学试剂用。
精馏乙醇,乙醇浓度≥%,纯度合格,杂质含量很少。供国防工业和化学工业用。
医药乙醇,乙醇浓度≥95%,杂质含量较少,主要用于医药和配制饮料酒。
工业乙醇,只要求乙醇浓度达到95%。主要用来稀释油漆,合成橡胶原料和作燃料使用。
%即可作为燃料。
这4种类型的乙醇对应国家标准的4个乙醇等级是:
一级乙醇相当于精馏乙醇及高纯度乙醇。
二级乙醇介于精馏乙醇与医药乙醇之间。
三级乙醇相当于医药乙醇。
四级乙醇相当于工业乙醇。
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高纯度乙醇,乙醇浓度≥%,严格中性,不含杂质。专供国防工业、电子工业和化学试剂用。
精馏乙醇,乙醇浓度≥%,纯度合格,杂质含量很少。供国防工业和化学工业用。
医药乙醇,乙醇浓度≥95%,杂质含量较少,主要用于医药和配制饮料酒。
工业乙醇,只要求乙醇浓度达到95%。主要用来稀释油漆,合成橡胶原料和作燃料使用。
溶剂工业:是常用的有机溶剂,广泛用于香料、染料、树脂、油漆等工业生产
食品业:可配制、加工成多种饮料酒。
燃料工业:作燃料用,代替或部分代替汽油和柴油,国内尚只作医疗、实验室及饮食业等部分燃料用。
用淀粉或糖类原料生产乙醇,其副产物很有应用价值。
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燃料乙醇生产原理
乙醇生产的主要方法
:
乙醇生产方法可概况两大类:①发酵法;②化学合成法
我国乙醇生产以发酵法为主。
①乙烯直接水合法:
主反应:
C2H4+H2O
催化剂
230-300℃,7-8MPa
C2H5OH
副反应:
%
C2H5OH + C2H5OH
C2H5OC2H5 + H2O
C2H5OH
CH3CHO + H2
2C2H4
C4H8
nC2H4
(C2H4)n
若氧存在:
2C2H4 +O2
2CH3CHO
%
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工艺:
乙烯吸收
硫酸吸收液的水解
粗乙醇的精馏
稀硫酸的处理
②乙烯间接水合法(硫酸法):
A :
CH2=CH2+H2SO4
CH3CH2–OSO2OH
或:
2CH2=CH2+H2SO4
(CH3CH)2SO2
A :
CH3CH2–OSO2OH
CH3CH2OH + H2SO4
或:
(CH3CH)2SO2
2CH3CHOH + H2SO4
B :
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③乙醛加氢法:
CH3CHO+H2
催化剂
160-200℃
CH3CH2OH
2C2H4+O2
PdCl
CuCl
2CH3CH2O
④CO+H2(来源于煤、天然气、生物质)合成乙醇法:
2CO + 4H2
C2H5OH + H2O
3CO + 3H2
C2H5OH + CO2
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按生产所用主要原料的不同,发酵法生产乙醇又分为:
淀粉质原料生产乙醇
糖质原料生产乙醇
纤维素原料生产乙醇
工厂废液生产乙醇等
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用于乙醇生产的主要原料
粉质原料是我国乙醇生产的最主要的原料,主要有甘薯(又名地瓜、红薯、山芋)、木薯、玉米、马铃薯、大麦、大米、高粱等。
主要是甘蔗、甜菜,还有糖蜜。糖蜜是制糖工业的副产品,甜菜糖蜜的产量是加工甜菜