新能源发电技术 电子课件 5.3 生物质液化技术

5.3生物质液化技术任课老师：2018年6月30日将生物质通过一系列生物转换或热化学过程便可制取乙醇（生物乙醇）或生物油（成分复杂的混合物，需进一步加工成生物柴油）。生物质液化乙醇生物油玉米、马铃薯等淀粉类或农作物秸秆等纤维素类生物质热解液化榨取微生物发酵技术秸秆、植物皮核或木屑等农作物含油率较高的大豆、菜籽、麻疯树果实以及棕榈果等目录Contents5.3.1生物质制乙醇技术5.3.2生物质热解液化技术5.3.1生物质制乙醇目前乙醇的主要来源是通过生物质制取的，其生产方法主要采用传统的微生物发酵法，现在全世界90%以上的燃料乙醇都是通过发酵法生产出来的。制取乙醇原料糖蜜类淀粉类纤维类甘蔗，甜菜，甜高粱，糖蜜谷类，薯类，粮食加工副产品草本能源植物，农作物秸秆，农林加工副产物，城市固体废弃物，工厂废料淀粉类原料是生产乙醇的主要原料之一，它是由大量的葡萄糖单元组成的多糖，分子式为(C6H10O5)n，而淀粉又可以分为直链淀粉和支链淀粉。5.3.1.1淀粉类原料制乙醇淀粉分子结构示意图淀粉实物示意图1.原料预处理磁选去除原料中的磁性杂质振动筛除去较大的杂质和泥沙筛选粉碎粉碎机原料比较纯净的细淀粉其颗粒直径变小，且受热面积增大，有利于淀粉颗粒吸水膨胀，缩短原料的热处理时间，减少蒸汽用量，提高热处理效率2.原料的蒸煮蒸煮130℃40℃左右时，淀粉颗粒膨胀的速度开始加快，在温度到达60℃～80℃时，淀粉颗粒的体积大约膨胀了50～100倍，此时淀粉颗粒开始逐渐分离，分子间作用力减弱，这个过程叫糊化。当温度继续升高到130℃左右时，淀粉网状组织被彻底破坏。

3.糖化糖化酶固体葡萄糖30℃～70℃PH：4.0～5.04.发酵葡萄糖酵母无氧环境乙醇淀粉类原料在很大的程度上受到“不与人畜争粮”限制，多数国家不提倡使用粮食作物生产燃料乙醇，因此资源量丰富的纤维素类原料受到广泛重视。5.3.1.2纤维素类原料制乙醇纤维粉分子模型示意预处理制作工艺

纤维素原料用微波、超声波等物理方法处理得到较大孔隙度的产物添加适当酸、碱，用化学方法处理原料，直接打破纤维素的结晶结构采用物理化学相结合的预处理工艺，实现更好的预处理效果水解预处理产物无机酸,适当温度纤维素酶,适当温度葡萄糖（需及时分离）葡萄糖发酵制作工艺水解产物石灰去除了乙酸的产物50～60℃pH值调至弱碱性持续大约半个小时把硫酸钙过滤木糖发酵乙醇通过发酵制取的乙醇需要经过蒸馏和精馏工艺进一步去除杂质提高乙醇浓度。蒸馏后的乙醇中一般会含有多种醇和酯类物质，还需通过精馏进一步提质。在乙醇生产中，蒸馏环节约占总生产能耗的60%～70%。经过蒸馏和精馏操作后得到的乙醇最高浓度为95.57%（质量分数），此时乙醇的挥发系数是1乙醇的提取与分离精馏产物氧化钙脱水法分子筛脱水法：沸石制成分子筛有机物吸附脱水法：多糖含量高有机物进行脱水恒沸精馏脱水法目录Contents5.3.1生物质制乙醇技术5.3.2生物质热解液化技术生物质热解液化技术是指在一定温度和压力、高加热速率和极短反应时间的条件下，生物质的分子链断裂，被直接分解成小分子混合物（气态和液态同时存在），产物经快速冷却后，得到高质量的生物油。5.3.2生物质热解液化技术通常热解液化反应温度在400~600℃左右，加热速率为104~105℃/s，气体停留时间不超过2s，同时热解产物需要快速冷却，防止中间液态产物进一步断裂生成气体。热解液化的工艺流程原料干燥、粉碎脱灰（水洗或者酸洗，防止K、Ca、Na等金属元素，以灰质沉淀）热解反应装置热解产物适当温度冷凝生物油油灰分离产物收集热解液化的影响因素影响因素原料成分不同的生物质原料，由于其化学组成及各组分的含量不同，热解后的产物组成也会有差异。提高加热速率，则热解反应的途径和反应的速率都会受到影响，使产物中的固态、液态、气态产物发生改变。热解温度会影响热解产物的氧含量，对于液体燃料，含氧量越低，则燃料的热值就越高。反应时间不足，则热解不完全；如果反应时间过长，则热解反应程度加深，生成大量气体产物，导致出油率迅速减少，影响油品质量。加热速率热解温度