生物乙醇制高级醇催化剂研究进展

与乙醇相比,高级醇具有高的十六烷值、高能量密度、对发动机部件无腐蚀性、与水不混溶、稳定性好等直接作为燃料或燃料添加剂的优势,将发酵产生的生物乙醇转化为更有价值的高级醇受到了广泛关注。本工作综述了近年来世界各国有关生物乙醇制高级醇的研究进展,包括金属氧化物、羟基磷灰石(HAP)和负载型金属催化剂的研究开发现状,并比较了不同类型催化剂参与下的乙醇转化率和高级醇选择性,结合乙醇经缩合反应制备高级醇的机理进行了讨论,最后对当前生物乙醇制高级醇的挑战以及未来研究趋势进行了总结与展望,指出多功能催化剂的开发是未来研究重点,羟醛缩合是进一步提高生物乙醇制高级醇转化率与选择性的有效策略。

基于稀酸预处理和库德毕赤酵母发酵的蜈蚣藻多糖利用制备生物乙醇研究

蜈蚣藻多糖含量丰富,价格低廉,具有发酵生产生物乙醇的潜力。该研究以蜈蚣藻为原料,通过单因素和响应面试验优化确定最佳稀酸预处理蜈蚣藻水解液的条件为料液比1∶20(g∶mL)、时间1.8 h、温度100℃、稀硫酸质量分数为3%,获得的还原糖含量最高,达到37.64%。对稀酸预处理蜈蚣藻水解液中单糖组成和含量进行分析,结果发现,稀酸预处理能够显著提高蜈蚣藻水解液中单糖含量,半乳糖和葡萄糖是其中含量最高的单糖组分。利用库德毕赤酵母对蜈蚣藻水解液进行发酵,结果发现该菌具有良好的生长和产乙醇能力,而且接种量的增加能够显著提高菌株的生物量和乙醇发酵特性。Pearson相关性分析显示,蜈蚣藻水解液中各单糖含量与生物量和各乙醇发酵参数呈显著负相关,生物量与各乙醇发酵参数呈显著正相关,表明蜈蚣藻水解液中单糖的消耗在库德毕赤酵母的生长和乙醇生产过程中起重要作用,而酵母菌的生长状况直接关系到乙醇的发酵生产。相关性网络图显示,葡萄糖和半乳糖的消耗对库德毕赤酵母生物量增加和乙醇生产的影响最大。结果表明,利用蜈蚣藻为原料通过稀酸预处理结合库德毕赤酵母发酵,具有生产生物乙醇的应用潜力,该研究也为其他海藻发酵生产生物乙醇提供重要的技术参考。

氢氟酸改性纳米ZSM-5分子筛选择性催化生物乙醇制丙烯

采用不同含量氢氟酸(HF)后处理制备一系列HF改性的纳米ZSM-5分子筛催化剂,用于在温度500℃、压力0.1 MPa和质量空速(MHSV)为10 h^(-1)的条件下选择性转化生物乙醇制丙烯反应。采用X射线衍射、N2物理吸附、ICP-OES、热重分析及NH3-TPD等手段对改性和未改性的催化剂进行表征。结果表明:HF溶液改性不仅调变ZSM-5分子筛的酸性质,而且对ZSM-5分子筛孔道结构有较大的影响。ZSM-5分子筛酸性的减弱抑制反应过程中焦炭的生成,介孔增多提高产物的扩散能力,从而抑制焦炭的生成并增强催化剂的抗积炭能力。适量(HF质量分数为6%)的HF溶液改性处理,显著改善和延长纳米ZSM-5分子筛的丙烯选择性和使用寿命。此外,对失活催化剂进行表征可知,积炭和酸性减弱可能是催化剂失活的主要原因。

日本碍子和三菱重工株式会社联合开发生物乙醇和电子甲醇的膜脱水系统

日本碍子(NGK)和三菱重工(MHI)株式会社将联合开发两套膜脱水系统,以优化生物乙醇和电子甲醇的工艺生产效率,以满足清洁燃料和原料预期需求增长。为生物乙醇开发的膜分离系统将取代生物乙醇生产过程中能耗最大的传统脱水工艺。预计这一替代系统将大大减少生产生物乙醇所需的能耗。

法国首座利用生物乙醇生产丁二烯的工业示范装置落成

Michelin、IFPEN和Axens为法国第一座生物基丁二烯生产工业示范项目共同揭幕,该项目位于法国波尔多附近的巴桑米其林工厂,在BioButterfly项目框架内由3个合作伙伴共同建设,并得到了法国环境和能源管理局(ADEME)的支持,旨在开发和商业化来自生物质(植物)的乙醇生产的丁二烯,以替代石化产品中的丁二烯。BioButterfly项目在创建生物基合成弹性体产业方面迈出了重要一步。迄今为止,BioButterfly项目总投资超过8000万欧元,其中1470万欧元来自ADEME“未来投资计划”的支持。

生物乙醇低温催化产氢研究进展

生物乙醇水蒸气重整(BESR)反应被认为是一种理想的产氢途径。该方法的产氢效率与催化剂的性质及反应温度密切相关,一般情况下高温可以提升催化剂的产氢效率,但易使催化剂烧结失活,且能耗增加,因此开发低温的高效催化剂是目前研究的重点。本文主要综述了低温催化BESR反应催化剂的研究进展,首先对催化剂的类别进行介绍,分别为单金属负载型催化剂、双金属负载型催化剂和复合类催化剂;然后对影响催化剂活性的因素进行总结归纳,除了活性组分的类别外,载体的性质、活性组分的氧化态以及金属-载体相互作用均对催化剂的活性有显著影响。该综述为系统了解低温催化BESR制氢催化剂提供参考价值。

中国能源作物生产生物乙醇的潜力及分布特点

基于中国后备土地资源潜力,该文分析了在不影响现有粮食和经济作物种植结构的前提下,利用宜耕边际性土地资源发展生物乙醇能源的生产潜力及空间分布。结果显示:长期而言,中国能源作物生物乙醇的总生产潜力在7400×104 t以上;中短期而言,如果仅考虑其中集中连片的土地资源,则可生产生物乙醇2170×104t,约占中国2006年汽油消费量的41.4%;中国生物乙醇产量潜力区域差异悬殊,潜力最大的几个省(区)依次为新疆、甘肃、山东、江西和宁夏。

木质纤维素类生物质制备生物乙醇研究进展

以木质纤维素类生物质为原料制备第二代生物乙醇的研究取得了较大进展,重点阐述了生物乙醇制备过程中的关键问题,包括原料预处理、水解和发酵工艺、各种方法的优缺点比较等,并介绍了我国生物乙醇的发展现状。

全球生物乙醇发展现状、可能影响与我国的对策分析

近年来,全球各国出于加强能源安全、减少温室气体排放和促进农业发展等多方面的考虑,积极鼓励生物液体燃料发展。随着生物乙醇发展规模的迅速扩大,其发展对农产品价格、粮食安全与环境等方面的影响开始凸显,并引起了各国政府和学术界的广泛关注。本文以全球生物乙醇发展为考察对象,在分析全球主要国家生物乙醇发展现状、目标与激励政策以及生物乙醇生产主要原料与技术现状的基础上,重点探讨了生物乙醇发展对农产品价格与环境等方面的可能影响,并提出了为应对生物乙醇发展可能造成的负面影响,我国应采取的政策措施。

从中国玉米生物乙醇发展分析生物能源对粮食安全的影响

本文以玉米生物乙醇为例,采用情景分析法定量分析"生物能源"与"吃饭"的关系。研究表明:(1)设定2020年生物乙醇的产量为1000万吨、1500万吨和2300万吨,玉米生物乙醇占生物乙醇的60%、40%和20%,则9个子情景所需玉米量最多3864万吨,最少560万吨;(2)结合其他玉米需求分析其供需关系,发现9个子情景均未达均衡,最大和最小缺口分别为4249万吨和945万吨,说明玉米生物乙醇的发展对玉米需求造成了影响。如对口粮和其他工业用粮进行更切合实际的预测,则供求情况会有所缓解,所以玉米生物乙醇的发展不会对"吃饭"问题造成太大影响。但若考虑库存和出口则会显得供求紧张。发展粮食能源是一场技术与战略的考验,积极引导技术创新,并保证最基本的粮食需求是未来的出路。

生物乙醇柴油的特性及其在柴油发动机上的应用

含氧燃料乙醇和生物柴油都是重要的生物质燃料,它们与柴油掺混使用可以降低柴油发动机尾气的污染物排放,特别是颗粒物的排放。在分别对乙醇柴油(乙醇和柴油的混合燃料)和生物柴油作为柴油替代燃料的研究进行总结的基础上,介绍了一种新的柴油混和燃料——生物乙醇柴油,即生物柴油-乙醇-柴油三组分混合燃料。综述了有关生物柴油-乙醇-柴油三组分物系的混溶特性和相行为,以及生物乙醇柴油在柴油发动机上应用时的燃料性质及其排放特性的最新研究结果。

木质纤维素类生物质制备生物乙醇研究进展

生物燃料乙醇是可取代石油的可再生新能源。但基于糖和淀粉类原料不能满足生物乙醇生产的巨大需求,各国研究者们越来越关注地球上最丰富的生物资源:木质纤维素类生物质。近年来,以这类原料制备生物乙醇的研究取得了很大的进展,使其产业化、商业化前景更加明朗。重点综述了从木质纤维素类生物质制备生物乙醇的关键工艺:预处理、酶水解和发酵,以及这些工艺当中所采用的不同方法的优点和不足。本文还对发酵过程微生物的选择,发酵过程抑制物及其脱除方法进行了简单总结,并对我国生物乙醇研究的现状与国家政策进行了简单的介绍。

马尾藻发酵生产生物乙醇的两步法糖化预处理

马尾藻是典型的大型褐藻,含有大量的碳水化合物,通过糖化处理后能够用于生物乙醇的发酵生产。研究了马尾藻的两步水解方法,优化了两步水解法中酸水解和酶水解的最适水解条件。试验发现在料液比为6%(w/v),H2SO4浓度1.5%(v/v),时间40 min,温度为120℃的水解条件下马尾藻的第1步酸水解效率可以达到(31.05±0.32)%(w/w)。进一步用海藻酸盐裂解酶进行第2步水解,最适水解条件:料液比5%(w/v)、酶用量0.0025%(w/v)、时间2 h,第2步酶水解后马尾藻的水解效率可以在第1步水解的基础上提高9.68%(w/w)。最终两步法的总水解效率可以达到38%～40%(w/w),达到理论产量的89%。用工业酿酒酵母R1-11对水解液进行发酵实验,在未优化发酵条件的情况下每千克马尾藻生产乙醇60.75 g,当水解液补充1%(w/v)(NH4)2SO4时乙醇的产量可以达到每千克马尾藻生产乙醇91.9 g。

生物乙醇制乙烯初探

原油价格的不断攀升以及生物乙醇的飞速发展已对乙烯产业产生影响,也为乙醇脱水制乙烯技术路线的发展创造了机会。本文初步研究了采用改性HZSM-5催化剂、以生物乙醇溶液为原料制备乙烯。考察了反应温度、乙醇质量空速、乙醇浓度对该反应的影响,得到了优化的工艺条件:反应温度230℃,乙醇质量空速1.5～1.7 h-1,乙醇浓度80～150 g/L,乙醇转化率达到99%以上,乙烯选择性达到98%以上。

橡实淀粉生物乙醇化橡实品种和菌种的筛选

对湖南南岳采集的几种橡实品种的营养成分和发酵性能,以及4种酵母菌对茅栗淀粉发酵的适应性能进行比较。结果表明:12种橡实品种中以茅栗、栓皮栎、多脉青冈和锥栗等4个品种的淀粉含量及单株产量均较高,而单宁含量较低;锥栗和茅栗发酵后的醪液酒精体积分数和淀粉利用率显著高于栓皮栎和多脉青冈(P<0.05),而还原糖含量却相反(P>0.05);安琪耐高温高活性干酵母和南阳混合酵母(1308)与丹宝利高活性干酵母、K字酵母和南阳五号酵母(1300)相比,发酵后茅栗醪液酒精体积分数和醪液残还原糖含量方面具有显著优势(P<0.05),是橡实淀粉生物乙醇化的最优菌种。

木质纤维原料同步糖化发酵制取生物乙醇研究进展

简单介绍了同步糖化发酵及其优势,综述了同步糖化发酵工艺近年来在工艺参数、工艺流程及发酵微生物等方面的最新研究进展,着重介绍了耐高温酵母的选育及其在同步糖化发酵制取生物乙醇中的应用,这有可能成为解决同步糖化发酵工艺中酶解和发酵温度不协调问题的最重要途径。

Ni/KZSM-5催化剂的生物乙醇水蒸气重整制氢催化性能

采用浸渍法制备了Ni/γ-Al_2O_3,Ni/HZSM-5和Ni/KZSM-5 3种负载型催化剂,利用XRD,XPS,BET,NH3-TPD,CO2-TPD和H2-TPR等手段对催化剂的晶相、比表面积、酸/碱性等物化特性进行了表征,并通过固定床反应器对比考察了不同载体的Ni基负载型催化剂对乙醇水蒸气重整制氢的催化性能。实验结果表明:由于HZSM-5的酸性较强,Ni/HZSM-5催化剂不能有效催化乙醇水蒸气重整制氢,主要产物为乙烯;由于KZSM-5具有一定的碱性并有较高的比表面积,Ni/KZSM-5催化剂对乙醇水蒸气重整制氢表现出了较高的催化活性,当反应温度为450℃时,乙醇转化率为100%,氢气选择性达到65.0%,且反应积碳率仅为3.0%;由于载体的碱性较弱,导致产物中含有部分乙烯,降低了氢气选择性,从而Ni/γ-Al_2O_3催化剂的活性低于Ni/KZSM-5催化剂。

生物乙醇的综合利用

介绍了以乙醇为原料的有关工业生产和实验研究情况,阐述了利用生物乙醇代替石油原料可实现的有关过程。重点介绍了乙醇制醚、制丁醇、乙醇胺化反应、氧化反应、脱水制烃类物质、烷基化反应、羰基化和作为燃料使用等方面的应用。其中,以乙醇为原料制取乙基叔丁基醚、乙醇氧化制丙酮、乙醇一步合成2-戊酮等具有一定的前瞻性和现实性,而乙醇氧化制醋酸乙酯、乙醇脱水制乙烯、燃料乙醇等路线都已实现了大型化工业生产规模。

小麦秸秆生产生物乙醇的预处理技术研究进展

对现有生物乙醇制备工艺中小麦秸秆预处理技术进行了综述,对不同处理工艺的技术原理和特点进行了分析和对比,总结了每种方法的优势和不足.在此基础上,提出了麦秸预处理工艺技术的选择原则,即在兼顾技术、经济和环境因素的前提下,采用合理的技术组合,以期达到最佳的预处理效果.

V—P／HZSM-5催化生物乙醇流化床脱水制乙烯的研究

以浸渍法制备的V-P／HZSM-5为催化剂，在自行设计的流化床反应装置上评价了其催化生物乙醇脱水制乙烯的性能，考察了生物乙醇杂质对其使用寿命的影响，并探讨了催化剂的再生性能。结果表明，V—P／HZSM-5在反应原料流速0．1ml／min、反应温度220℃、催化剂用量3g的条件下，可使乙醇转化率和乙烯选择性均在90％以上，且该催化剂表现出良好的催化稳定性和再生性能。