生物喷气燃料制备技术研究进展

为了扩大喷气燃料的原料来源,减少温室气体排放,生物喷气燃料制备技术的开发受到许多国家的重视。生物喷气燃料是用可再生动、植物油或生物质原料生产的喷气燃料,其制备技术主要有4类路线。第一类是以动、植物油为原料,经加氢处理和异构化生产喷气燃料。第二类是以农林废弃物等生物质为原料,先气化生成合成气,再经费-托合成生成合成油,合成油再经加氢改质得到喷气燃料。第三类是以生物质为原料,先经快速热解生成生物油,生物油再经加氢处理生成喷气燃料。第四类是以生物质为原料,通过微生物发酵转化为生物丁醇,生物丁醇脱水生成丁烯,丁烯再经聚合、加氢也可生产生物喷气燃料。生物喷气燃料无硫、无芳烃,是绿色喷气燃料调和组分。

渗透汽化在丙酮-丁醇发酵制备燃料丁醇中的研究进展

20世纪末的能源危机和环境问题促使人们对生物质发酵制备燃料丁醇的探索和研究,其中渗透汽化膜分离技术因其高效、节能、环保、便于和发酵过程耦合等优点,在燃料丁醇制备的过程中发挥着重要的作用.综述了用于生物质发酵制备燃料丁醇过程中的渗透汽化疏水膜和亲水膜的研究进展,对丙酮-丁醇发酵-渗透汽化耦合工艺进行了综述和分析,并对该领域未来的发展趋势进行了展望.

添加表面活性剂改善丁醇萃取发酵性能

研究了各种表面活性剂对丁醇萃取发酵的影响。丁醇发酵中有大量H2、CO2气体生成,生成的气泡携带发酵溶剂产物(丁醇、丙酮)进入萃取液相,促进了水相中发酵毒性产物向萃取液相的移动。研究发现,表面活性剂可以降低气-液膜的表面张力,促使大气泡破碎,从而使发酵产气以较小气泡的形式穿过萃取液相。添加表面活性剂可以强化发酵溶剂产物从水相到萃取相的移除速度,缩短发酵产物在油水两相中达到平衡的时间,有利于提高发酵生产强度。以地沟生物柴油为萃取剂,吐温-80的添加量为质量分数0.140%时,与对照相比(无表面活性剂的萃取发酵),相同发酵时间内萃取相中丁醇体积分数提高了21.2%,总溶剂生产强度也提高了16.5%。

高原低氧环境下含氧燃料对柴油机工作过程的影响

以高原共轨柴油机为研究机型,根据台架试验和发动机结构参数,运用AVL Fire构建其燃用B100(纯生物柴油)和B70N30(体积70%生物柴油+30%正丁醇)的三维CFD模型,并进行验证。利用该模型对比研究了不同海拔氧浓度对发动机燃用不同含氧燃料工作过程的影响规律,并在此基础研究了B70N30耦合EGR对发动机的影响机理。计算结果表明:相比D100(纯柴油),B100和B70N30的缸内局部当量比降低,活性自由基(OH,O)浓度及其缸内分布区域增大,从而导致NO排放升高,但同时使CO生成量峰值减小,Soot和CO缸内分布区域以及排放终值都随大气氧浓度的降低而显著减少;相比B100,B70N30因汽化潜热增大,其NO排放降低,但原子氧的增加导致Soot和CO同时降低;对于B70N30,随EGR率增大,NO大幅度降低,CO显著升高,而Soot因滞燃期延长变化较小。

利用糖蜜发酵生产丁醇菌株的分离筛选及鉴定

高效利用糖蜜产生丁醇的菌株是低成本生产丁醇的基础。本研究从自然环境(牛粪、沼气池、土壤)中筛选具有利用糖蜜产生丁醇能力强的菌株。采样通过玉米培养基富集初筛分离获得12株生产丁醇能力较强的菌株。用8度糖蜜发酵复筛,有2株菌株丁醇产量较高,分别为8.57 g/L和8.45 g/L,丁醇比高达75%。将菌株分别命名为gxzp-5和gxzp-9,经过16S rDNA基因序列同源性分析初步鉴定,2株菌株都为拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)。

原位分离耦合技术制备生物丁醇的研究进展

笔者对吸附法、液液萃取法、气提法、渗透汽化法等提取技术原位分离耦合丁醇进行了综述,并对其分离特性与效果进行了比较。针对目前原位分离耦合发酵制备生物丁醇的应用现状和面临的挑战,并结合本课题组已取得的成果,对原位分离耦合发酵制备生物丁醇的前景进行了展望。

生物丁醇的副产物制备羧甲基纤维素

以玉米秸秆和玉米芯制生物丁醇的副产物为原料制备羧甲基纤维素（CMC），讨论了原料的不同处理方法、碱和醚化剂物质的量之比值以及自制助剂E1#对CMC性能的影响，并用哈克旋转流变仪和傅里叶红外光谱（Fr—IR）对产物进行分析和表征。研究表明以未经过蒸汽爆破处理并经过双氧水漂白处理的玉米秸秆制生物丁醇的副产物为原料制备CMC最为理想；当鲥醚化剂物质的量比值在2．0左右时，CMC产品的黏度较高，当碱／醚化剂物质的量比值在2．3左右时，CMC产品的取代度较高；自制助剂E1#可明显提高CMC的黏度；CMC水溶液的黏度随着剪切速率的增大而降低，表现出很强的剪切稀释性；制得的CMC在1500～1700cm^-1处有羧甲基基团的强吸收峰。得到的CMC产品的理化数据指标为：pH值7．8～8．3；含水率≤6．6％；黏度（2％，25℃）35～6300mPa·s；取代度0．65～1．16。

对新一代生物燃料丁醇的概述

首先介绍了生物丁醇的发展历程,然后介绍了生物丁醇发酵菌种及丁醇的生物合成途径,最后总结了对目前生产生物丁醇存在的问题和解决方案,以期为燃料丁醇的工业化生产提供参考。

汽爆秸秆膜循环酶解耦合丙酮丁醇发酵

利用新型的汽爆玉米秸秆膜循环酶解耦合发酵系统进行了丙酮丁醇发酵的研究,并对使用该系统所导致的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum AS1.132)代谢的变化进行了讨论.在稀释率为0.075h-1的条件下,丁醇的产量为0.14g/g(纤维素+半纤维素),最大丁醇产率达到0.31g/(L-h),溶剂组成为丁醇:丙酮:乙醇65.3:24.3:10.4(体积比),纤维素和半纤维素的转化率分别为72%和80%,使用单位纤维素酶所产生的丁醇量为3.9mg/IU,是分步水解批次发酵的1.5倍.利用该系统使酶解和发酵分别在各自最适的条件下同时连续进行,减少了纤维素酶的用量,有效地解除了酶解产物对纤维素酶的抑制作用,并减轻了溶剂产物尤其是丁醇对微生物活性的影响,延长了发酵周期.

加速发展我国生物航空燃料产业的思考

为了减少温室气体排放,应对欧盟征收碳排放费用,加速发展生物航空燃料产业已引起许多国家的高度重视。各国已成功进行了多次军用和民用飞机采用混合生物航空燃料或生物航空燃料的试飞,但目前仍处于试飞和安全性评估阶段,尚未实现商业化生产。一些国家已经或正在建设生物航空燃料的示范装置/工业装置,所采用的技术一类是两段加氢,另一类是气化合成。其中UOP公司开发的两段加氢技术要解决的技术难点主要是强放热反应会引起催化剂床层温度超标;而简化合成气生产工艺是生物质气化合成生产生物航空燃料的关键所在。未来生物航空燃料工厂的原料和生产技术主要有海藻油两段加氢和生物丁醇转化生产生物航空燃料。加速发展我国生物航空燃料产业的主要问题是原料来源和技术来源。我国三大石油公司建设的麻风树种植基地共240×104亩,全部建成投产后每年可以得到麻风果油64.8×104t,预计2020年我国建设的能源林基地可提供600×104t以上的生物柴油原料,2015年农作物秸秆可达到9×108t,现在的问题是要尽快落实到位;从我国现有技术和新技术开发情况看,利用具有完全自主知识产权的技术还是有条件的。同时,加速发展我国生物航空燃料产业也离不开政府有关部门的重视和支持。

生物柴油制备过程中磷脂及水分含量对脂肪酶的影响

tert-Butanol,as a novel reaction medium,was adopted for lipase-catalyzed trans-esterification of rapeseed oil for bio-diesel production,and the negative effects caused by excessive methanol and by-product glycerol could be eliminated.When the water content reached 2% or phospholipids content was more than 0.1% based on the oil mass,there would be obvious negative effects on lipase LipozymeIM TL and Novozym 435.Combined use of LipozymeIM TL and Novozym 435 was proposed further to catalyze the methanolysis,and the water-resistant and phospholipids-resistant abilities of the lipases could be improved.

生物丁醇萃取剂回收过程工艺条件的优化

萃取剂回收过程是生物丁醇原位萃取发酵工艺的一个重要过程。萃取剂的经济、有效、安全的回收和循环利用是实施生物丁醇原位萃取发酵工艺的基础,本文针对油醇萃取剂的回收过程进行了研究,对油醇萃取剂回收塔进行了优化模拟计算,并提出萃取剂回收塔优化工艺条件为全塔理论级数10个或以上,塔顶操作压力0.025MPa～0.03MPa,塔釜操作温度宜控制在200℃以内。

生物能源固态发酵应用的研究进展

生物能源是改善我国能源结构、实现经济可持续发展的重要途径,其产业化技术的突破将加快以生物质能源替代化石能源的步伐。高能耗、水耗以及大量有机废水等问题严重限制了传统液体发酵的发展前景。近年来对固态发酵原理和应用的研究使得清洁、节能的固态发酵已然成为发酵工业的关注热点。从固态发酵的原理和应用现状方面着重介绍其在生物能源领域中应用的研究进展。

生物丁醇分离技术的研究进展及发展趋势

生物基(正)丁醇是一种重要的化学品和替代燃料,其主要制备途径为糖质底物的丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵。受制于发酵副产物多、溶剂浓度低、产物共沸等因素,传统的生物丁醇分离过程存在分离能耗大、成本高等问题,制约其产业化制备。为解决生物丁醇分离的技术瓶颈,近年来,应用新型分离技术实现与ABE发酵过程的耦合成为研究的热点。本文综述了生物丁醇分离技术的最新研究进展,讨论了基于汽液平衡、相转移、膜分离技术等新型分离方式的技术特点;并针对多级分离级联系统开发、面向终产物的精馏技术的新趋势、新特点进行剖析和讨论。随着分离技术的发展和进步、生物炼制工艺开发和集成,生物丁醇的制备成本可望进一步降低,提升市场竞争力。

生物滴滤塔处理正丁醇废气的研究

实验分别采用清水吸收法和生物滴滤法处理模拟正丁醇废气,结果表明,在实验工况条件下,清水吸收的净化效率随进口浓度的增加而增加,净化效率可达99%,最佳液气比为2.1L/m3;生物滴滤塔的净化效率随着进气流量、液体流量和进气浓度的增加而降低,当进气流量<1.0m3/h时,其对降解效率的影响较小。

生物丁醇研究现状及进展

生物丁醇是具有特有优势的新生代生物能源,有着巨大的发展潜力。论述了生物丁醇在国内外的研究进展,介绍了丁醇作为新型生物燃料的优势,并对生物丁醇的发展前景进行了展望。

生物油模型化合物催化共裂解制烃的研究

以愈创木酚为生物油模型化合物,正丁醇为共裂解物,利用GC-MS等方法研究了共裂解产物中的有机物含量、油相产物的热值和含水量,分析了共裂解物原料比和原料含水量对共裂解反应的影响,探究了以愈创木酚为代表的生物油模型化合物的催化共裂解机理。实验结果表明,共裂解法可提高油相产物的品质及烃类收率,当m(愈创木酚)∶m(正丁醇)从2∶1降至1∶2时,油相产物中含氧化合物相对含量(w)从35.7%降至12.7%,但烃类总收率从19.5%降至15.0%,油相产物热值最高为43.1 MJ/kg、含水量(w)从2.73%降至0.91%。共裂解物的烃类总收率随原料含水量的增大而快速降低,油相产物中的含氧化合物含量逐渐增大,品质快速下降。生物油高含水量是阻碍生物油通过共裂解法提质改性的主要原因。

丁醇生物发酵的研究进展

考虑到石油资源的有限性和环境保护问题,生物燃料已经为许多国家高度重视。丁醇是一种新型的生物能源,在替代汽油作为燃料方面具有许多优良特性,对近年来丁醇生物发酵方面的研究进展做了简要介绍。

绿色生物制造

介绍了生物经济与绿色生物制造的概念以及二者之间的关系,分析讨论了生物制造在国际上的发展现状和趋势,结合我国国情讨论了我国经济社会发展对绿色生物制造的迫切需求,指出了绿色生物制造将在未来经济社会发展中起到重要作用,并围绕生物质高效利用制备乙醇和丁醇、油脂原料生物炼制制备燃料与增塑剂以及低值生物质资源高值化三大方面,详细介绍了其背景、发展趋势及团队成果。

丁醇发酵耦合渗透气化分离技术研究进展

对国内外丁醇发酵过程中常用的发酵技术、渗透汽化膜材料的选择、发酵耦合渗透汽化分离技术的研究进展进行了综述,并分析了渗透汽化技术目前存在的问题及今后的发展前景。