iogen公司利用纤维素生物质生产乙醇的示范加工过程

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1、Iogen公司利用纤维素生物质生产乙醇的示范加工过程2013-6-171环球科学2007-2231.纤维素类物质开发燃料乙醇的简况在利用纤维素（指作物秸秆、牧场草、稻草和木本类植物等）为原料生产燃料乙醇方面，目前国外技术产业化进展较快的单位有加拿大艾欧基（Iogen）公司、美国BC International公司、美国Arkenol公司、西班牙Abengoa公司等。国内则为华东理工大学、河南南阳天冠集团、中粮生化能源黑龙江（肇东）公司，安徽丰原集团和中国科学院过程工程研究所等单位。4表1. 2008年4月我国燃料乙醇生产企业简况 单位：万吨/年52.Iogen公司——利用纤维素生物质

2、生产乙醇62.1引言Iogen公司（IogenCorporation）创建于20世纪70年代，位于安大略省（Ontario）的渥太华（Ottawa），是加拿大一流的私营生物技术企业之一。Iogen公司拥有世界上最先进的纤维系乙醇制造技术,以及造纸、纺织和畜牧饲料的工业用酶制造技术，尤其是在原料预处理、酶技术和发酵工艺方面占据领先地位。其纤维素酶生产线已经开始为纤维素乙醇示范工厂提供酶制剂。Iogen公司使用酶法水解处理生物质，继而采用蒸馏生产出纤维素乙醇。酶技术是该公司创新的关键领域之一。7引言艾欧基公司将混入加拿大石油公司加油站的汽油中向外销售，这标志着加拿大在纤维乙醇燃料商业化生

3、产方面走在了世界前列。乙醇被认为是最有可能替代汽油等化石能源的可再生能源之一。不过对于以玉米和小麦等谷物为原料的乙醇来说，燃烧时能提供的能量和制造时需要耗费的能量一样多，从而使人们对乙醇的应用前景产生怀疑。而纤维乙醇燃料则是以稻草和木屑为原料，这使它在能量的净产出方面令人不容置疑。这一技术性改变得益于艾欧基公司在生产中使用了朝鲜战争期间发现的一种酶。这种酶的腐蚀能力强，能轻易破坏帐篷和衣服，当时军队把这种酶称作“皮肤病酶”（JUNGLEROT）。8Iogen公司用加酸爆破预处理和酶水解工艺，已在加拿大渥太华建立了日加工麦秆量40吨的生产示范装置（年产乙醇约3000吨），生产1吨酒精消

4、耗4.3吨麦秆，成本约513美元/吨，比玉米酒精高20％左右。壳牌石油公司已向Iogen公司投资4600万美元开发年生产20万吨乙醇的新型设备，预计2008年投入使用。引言92.2纤维素生物质生产乙醇的优势利用纤维素生物质生产乙醇比用淀粉或蔗糖困难得多，这限制了其商业化进程，然而其仍有一些优势：纤维素来源广泛，可大量获得，并可比其他的一些原料生产出更多的乙醇。大多数纤维素生物质与其他工业应用没有竞争，不会产生价格上的压力。利用纤维素生物质生产乙醇最大的优势，就是生产和使用过程不会增加温室气体的排放量。利用纤维素生物质为原料生产乙醇，不会净消耗化石燃料。由于玉米、甘蔗和甜菜中也含有5%

5、~15%的纤维素和半纤维素，所以研究纤维素转化技术势必提高乙醇的产量，同时也可降低加工过程废弃物的排放。不与人争粮，不与粮争地103.过程概述流程整合大型程序设计包括节能热集成，水回收，共生产品的生产，使整个过程高效并经济。Iogen公司在其纤维素乙醇工厂示范规模中已成功验证这些改善措施。11CompanyLogo3.1举例：图2.Iogen公司利用小麦秸秆生产酒精的加工过程示意图这是一个利用小麦秸秆日产2000加仑乙醇的典范工厂，正常运转时，可日产17万加仑乙醇。123.2原料的选择总固形物单位：原料纤维素淀粉木糖阿拉伯糖木质素灰分蛋白质大麦秸秆40820161281688264小

6、麦秸秆4559165252048364小麦谷壳391142003616012133柳枝草3993184381834854玉米秸秆4083128351276081枫木5004150527666松木648133143200213原料的选择蛋白质预处理后可充分降解不能被经济的回收，灰分含量太高会对设备产生影响，淀粉可以很容易的分解成葡萄糖，并且可增加乙醇产量。Iogen公司使用的原料是一些农业残留物（如稻草、干草）以及草之类的能源作物。143.3预处理Iogen公司预处理的基础设施是蒸汽喷发装置。在Iogen的实验工厂，成捆的小麦秸秆经过切割和碾磨后转入到预处理反应器。向反应器中通入高压蒸

7、汽和0.5%~2%的硫酸，使温度达180~260℃，原料在这种条件下维持0.5~5min，随后蒸汽的压力迅速下调。原料经过预处理后，其纤维结构受到破坏，呈深褐色泥状，有甜味。不同的原料，在反应器中处理的时间各不相同，但是其他大多数的操作条件维持恒定。153.4纤维素酶的生产许多微生物都会产生纤维素酶，但最适合于水解纤维素的酶来自于木腐真菌——木霉。木霉是高度好氧菌，在整个发酵过程中要不断鼓吹恒定的氧气或空气，以保持好氧的环境。发酵周期大约为一周，发酵结束后