渗透气化技术在燃料乙醇生产中的应用

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1、渗透气化技术在燃料乙醇生产中的应用链接：www.china-nengyuan.com/tech/95239.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com渗透气化技术在燃料乙醇生产中的应用1211江冠金，陈翠仙，张庆武，张鹏霞(1.山东蓝景膜技术工程有限公司，山东泰安271021；2.清华大学，北京100084)摘要：从乙醇的生产工艺出发，以其中能耗最大的分离工艺为着眼点，提出采用渗透气化技术是解决能耗的有效途径，列举了国内外在这方面研究和应用的一些成果。燃料乙醇是指对浓度为95%左右的食用乙醇或工业乙醇经脱水、变性后，水体积小于0.5%的无水乙醇。燃料乙醇除具有替代车用燃料

2、的功能外，还具有用作汽油辛烷值改进剂和增加汽油氧含量以减少汽车尾气中的CO、烃类污染的功能，同时还由于其来源于生物质，属于可再生资源，被称为“绿色能源”。对于缓解目前的能源短缺，减少空气污染，调整我国农村地区的产业结构具有非常重大的现实意义。目前，我国政府已经开始大力推动燃料乙醇研究计划，在河南、吉林和黑龙江等粮食主产区已经有几个大型燃料乙醇生产基地建成投产。在我国，燃料乙醇的生产方法跟国外相比还比较落后，生产成本高，燃料乙醇生产企业要大量依靠政府补贴，因此，探索新的生产方法，降低生产成本成为燃料乙醇生产中面临的重要课题。1燃料乙醇的生产工艺乙醇的生产方法可概括为两大类：发酵法和化学合成法。

3、化学法以化石原料为源头，由于化石原料为不可再生资源，该方法的大规模应用受到限制。我国乙醇生产以发酵法为主。按生产原料的不同，发酵法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以及用工厂废液生产乙醇等。淀粉质原料发酵法是我国生产酒精的主要方法。该法是以玉米、木薯等农副产品为主要原料，对其中的淀粉成分进行液化发酵制得。具体工艺流程如图1所示。该工艺过程中的醇-水分离过程(包括蒸馏和提纯过程)是整个生产过程中能耗最大的过程，不但决定了产品的产率和质量，也直接影响到生产的成本。我国燃料乙醇价格之所以远远高于巴西等燃料乙醇生产大国，分离过程能耗过大、收率低及污染大是主要原因之一。1.

4、1母液蒸馏过程经酵母菌把糖转变成酒精后，在成熟发酵母液内除含有酒精和大量水分外，还含有固形物和许多杂质。蒸馏就是经过粗馏和精馏，取得合乎规格的酒精，同时得到副产物杂醇油，排出大量的酒糟。母液的蒸馏工段是能耗最大的工段，因此酒精生产降低能耗的关键就在于如何降低蒸馏段的能耗。除了调控好工艺本身的参数，如控制好进醪、供汽、冷却水量，采用最佳回流比，采用最适塔板数，合理增大板间距和汽速，运用夹点技术进行诊断调优等，研究实践表明：差压蒸馏、热泵蒸馏、热耦合蒸馏等更能明显降低蒸馏段的能耗，显著降低生产成本。1.2提纯过程蒸馏合格的酒精需要进一步脱水并添加改性剂才能做燃料乙醇。脱水技术是生产燃料酒精的关键

5、技术之一。发酵得到的酒精醪液经普通精馏可得到接近乙醇-水恒沸浓度的酒精产品，其体积分数为95.5%。而燃料乙醇要求酒精的体积分数为99.8%，需用特殊脱水技术才能获得合格产品。目前脱水技术分为传统技术、改良传统技术和非传统技术3类：页面1/3渗透气化技术在燃料乙醇生产中的应用链接：www.china-nengyuan.com/tech/95239.html来源：中国新能源网china-nengyuan.com传统技术有真空蒸馏法和三元蒸馏法(或称恒沸精馏法)。真空法对设备的要求高，运行费用昂贵；三元法引入的第三组分苯或环己烷等对人体有害，苯是一种公认的致癌物，环己烷的毒性也受到人们的怀疑，并

6、且该方法能耗高[7000~8000kJ/L(乙醇)]。传统改良技术即是在蒸馏段提到过的热泵和差压技术，在恒沸精馏等传统技术中应用热泵或差压，两者都可显著提高蒸汽的利用率，达到节能的效果。非传统技术主要包括超临界和亚临界提取技术、吸附脱水技术、超声波与沸石吸附相结合技术、加盐萃取技术及渗透气化新技术等。2渗透气化膜技术在燃料乙醇分离工艺中的应用现状渗透气化技术是一种新的膜分离技术，具有不需要引入第3组分，设备结构简单，单级分离效率高、无污染、耗能低等特点受到青睐。渗透气化技术特别适用于有机物-水体系分离，不仅在传统的大量有机物溶剂中脱除微量水领域(对应采用透水膜)具有很大的优势，在从大量水中抽

7、提少量有机物溶剂领域(对应采用透有机物膜)同样显示出很大的优越性，因此特别适合应用于燃料乙醇的制备，可以直接将乙醇发酵母液处理得到无水级的乙醇，是未来燃料乙醇生产的发展方向。围绕着渗透气化技术如何应用于燃料(无水)乙醇的生产，国内外学者都做了大量的工作，获得了很多的宝贵经验。尤其是国内的研究者，紧追国际上的同行，在科研条件较差的条件下，仍然取得了很大的成绩，取得了比较多的成功案例。2.1渗透气化透水膜技术渗透