试析用于乙醇脱水的生物质吸附性能实验研究

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1、天津大学硕士学位论文用于乙醇脱水的生物质吸附性能实验研究姓名：常华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁希钢20030101摘要具有较高乙醇浓度的乙醇/水混合物存在共沸组成，因此乙醇的脱水在乙醇工业生产的能耗中占有很大的比例。在生物质发酵法制乙醇过程中，若将作为发酵原料的生物质用作吸附剂进行选择性吸附脱水制无水乙醇，由于吸附剂经吸附后可直接用于发酵，不必再生，因而有可能大幅度降低能耗，这对于降低乙醇生产成本，特别是对燃料乙醇的生产具有重要的意义和价值。本文对生物质吸附剂气相选择性吸附脱水制取无水乙醇工艺过程进行实验研究，设计了小试规模的固定床恒温吸附塔，

2、塔内径为25mm，有效装填高度为90cm，进料为乙醇浓度为93.4%wt的乙醇/水混合物气体。考虑到我国有丰富的稻谷资源，以稻谷为原料发酵制乙醇具有十分良好的前景，木研究主要针对以稻谷粉为吸附剂进行研究，同时也研究玉米粉的吸附性能，以进行比较。实验主要是在不同气速、温度、床层高度、吸附剂种类、吸附剂粒度的条件下，分别测量吸附塔的透过曲线、不同床层位置的温度曲线、压降曲线以及吸附剂的生产能力，并进行实验数据的分析和比较。同时根据吸附剂对纯乙醇的吸附性能，推测对乙醇/水混合气的吸附选择性。实验得出的结论是:在操作温度89℃下，105℃烘干5小时的稻谷粉和玉米粉均能

3、得到99.5%wt乙醇的产品;若定义99.5%wt乙醇浓度为透过点，稻谷粉和玉米粉的吸附生产能力为0.2256-0.0915g乙醇/g吸附剂，对水的吸附能力为0.0159-0.0065g水/9吸附剂;相同烘干条件下，与玉米粉相比，稻谷粉具有较好的吸附性能;吸附剂对纯乙醇吸附量甚微，以此推断以上吸附剂对水具有良好的吸附选择性。因此采用生物质吸附脱水制无水乙醇具有工业应用前景。关WK燃料乙醇;乙醇脱水;玉米粉;稻谷粉;吸附ABSTRACTAsthereexistazeotropiccompositionforhighconcentrationethanol/wat

4、ermixture,ethanoldehydrationconsumesamajorpartofenergyinanethanolproductionprocess.Ifinadistillerthebiomassrawmaterialforfermentationisusedfirstlyasadsorbentinaselectivegaseousadsorptionoperationforethanoldehydrationbeforebeingsentforfermentation,astherewillbenoneedforadsorbentregen

5、eration,significantenergysavingcouldbeexpected,leadingtoproductioncostreduction,whichmaybeofgreatimportanceforfuelethanolproduction.Thisdissertationaimsatexperimentalinvestigationontheadsorptiveprocessforethanoldehydrationwithbiomassasadsorbent.Abenchtestscaleapparatuswithacolumnof2

6、5mminnerdiameterandof900mmpackedableheightforfixedbedadsorptionwasdesignedtoperformtheexperiments.Thefeedisavapormixtureofethanolandwaterwithanethanolconcentrationof93.4%wt.Asourcountryisrichinpaddyresources,whichisverypromisingrawmaterialoffermentationforethanolproduction,thepaddym

7、ealischosenasadsorptivebiomassinourstudy.Forcomparisonreason,cornmealisalsotestedasanadsorbent.Theexperimentswereperformedtomeasurethebreakthroughcurveswith99.5%wtethanolasbreakthroughpoint,temperaturedistributioncurves,pressuredropcurvesandfinallytheadsorptivecapacitiesoftheadsorbe

8、ntsundervariouscond