生物质炼制工程科学问题——生物质抗渗流屏障的提出.pdf

《生物质炼制工程科学问题——生物质抗渗流屏障的提出.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、技术讲座生物质炼制工程科学问题生物质抗渗流屏障的提出陈洪章隋文杰(中国科学院过程工程研究所生物质炼制工程北京市重点实验室，北京100190)doi：1O3969lj．issn1674·0319201503008生物质炼制是学术界和产业界共同关注的热点问题。由于缺乏适用于复杂固相物料的生物质炼制工程理论基础，迟迟难以突破生物质产业的技术经济瓶颈。基于多年对生物质固相物料传质问题的研究，归纳出生物质炼制工程共性关键科学问题——生物质抗渗流屏障。在生物质抗渗流屏障理论指导下，解析了汽爆破解抗渗流屏障的作用机制，构建出以汽爆为核心的高效集成创新的生物质炼制产业化示范技术体系。作者简介

2、陈洪章，中国科学院过程工程研究所研究员，博士生导师，生化工程国家未来人类的竞争不仅是能源的竞主要原料基础，通过各种转化技术和化重点实验室副主任，生物质炼制工程北京市重点实验室主任。争，更是资源的竞争。社会和人类的进学加工过程的结合，综合利用原料各组E-mail：hzchcn@ipe．ac．cn步要求以石油炼制为主的“黑金时代”分和中间产物，来炼制生产液体燃料与向生物质经济的“绿金时代”发展。世大宗化工产品的新型工业模式，是建立界各国都制定了生物质产业发展的战略新型巨大生物质产业最有希望的技术路目标，美国计：~1J2020年使生物基能源和线。美国、欧盟等已投入巨资进行大规产品达

3、到能源总消费量的25％(2050年达模战略技术开发。到50％)；欧盟委员会提出，~J2o2o年，木质纤维素类可再生资源是由纤维运输燃料的20％将用燃料乙醇等生物燃料素、半纤维、木质素等相互交织、结构替代㈣。在世界各国对生物质资源倍加复杂的功能超分子体，与煤、石油等化重视的背景下，生物质炼制，被认为是石资源相比，结构更加复杂，难以经济解决环境和能源问题、实现人类可持续降解为单一组分进行有效转化利用。本发展和生态文明的有效途径。它是一种文中的生物质特指木质纤维素类生物质以丰富木质纤维素类生物可再生资源为原料。实现其炼制的首要关键步骤是在www．biobusiness．corn．c

4、nI2015．03(5月)．I69四讲座保持原料中大分子物质原有特点的基物理、化学和生物作用的天然屏障，研究忽略了生物质复杂固相物料内的础上，从原料组成的结构差异出发，从致密的细胞壁结构到疏水性表皮组传质问题，包括流体介质和微生物在建立创新的选择性结构拆分方法以获织，这些化学组成和结构特征影响固体结构内的赋存状态、运移路径和得高纯度的各组分。从高效性、清洁炼制过程中介质的传递和反应过程。流固耦合作用，以及在炼制过程中传性、经济性、普适性等方面评估，汽如果将原料自身化学组成及界面特性质规律的变化、限制因素和对炼制效爆技术，是实现原料组分拆分的最佳对介质吸附和反应的影响定义为生物

5、率的影响(图1)。在生物质汽爆炼预处理方法④一，是生物质炼制过程质炼制本征反应屏障，将原料固相结制过程中，无论是汽爆前干物料的复的关键技术。它是将复水后的原料用构对介质中流体运动及热质传递的影水过程、汽爆预处理，或是酶解和发饱和蒸汽或高压气体处理一定时间响定义为生物质炼制工程传递屏障，酵等生物转化过程，亦或是可溶性成后，瞬间降至常压的过程。汽爆过程那么本征反应屏障和工程传递屏障共分的提取分离等，都涉及复杂固相物中热化学作用和物理撕裂作用能够破同决定了生物质炼制的效果。因此，料的传质问题。如果将目标分予坏细胞壁木质素一碳水化合物的复合生物质炼制的根本问题就是：认知其到达作用位点

6、后的反应行为作为理论结构，提高原料致密结构的多孔性，在炼制过程中各种物理化学和生物方得率的衡量标准，那么目标分子能否利于后续组分的分离利用。随着法如何破解这些屏障，以及这些抵抗到达且如何到达作用位点的传质行为对汽爆技术、工程工艺一体化和产业反应和传质的屏障如何抑制外加炼制则决定实际得率和过程效率。因此，作用。简言之，生物质炼制的本质就化放大等方面研究的深入，已建立了复杂固相物料内传质过程是生物质汽是深入认知固相物料和外加介质(气以汽爆及其组分分离技术为核心的生爆炼制的限速步骤。体、液体及微生物)之问的博弈关物质炼制技术平台。基于此平台，开生物质多样性、多组分、多尺度系，从而实

7、现人为优化和调控进程达发了一系列经济高效的生物质汽爆炼的固体结构，固体物料内多种流动方到强化炼制效率的目的。制过程，获得了生物基能源、材料和式和复杂流动特性，固体结构和流体化学品等众多产品，使生物质汽爆炼运动之间耦合作用，使传统化工理论1生物质炼制工程面临问题制成为学术界与产业界共同关注的热在解决此类传质问题时存在局限性。——生物质复杂固相物料内传质对于单纯传质过程，主要依据FICK定在对生物质汽爆炼制体系的长对于生物质炼制过程本征问题的律建模分析，以固体物料各向同性和期研究和实践中，笔者发现制约其大研