01第一章生物质原料处理过程与设备

生物质制备生物乙醇醇实验报告生物质制备生物乙醇实验报告一、实验目的本次实验旨在探究利用生物质制备生物乙醇的可行性和最佳工艺条件，为开发可持续的生物能源提供实验依据。

二、实验原理生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。

通过预处理、酶解和发酵等步骤，可以将生物质中的碳水化合物转化为可发酵糖，进而发酵生成生物乙醇。

预处理过程旨在破坏生物质的结构，提高后续酶解的效率。

酶解则是利用纤维素酶和半纤维素酶将纤维素和半纤维素分解为葡萄糖和木糖等单糖。

发酵阶段，微生物（通常为酿酒酵母）在适宜的条件下将单糖转化为乙醇和二氧化碳。

三、实验材料与设备（一）实验材料1、生物质原料：玉米秸秆2、酶制剂：纤维素酶、半纤维素酶3、微生物：酿酒酵母4、化学试剂：硫酸、氢氧化钠、葡萄糖标准品等（二）实验设备1、粉碎机2、高压灭菌锅3、恒温培养箱4、摇床5、气相色谱仪6、分光光度计四、实验方法（一）生物质预处理将玉米秸秆粉碎至一定粒度，用稀硫酸在一定温度和时间下进行预处理，然后用氢氧化钠中和至中性。

（二）酶解将预处理后的生物质加入适量的纤维素酶和半纤维素酶，在一定温度和 pH 值下进行酶解反应。

（三）发酵将酶解液过滤，调整糖浓度，接入酿酒酵母，在一定温度和通气条件下进行发酵。

（四）分析检测1、采用 DNS 法测定酶解液中的还原糖含量。

2、使用气相色谱仪测定发酵液中的乙醇浓度。

五、实验结果与分析（一）预处理条件对生物质结构的影响不同的预处理温度、时间和硫酸浓度对玉米秸秆的结构破坏程度不同。

经过优化，发现预处理温度为_____℃，时间为_____小时，硫酸浓度为_____%时，能够较好地破坏生物质的结构，提高后续酶解效率。

（二）酶解条件的优化研究了酶用量、温度、pH 值和反应时间对酶解效果的影响。

结果表明，在酶用量为_____g/L，温度为_____℃，pH 值为_____，反应时间为_____小时的条件下，酶解液中的还原糖含量最高。

P R O G R E S S化学进展I N C H E M I S T R YD O I : 1 07 5 3 6 / P C 1 3 0 6 0 2预处理技术在生物质热化学转化中的应用1? 2 1刘华敏马明国刘玉兰( 1 . 河南工业大学粮油食品学院郑州 45 000 1 ; 2 . 北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京 1 0 0 0 83 )摘要随着化石燃料的不断消耗和气候的变化 , 生物质能作为一种可再生能源越来越受到关注。

生物质可以通过生物法和热化学法转化成有用的燃料 , 热化学转化技术因其可以将生物质高效地转化生成气体、液体和固体燃料使其占有主导地位。

对生物质进行预处理可以改变其物理化学特性 , 并且这些改变影响着后期热化学转化生物质产品的品质和收率。

本文综述了生物质预处理技术在热化学转化技术方面的应用进展。

对生物质进行烘焙预处理改变其可磨性 , 疏水性。

生物质热裂解之前对原料进行脱灰分减少了生物质中的灰分 , 改变了生物质热裂解液化的产品分布。

预处理液化相对直接高压液化生物油收率大大提高 , 同时最优化反应温度也大大降低。

关键词预处理气化热裂解液化中图分类号 : O 64 2? 3 ; T K 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1 005281 X ( 2 014 ) 01020311A p p l i c a t i o n s o f P r e t r e a t m e n t i nB i o m a s s T h e r m oC h e m i c a l C o n v e r s i o nT e c h n o l o g y 1? 2 1L i u H u am i n M a M i ngguo L i u Y ul an( 1 . C ol l e ge of F o od S c i e nc e a n d T e c h nol og y , H e na n U n i v e r s i t y of T e c hno l ogy , Z h e ngz ho u 45 00 01 , C hi na ; 2 .B e i j i ng K e y L a bo r a t or y of L i g noc e l l ul os i cC he m i s t r y , B e i j i ng F or e s t r y U n i ve r s i t y , B e i j i n g 10 0083 , C hi n a )A b s t r a c t W i t h t he i nc r e a s i n g c o n s um pt i on of f os s i l f ue l s a nd t he gr ow i ng c onc e r ns a b out c l i m a t e c ha ng e ,b i om a s s i s dr a w i ng i nc r e a s i ng a t t e nt i on a s a r e ne w a bl e e ne r gy s our c e due t o i t s a dva n t a ge s o f r e ne w a l a nda bu nda n c e . B i o m a s s c a n be c onv e r t e d i n t o e n e r gy us i ng bi oc he m i c a l a nd t h e r m oc he m i c a l pr oc e s s e s ,b ut t h et he r m oc h e m i c a l c on ve r s i on t e c h nol og y f i n ds i t s dom i n a nc e be c a u s e o f hi g h e f f i c i e nt c onve r s i o n t o ga s , l i qui da nd s ol i d pr odu c t s und e r t h e r m a l c o ndi t i o n s .B i o m a s s pr e t r e a t m e nt c a n a l t e r t h e p h ys i c a l f e a t ur e s a nd c he m i c a lc om p os i t i o n / s t r uc t ur e o f l i gnoc e l l ul os i c m a t e r i a l s . T he p r e t r e a t m e n t s t e p ha s a s i gni f i c a nt i nf l ue n c e on t he qu a l i t ya nd yi e l d of p r o duc t s obt a i ne d f r o m t he r m oc he m i c a l c onve r s i o n bi om a s s . I n t h i s r e vi e w , w e di s c u s s t h ea pp l i c a t i on s of va r i ous pr e t r e a t m e nt m e t ho ds i n t he bi om a s s t he r m oc he m i c a l c onv e r s i on , i nc l u d i ng t or r e f a c t i ona nd ga s i f i c a t i on , pr e t r e a t m e nt a nd bi o m a ss py r o l y s i s , p r e t r e a t m e nt a nd bi om a s s l i q ue f a c t i on . T or r e f a c t i oni m p r ove s t he h ydr oph obi c i t y a nd g r i n d a bi l i t y c h a r a c t e r i s t i c s of bi om a s s m a t e r i a l s . W a t e r o r a c i d w a s hi ngp r e t r e a t m e n t c a n r e m o ve m e t a l i o n s f r om b i om a s s a nd t he c h a ng e i n pr oduc t s di s t r i but i on d ur i n g t he bi om a s sp yr o l y s i s i s m o r e o b vi ous . B i om a s s p r e t r e a t m e nt a nd l i que f a c t i on c a n i nc r e a s e t he bi ooi l yi e l d a nd de c r e a s e t h eo pt i m um r e a c t i on t e m p e r a t ur e c om pa r e d t o t he unt r e a t e d bi om a s s l i q u e f a c t i on e xpe r i m e n t s .K e y w o r d s pr e t r e a t m e nt ; ga s i f i c a t i o n ; p y r o l y s i s ; l i qu e f a c t i on收稿 : 2 0 1 3 年 6 月 , 收修改稿 : 2 0 1 3 年 9 月 , 网络出版 : 2 0 1 3 年 1 2 月 2 5 日国家自然科学基金项目 ( N o . 3 1 0 7 0 5 1 1 ) 和河南工业大学博士基金 ( N o . 2 0 1 3 B S 0 1 8 ) 资助T h e w o r k w a s s u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a ( N o . 3 1 07 0 5 1 1 ) a n d t h e D o c t o r R e s e a r c h F u n d o f H e n a n U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ( N o . 2 0 1 3 B S 0 1 8 )? C o r r e s p o n dingauthoremail:******************* o mh t t p : / / w w w . p r o g c h e m . a c . c n P r o g r e s s i n C h e m i s t r y , 2 0 1 4 , 2 6 ( 1 ) : 2 0 3 ~ 2 1 3R e v i e w 化学进展C o n t e n t s 产品的收率和品质 , 同时也产生了一些新技术和新1 I nt r o du c t i o n 工艺。

生物质颗粒机原理
生物质颗粒机是一种将生物质材料（如木屑、秸秆、花生壳等）转化为颗粒燃料的设备。

其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 原料预处理：首先将生物质原料进行粉碎，使其颗粒大小适合后续加工。

通常可以通过物理方法（如破碎机或剪切机）进行。

2. 粉碎物料调湿：将粉碎后的生物质原料加水进行调湿，使其湿度适合后续加工。

湿度的调节会影响颗粒机的成型效果和能耗。

3. 成型压制：将调湿后的生物质原料送入颗粒机的压制腔，利用机械压力将原料压制成颗粒。

颗粒机压制腔通常由辊轮和模板组成，通过辊轮的旋转运动和模板的挤压作用，将原料压制成颗粒。

4. 压制过程中加热：在压制的过程中，有些颗粒机通过加热装置给原料加热，一方面可以提高颗粒的密度和硬度，另一方面可以使颗粒内部的水分蒸发，以利于颗粒的燃烧。

5. 冷却和筛分：颗粒机将压制成型的颗粒送入冷却器进行冷却，以防止颗粒过热和粘结。

然后，颗粒会通过振动筛进行不同尺寸的筛分，以获得符合要求的颗粒燃料。

6. 包装和存储：经过冷却和筛分后，颗粒燃料会被送到包装机进行包装，并暂时存放在合适的存储设施中，等待销售或使用。

通过以上步骤，生物质颗粒机成功将生物质原料转化为高效、易于储存和运输的颗粒燃料，广泛应用于生物质能源领域。

生物质高温气化炉运行流程
1. 原料准备
- 收集和储存生物质原料,如林木残渣、农作物秸秆等
- 对原料进行预处理,如切碎、干燥等,确保适当的粒度和水分含量
2. 原料供给
- 通过给料系统将预处理后的生物质原料均匀地输送至反应器
3. 预热与热解
- 在反应器内,生物质在无氧或缺氧条件下首先发生预热和初步裂解 - 裂解产生可燃性气体、炭黑以及少量焦油和灰分
4. 气化反应
- 随着温度的进一步升高,达到气化温度(通常在700-1200℃之间) - 在高温下,炭黑与气化剂(如空气、氧气或水蒸汽)发生气化反应
- 生成一种可燃性合成气,主要成分为一氧化碳(CO)、氢气(H2)和一些其他气体
5. 气体净化
- 合成气需要经过净化处理,去除焦油、灰尘和其他杂质
- 常用的净化方法包括旋风分离器、袋式过滤器和催化剂净化床
6. 能量利用
- 净化后的合成气可以用于发电或其他能量利用途径
- 通常合成气会输送至燃气轮机或内燃机发电
- 也可以用于合成化学品、液体燃料或供热等其他用途
7. 残渣处理
- 气化过程中产生的固体残渣(主要是灰分)需要进行妥善处理或利用
- 可用于施肥或建材等领域,具体取决于其成分和性质
8. 监控与控制
- 整个运行过程需要持续的监控和控制,以确保安全高效运行
- 包括温度、压力、气体成分等参数的实时监测和调节
9. 维护与保养
- 定期对设备进行检查、维护和保养,预防故障发生
- 更换耗材,如过滤材料、催化剂等
生物质高温气化炉运行流程包括原料预处理、气化反应、气体净化以及合成气利用等多个环节,需要精心设计和严格控制,以实现高效、清洁的能源利用。

（根据筛孔大小不同分，孔径由上至下变小）生物工程设备考试重点第一章 生物质原料处理过程与设备一、生物质原料的筛选除杂设备1、夹杂物大体上分三类：①纤维性较长的物质 ②颗粒状物质 ③铁磁性物质 （填）2、根据麦粒横截面积大小，将筛选除杂设备分为：粗选设备、精选及分级设备（1）粗选设备：①大麦粗选机 特点：振动筛，分为风选、三级振动筛、平面筛②磁力除铁器 分离组成：永久磁铁、电磁铁 磁铁分离方法：永磁溜管（平板磁铁分离器）、永磁滚筒 （旋转式）（2）精选及分级设备（生物设备）①精选机：精选适用于颗粒状物料，按颗粒长度分级。

精选机理：利用带有袋孔（窝眼）的工作面来分离杂粒物料，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。

大麦分级 根据腹径大小分为三级：Ⅰ：＞2.5mm Ⅱ：2.2~2.5mm Ⅲ：＜2.2mm （饲料）一般选择＞2.2mm 以上制大麦（即Ⅰ、Ⅱ级）②分级设备 平板分级筛、圆筒分级筛 （简单知道）二、生物质原料的粉碎设备1、机械粉碎的5种形式（5种粉碎力）：挤压、冲击、研磨、剪切和劈裂。

（填）2、粉碎设备①锤式粉碎机 作用力：冲击力、挤压力、研磨②盘磨机 作用力：研磨、剪切③球磨机 作用力：转机、研磨④辊式粉碎机 作用力：挤压、剪切和研磨。

物料一般麦芽、大米较多类型：两辊式粉碎机、四辊式粉碎机、五辊式粉碎机（前三个辊为光辊，后两个为丝辊）、六辊式粉碎机（三对辊筒，前两对为光辊，后一对为丝辊）⑤湿式粉碎机 根据是否加水，分为干法粉碎和湿法粉碎三、生物质原料固体间的混合1、固体混合的机理：①对流混合：固体粒子的循环流。

②剪切混合：粒子间相互滑动和撞击产生。

③扩散混合：存在状态不同而产生的局部混合作用。

2、混合设备（分为2大类）①回转型混合机：水平圆筒型、倾斜圆筒型、V 型、双锥型、立方体型②固定型混合机：搅拌槽式混合机、回转圆盘型混合机第二章 物料输送过程与设备一、固体物料的输送1、4种设备：①斗式提升机（垂直提升物料） ②皮带运输机（水平或斜向上提升物料）③螺旋输送机（水平或斜向上） ④气力输送系统（垂直或水平）2、斗式提升机（会画简图）（1）料斗：分为浅斗、深斗和尖角形斗。