科技成果——秸秆纤维素乙醇生产技术

秸秆生产乙醇的化学方程式【实用版】目录1.秸秆生产乙醇的背景和意义2.秸秆生产乙醇的化学方程式3.秸秆生产乙醇的优缺点4.我国秸秆生产乙醇的发展现状和前景正文1.秸秆生产乙醇的背景和意义随着我国经济的快速发展，能源问题日益突出，而乙醇作为一种可再生能源，在我国的应用前景十分广阔。

秸秆作为农业生产的废弃物，具有广泛的来源和低成本的优势，将其转化为乙醇不仅可以解决能源问题，还能减少农业废弃物的污染，提高农业资源利用率。

2.秸秆生产乙醇的化学方程式秸秆生产乙醇的主要过程是生物发酵法，其化学方程式如下：纤维素 (C6H10O5)n →葡萄糖 (C6H12O6) →乙醇 (C2H5OH) + CO2其中，纤维素是秸秆的主要成分，通过生物发酵过程中的酶解作用，转化为葡萄糖，再经过酵母发酵，最终生成乙醇和二氧化碳。

3.秸秆生产乙醇的优缺点优点：- 秸秆作为农业废弃物，来源广泛，成本低廉，具有可持续性。

- 乙醇作为可再生能源，对减少石油资源消耗，缓解能源危机具有积极意义。

- 乙醇具有较好的环保性能，可降低汽车尾气排放，减少空气污染。

缺点：- 秸秆中含有的杂质较多，需要经过多道工序处理，生产成本较高。

- 乙醇的热值较低，作为燃料使用时，其行驶里程较短。

- 乙醇的生产和储存技术要求较高，对设备和条件有一定要求。

4.我国秸秆生产乙醇的发展现状和前景我国是农业大国，秸秆资源丰富，近年来，政府加大了对秸秆资源化利用的支持力度，秸秆生产乙醇产业得到了快速发展。

然而，由于技术、资金等多方面原因，我国秸秆生产乙醇产业仍处于初级阶段，距离大规模商业化应用还有一定距离。

纤维素乙醇关键技术及进展近三四十年来，为保障能源安全、减少大气污染及发展农村经济，燃料乙醇异军突起，乙醇汽油应用规模逐步增加，使得传统酿酒工艺进入液体能源领域。

伴随原料的转换，在化学工程和发酵工程等学科的交叉带动下，逐步孕育了纤维素乙醇工程这一新的分支。

2012年完成的中试经济评价为纤维素乙醇产业化奠定了基础，在技术指标上虽与玉米乙醇有一定距离，但已初步具备产业化条件。

文章概述了纤维素乙醇工业化在原料、酶制剂成本、发酵效率、能耗和水耗、专用装备方面所面临的主要挑战，在此基础上总结了纤维素乙醇预处理、酶解、发酵关键技术的研发进展及其在产业中的应用，讨论了研发的热点和难点，并对产业化发展模式及今后的技术发展方向作了展望。

自20世纪70年代以来，为缓解石油短缺、解决“三农”问题、推进生态环保，燃料乙醇产业得以发展，使用量逐年增加，2014年世界燃料乙醇产量已达到7400万吨，由传统的酿造领域跨入液体运输燃料领域。

近十年来，在向非粮原料转换的过程中，纤维素乙醇工程这一新兴学科分支逐步形成。

纤维素乙醇较第一代燃料乙醇在能量投入产出、温室气体减排方面有较大的优势，作为第二代燃料乙醇已在美国、巴西、欧洲、中国等国家/地区建成上百套中试装置，2012年纤维素乙醇完成中试技术经济验证后，示范装置也已陆续开始建设。

截至2014年底，世界已有8套装置投入试运行，累计产能超过40万吨/年。

表1列出了世界主要纤维素乙醇示范装置，预计到2017年，全球至少有25个项目投产，纤维素乙醇年生产能力超过100万吨。

经过多年中试研发的努力，示范装置的技术水平已达到较高的程度，采用先进技术的纤维素乙醇酶解底物固含量已达到25%，得到糖浓度达140g/L，发酵后乙醇浓度接近6%（质量分数）。

然而，这与技术成熟、发酵乙醇浓度超过15%（质量分数）的玉米乙醇相比，整体经济性还有待提升。

1纤维素乙醇工业化遇到的主要挑战剖析纤维素乙醇的各个工艺过程，遇到的主要问题可以归纳为以下五个。

目录`1.简介1.1背景和动机1.2过程综述1.3技术方法分析1.4关于第n个工厂的假设1.5相关技术经济研究的回顾1.6关于NREL Aspen模型2.设计的基础和惯例2.1工厂规模2.2原料组成2.3设计报告惯例3.过程设计及成本估算3.1工段100：原料储存和处理3.2工段200：预处理及其条件3.3工段300：酶水解和发酵3.4工段400：纤维素酶的生产3.5工段500：产品，固体和水回收3.6工段600：废水处理（WWT）3.7工段700：产品和原料化学品的储存3.8工段800：燃烧室，锅炉和涡轮发电机3.9工段900：公用设施4.过程的经济性4.1年成本指标4.2总资本投入4.3可变运营成本4.4固定运营成本4.5现金流分析和乙醇的最低售卖价格5.分析和讨论5.1碳和能量平衡5.2水平衡5.3糖消耗5.4成本敏感性分析5.5技术改进声明6.结果语6.1总结6.2与2002年设计的不同6.3展望未来1 简介1.1 背景及动机美国能源部(DOE)的生物质项目办公室(OBP)赞助那些目的是提高生物质转化技术的基础和应用研究的项目，大力提倡由木质纤维素原料生产乙醇及其他液体燃料。

这些项目包括开发出更好的纤维素酶和发酵微生物的实验室运动，潜在过程的详细工程学研究，以及中试和生产设施的构建。

这项研究由国家实验室，大学以及私人的工程，建筑公司主导。

作为这个项目的所包含的一部分，美国可再生能源实验室(NREL)为了开发出一种基于过程和工厂设计假设得到的完全工业级别价格的酒精，研究了纤维素酒精生产的全过程设计和经济性，这些假设是和工程学，结构及操作上最合适的实例相联系的。

工业级别的价格是指酒精的最低售价或者叫MESP。

MESP能被政策制定者和DOE用来评估纤维素乙醇与石油和淀粉或蔗糖来源的乙醇相比其的价格竞争力以及其市场渗入的潜力。

在NREL的技术经济分析结果也可以通过检查MESP处理备选方案和研究进展的敏感性来帮助指导我们的生物质转化的研究。

纤维素乙醇
纤维素乙醇是一种具有广泛用途的化合物，被广泛应用于工业生产和生活中。

纤维素乙醇的制备方法主要有氧化还原法、酸碱法和酶法等。

其中最常见的方法是通过将植物纤维素经过一系列化学反应得到。

纤维素乙醇在工业生产中有着重要的应用，它可以被用作生物燃料的原料之一。

在现代社会对可再生能源需求不断增加的背景下，纤维素乙醇的生产具有极大的潜力。

同时，纤维素乙醇也可以被用作溶剂、防冻剂等化工原料，具有广泛的应用前景。

在生活中，纤维素乙醇也有着各种各样的用途。

它可以被用来制作清洁剂、染
料等日常用品，同时也可以被用来制作药品、化妆品等。

纤维素乙醇的广泛应用不仅方便了人们的生活，也减少了对传统化石能源的依赖。

总的来说，纤维素乙醇作为一种重要的化合物，在工业生产和生活中发挥着重
要的作用。

随着技术的不断发展和创新，纤维素乙醇的应用领域将会越来越广泛，对社会的发展也将会产生积极的影响。

米秸秆发酵法生产燃料酒精的研究进展作者：朴敬惠、张强、陆军、侯霖、金花[摘要] 玉米秸秆主要由纤维素#半纤维素和木质素组成" 玉米秸秆经过预处理!水解和发酵生成酒精" 本文介绍了预处理!水解!发酵几个关键工艺的研究进展"[关键词] 玉米秸秆’酒精’预处理’发酵生物质能的研究已经成为一个热门的研究课题! 对于中国!尤其东北等玉米主产区来讲!玉米秸秆是一种丰富的资源!利用玉米秸秆生产燃料酒精越来越受到重视。

酒精是一种重要的工业原料! 广泛应用于食品! 化工医药等领域!它可以部分或全部替代汽油!具有安全、清洁、再生等优点!酒精主要以糖蜜、薯类、谷物为原料发酵生产! 在我国东北主要以玉米为原料!可是由于人口增长及酒精生产成本问题!以玉米为原料生产酒精难以为继!而利用丰富、廉价的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势"在我国玉米秸秆除了少部分被利用外!大部分以堆积、荒烧等形式直接倾入环境!造成极大污染和浪费!而且这种直接燃烧的方法热效率很低!只有10%左右!如果将它们转化成气体或液体燃料、酒精、氢气、柴油等热效率可达30%以上。

这样不但缓解人类所面临的资源危机!食物短缺!环境污染等一系列问题!也为人类持续发展提供了保证。

玉米秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成!经过预处理及水解后纤维素和半纤维素可分解成糖!最后经发酵可转化为酒精!本文主要对这些问题做一概述。

1、玉米秸秆我国玉米秸秆年产量大约 2 亿吨!玉米秸秆主要由植物细胞壁组成!细胞壁基本组成是纤维素、半纤维素、木质素、表纤维素和半纤维素被木质素层层包裹!纤维素是一种有100~1000β-D吡喃型葡萄糖单体以β-14糖苷键连接的直链多糖!多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维!而半纤维素主要是木糖以及少量阿拉伯糖!半乳糖、甘露糖组成!而木质素是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物!半纤维素较易水解为五碳糖!纤维素较困难水解为六碳糖,而木质素一般作为燃料"2、玉米秸秆生产酒精途径玉米秸秆中纤维素#半纤维素可作为酒精发酵原料3、玉米秸秆预处理玉米秸秆结构复杂!纤维素!半纤维素不但被木质素包裹" 而且半纤维素部分共价和木质素结合!纤维素具有高度有序晶体结构" 因此必须经过预处理"使得纤维素!半纤维素!木质素分离开"切断它们的氢键"破坏晶体结构"降低聚合度# 常见预处理方法有以下几种，见表。

论生物乙醇的可行性1.传统能源问题目前世界主要能源是石油，而石油产品在其生产和使用过程中对人类本身以及整个全球环境的危害是巨大的,包括对全球气候的影响。

以石油产品之一的汽油为例来说,其在燃烧过程中释放的大量汽车尾气中含有150～200种不同的化合物,主要有害成分为:未燃烧或燃烧不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2 S以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染物等。

其中: CH、NOx 是产生光化学烟雾的污染源。

发生在20世纪60年代,令世人注目的洛杉矶烟雾正是汽车尾气所造成的空气污染的典型实例。

酸性气体SO2、NOx 经过云内成雨过程还会导致酸雨的形成,而CO2是最重要的温室气体,对地球环境造成了一系列的连锁反应。

有调查表明:中国城市中10. 45%的儿童血铅水平超标，而儿童通过呼吸从大气中摄入的铅有50%是来自于汽车尾气。

与此同时,明显上升的呼吸系统疾病发病率及不断增加的肺心病和肺癌患者死亡率与严重的大气污染密不可分。

这正是石化燃料在其生产使用过程中所引起的空气污染向人类自身健康亮出的黄牌警示。

因此近年来,全球各国出于加强能源安全、减少温室气体排放和促进农业发展等多方面的考虑，积极鼓励生物液体燃料发展。

随着生物乙醇发展规模的迅速扩大，其发展对农产品价格、粮食安全与环境等方面的影响开始凸显，并引起了各国政府和学术界的广泛关注。

2.秸秆的结构及可现状综合我国国情，作为一个农业生产大国，农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源。

农作物秸秆是籽实收获后剩留下的含纤维成分很高的作物残留物，包括禾谷类、豆类、薯类、油料类、麻类、以及棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆，是农作物的主要副产品, 是自然界中数量极大且具有多种用途的可再生生物质资源。

秸秆蛋白质含量约为5%，纤维素含量在30%左右，还含有一定量的钙、磷等矿物质。

据联合国环境规划署报道，世界上种植的农作物每年可提供各类秸秆约20 亿t, 我国农作物秸秆年产量为7 亿t左右，列世界之首，折合标准煤量3. 53 亿t，占全世界秸秆总量的30% 左右。

纤维素酒精生产过程中水稻秸秆处理工艺的研究摘要：秸秆中纤维素含量较高，其可以作为纤维素酒精生产的主要原料。

同时，秸秆成本低廉，因此用其生产纤维素酒精还可以降低生产成本。

目前，秸秆原料处理中的水热处理工艺是一项十分有潜力的技术，但传统水热处理工艺中存在一些不足，所以需要对其进行完善，以切实提升纤维素酒精生产的效率。

本文主要通过在水热处理中增加醋酸来观察PH值、反应时间以及温度度水热处理与酶解收率的影响，进而从中找到最佳的水热处理条件，使水热处理工艺得以完善。

关键词：纤维素；酒精；水稻秸秆秸秆是一种重要的农作物副产物。

我国作为农业大国，每年的水稻秸秆产量十分庞大。

但就目前而言，我国各地对水稻秸秆的应用仍只是局限在将其作为肥料、饲料上，或者直接对其进行焚烧处理，这不仅造成了大量秸秆资源的浪费，更引发了严重的环境污染问题。

从资源角度讲，秸秆本身是一种十分有用的可再生资源，其可以被作为纤维素酒精的主要生产原料来为社会提供大量乙醇燃料，从而为缓解当前的能源紧缺问题起到重要作用。

而对于纤维素酒精产业的发展而言，加强水稻秸秆资源科学高效转化的研究也是当前十分重要研究课题。

这主要是因为充分运用水稻秸秆资源不但可以解决纤维素酒精的生产原料问题，更能够降低生产成本，促进产业更加健康可持续发展。

正常的纤维素酒精生产过程包含原料预处理、酶解、发酵、酒精纯化以及废水处置等环节，其中原材料的预处理是整个生产过程的最基础阶段，主要通过脱除原材料内的半纤维素来使纤维素更好的参与到后续生产环节，以提升整个生产过程的效率。

目前，纤维素酒精生产中材料的处理工艺多以物理、化学与生化方法为主，然而这些处理工艺或多或少都存在一些局限或不足。

对此，探索出更为高效、绿色的预处理工艺就成为提升纤维素酒精生产水平的关键。

此次研究主要在水热处理工艺的基础上通过增加可生物讲解的醋酸来探究其对处理工艺的影响效果，进而确定出最优的水热处理工艺条件。

1实验材料与方法1.1实验材料此次研究中所使用的水稻秸秆材料主要采用风干并粉碎后的40-60目秸秆颗粒，其主要成分及占比为：纤维素39.88%、半纤维素24.36%、木质素17.48%、灰分4.71%、可溶物11.98%。

玉米秸秆发酵生产燃料酒精研究现状及前景摘要玉米秸秆是一种丰富的再生资源，主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。

经过预处理、水解、发酵可生产酒精。

预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法及生物处理法；水解主要有酸水解法和酶水解法；发酵主要有直接发酵法、间接发酵法、同步糖化发酵法等。

介绍了玉米秸秆生产乙醇的关键技术进展情况。

关键词秸秆；酒精；预处理；研究进展酒精是一种重要的工业原料，广泛应用于食品，化工、医药等领域，而且可以部分或全部替代汽油，具有安全、清洁、可再生等优点。

传统的酒精生产主要以糖蜜、薯类、谷物为原料发酵而成。

近年来，随着人口增长和经济的发展以及可利用耕地面积的减少使得酒精生产成本日趋增高，利用丰富、廉价的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势。

我国是一个农业大国，各种纤维素原料资源非常丰富，仅玉米秸秆年产量大约2亿吨。

目前，玉米秸秆除了少部分被利用外，大部分以堆积、焚烧等形式直接倾入环境，极大地污染了环境，也是一种资源浪费。

如果将玉米秸秆经过预处理后水解，其所含的纤维素和半纤维素可分解成糖，经发酵可转化为酒精，转热效率可达30％以上。

这样不但缓解人类所面临的食物短缺，环境污染、资源危机等一系列问题，而且还能实现人类的可持续发展，因而近年来玉米秸秆成为生物能源领域的研究热点。

1玉米秸秆简介玉米秸秆主要由植物细胞壁组成，基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。

木质素将纤维素和半纤维素层层包围。

纤维素是一种直链多糖，多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维，半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成，木质素是以苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。

其中，木质素是一种燃料，半纤维素可水解为五碳糖，而纤维素水解为六碳糖比较困难。

2玉米秸秆预处理由于玉米秸秆结构复杂，不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，同时纤维素具有高度有序晶体结构。

因此必须经过预处理，使得纤维素、半纤维素、木质素分离开，切断它们的氢键，破坏晶体结构，降低聚合度。