直接精馏法提取纤维素乙醇的研究

• 作 者: 陈昌旭
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 纤维素 燃料乙醇 精馏塔 搅拌桨 流变性

木质纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源,其经过预处理脱除木质素后,纤维素经水解、糖化和发酵后可制备生物燃料乙醇,本课题利用不锈钢筛板-填料复合精馏塔对玉米秸秆发酵醪液进行直接精馏以获得乙醇产品。本文研究了高固含量、高粘度的玉米秸秆发酵醪液的精馏工艺,设计了带搅拌桨的不锈钢筛板-填料复合精馏塔,采用不经过滤的直接精馏法提取乙醇。在玻璃填料塔中的间歇精馏实验表明,直接精馏法比离心分离后精馏所得乙醇收率高8.14%。固含量为11.56wt%的发酵醪液属于假塑性流体,幂律模型本构方程为τ=500.85γ.0.101,相关度为0.999。确定了塔釜中发酵醪液的粘度和搅拌桨转速的关系为μa=500.85(k·N)-0899,锚式桨比螺带桨更适合直接精馏。在进料量为2.7L/hr,操作压力为常压的条件下,考察了回流比、搅拌桨转速、进料浓度、进料温度、进料位置等操作条件对纤维素乙醇精馏的影响。实验结果表明：为了得到更高的塔顶乙醇浓度和收率,应选择在常温下进料；当进料浓度为10.68v%时,从第27块塔板进料为宜；当进料浓度为10.59v%时,回流比为5.0为宜；控制搅拌桨转速为31～36 rpm为宜。通过调节精馏工艺参数可以使塔顶乙醇收率达到99%以上,相对传统的分离方法分离效率更高。选择乙醇、水为关键组分,采用ASPEN PLUS流程模拟软件对发酵醪液的精馏过程进行了模拟计算。塔顶乙醇的浓度和收率与模拟值较吻合,由于发酵醪液中其它挥发性成分的影响,全塔温度分布的实验值与模拟值存在一定偏差。