绿色化学工艺——绿色技术f

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1、绿色化学工艺——绿色技术生物质生产乙醇工艺洁净煤技术绿色发电技术——IGCC煤间接液化合成油技术多联产技术1绿色化学工艺——绿色技术一、采用生物质生产乙醇未来资源与能源：储量丰富可再生利用不产生环境问题作为能源：太阳能、生物质作为资源（原料）：生物质2绿色化学工艺——绿色技术1.全球生物质储量生物质（Biomass）主要指木素纤维材料，纤维质生物是世界上生产和储存得最多的碳水化合物，据估计，每年陆地上会产生1～1.25×1011t生物质，海洋中则有0.44～0.55×1011t生物质。但利用率只有0.5％左右。合计：16

2、90亿吨换算成能量约为石油年产量的15～20倍3绿色化学工艺——绿色技术生物质（biomass)定义利用太阳能通过光合作用（photosynthesis)生成的任何有机物质4绿色化学工艺——绿色技术生物质包括林产物：树木（灌木、乔木）草类农作物：粮食秸秆——麦草、稻草、玉米秆海产物：各类海草城市废弃物：报纸、天然纤维5绿色化学工艺——绿色技术6绿色化学工艺——绿色技术生物质生产酒精：谷物发酵制酒精有4000多年历史酒精作机动车燃料：福特公司早期汽车印地氨纳波利斯公交车至今用酒精巴西酒精占燃油消耗的一半7绿色化学工艺——绿

3、色技术A农作物纤维废物秸秆1Kg的农作物1～1.5Kg纤维废物以美国为例，每年谷物废料和锯末渣有约5亿吨，转化为精可得到约1.2亿吨。我国粮食产量约5亿吨8绿色化学工艺——绿色技术B森林和木材加工废物森林采伐时树枝和树梢约占整个树的4～12％树桩占4～5％森林中不成材的树木占木材储量的15％三者相加达木材储量的23～32％。木材加工中，边角料和木屑占加工木料的25～30％，其中木屑占1/3。9绿色化学工艺——绿色技术C工厂纤维和半纤维素废液10绿色化学工艺——绿色技术我国每年约有600万顿甘蔗渣，如全部利用，可产生70万

4、吨酒精。选纸草料约有588万吨，按半纤维素20％计，至少可生产近35万吨酒精。D城市废纤维垃圾城市生活垃圾中，有很大的一部分是纤维垃圾，随着生活水平提高，纤维质含量日益提高，如英国占58％。11绿色化学工艺——绿色技术2原料预处理由于木质素，半纤维对纤维素的保护作用，以及纤维素本身的结晶结构直接酶水解程度很低，一般水解为糖的比例只占10～20％。为了提高水解率，必须对纤维素进行预处理，一般有物理法，化学法及微生物法。12绿色化学工艺——绿色技术A．NaOH处理法（碱处理法）作用：木质素结构裂解，半纤维素部分溶解，纤维素则

5、因水化作用而膨胀。缺点：处理物料的体积密度较低，悬浮液浓度一般在4～5％时已显太厚，对搅拌和输送不利。13绿色化学工艺——绿色技术B．稀酸处理法半纤维素在100℃下，可较好的溶于稀酸液中，工业中一般用2％浓度的硫酸对甘蔗渣进行处理。优点是半纤维素在水解时会产生糖14绿色化学工艺——绿色技术C.溶剂处理法Cadoxen溶剂乙烯二胺与镉氧化物方法：先将纤维素溶解在上述溶液中，然后加水是纤维素沉淀出来，沉淀出来的纤维素就是容易水解的纤维素。速度：只要5小时，就有80％以上可以糖化溶剂回收15绿色化学工艺——绿色技术D．微生物处

6、理法利用自然界中的微生物除去纤维素的木质素外壳，可得到有价值得副产品单细胞蛋白优点：付反应少可能生成的抑制性产物少选择方法：分解木质素，而不分解纤维素（或活性低）木腐菌（白腐菌，褐腐菌，软腐菌），其中白腐菌的分解能力最强。16绿色化学工艺——绿色技术3．水解反应3.1酸水解反应纤维素主要是已聚糖，而半纤维素主要是戊聚糖水解反应：(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6已聚糖葡萄糖(C5H8O4)n+nH2OnC5H10O5戊聚糖戊糖（木糖为主）17绿色化学工艺——绿色技术理论收率162Kg已聚糖可以得到180Kg葡

7、萄糖132Kg戊聚糖可以得到180Kg戊糖一般认为，已聚糖n在1000～10000之间戊聚糖n在60～200之间18绿色化学工艺——绿色技术机理：酸在水中解离并产生H+,H+与水构成不稳定的水合氢离子H3O+(H-O+)当纤维素链上的β－1，4葡萄糖苷键和水合H+接触时，后者将一个氢离子交给葡萄糖苷键上的氧，使这个氧变成不稳定的四价氧，当氧键断裂时，与水分子生成两个羟基，并重新释放H+，后者再次参与催化反应。19绿色化学工艺——绿色技术A．浓酸水解温度：10～40℃酸浓度：72％硫酸和42％盐酸由于浓酸中水分较少，溶解之

8、纤维素生成的是寡糖而非葡萄糖，寡糖主要是纤维四糖。加水稀释到较低的酸浓度，并加热到100～200℃,1～3h,这时纤维四糖等寡糖进一步分解成葡萄糖。20绿色化学工艺——绿色技术21绿色化学工艺——绿色技术特点：水解动力学与纤维基质的结构与结晶度无关，产率可达潜在葡萄糖量的90％以上。缺点：（1）酸有腐蚀性（2）酸必须