生物质转化工程-第六周

.1，生物化学剂，生物基础化学及生物量热转化，2，生物量，各种生物量，巨大的总量，3，生物量结构，4、生物能源的历史演变，产业革命前的主要能源(热、蒸汽)等季节的焦炭等来源，煤的使用，石油的大规模提炼，生物能源研究的复活，5，生物质能的应用形式，6、以化石资源为基础的传统化学工业利用不可再生的化石资源，集中生产方式，发挥高效生产效率，创造大量物质财富，满足人类物质生活的需要，开拓了当今繁华的盛世。基于化石资源的传统化学工业的伟大成就，7，开发关键技术，催化裂化，固定床，移动床，提升管，原料：稳定大规模供应，技术：催化工艺，产品：燃料，化学物质，对煤化工和石化产业生物量利用的启示，8，火电厂2.8BillionTon，微藻和其他生物量，CO2，Emission，Adsorption，低碳产业，石化1.1BillionTon，黑色金属0.6BillionTon，9，不可再生的“碳氢化合物”时代，燃料和化学工业，可再生的“碳水化合物”时代，10，产品，生物质精炼，生物质，CO2，化学，生物工程，工程，废物，-食品；-生物塑料；-溶剂；-纤维；生物洗涤剂；化学物质-燃料-。11，生物质精制：生物催化剂和化学催化有机结合，燃料化学物质，生物合成气平台，热，电，生物质，生物催化化学催化剂物理方法.12 ，12，NRELsDefinition，美国国家可再生能源研究所(u . s . national renewableenergylaboratory，NRM) :使用生物量作为原料，结合生物量转换工艺和设备生产燃料、电能和化学产品集成的设备，13，平台化合物，基础原料，成分分离，SG，C2，C3，C5，C6，C4，高分子材料，生研制工艺和产品，14，石油炼制，生烟剂，粗原料，最终产品，原料中间体，平台化合物，衍生物化学物质，合成中间体，对石油系平台化合物的生物替代，15、基于生物的产品从2000年的1%不到2008年的6%，以每年30%以上的速度增长，基于生物的塑料以38%的速度增长。经合组织预测：到2030年，35%的化学品和其他工业产品将来自生物化学。美国：到2030年，25%的有机化学物质和20%的石油燃料替代物。欧盟：化学物质取代10-20%，其中化学原料取代6-12%，精细化学物质取代30-60%。生物基础化学物质正在成为全球战略性新兴产业，16、生物基础化学将重点放在大规模跨国企业的竞争上，杜邦将出售石油资产，收购生物技术和组织农业综合企业，在未来3年将在应用生物技术上投资5亿美元，将2010年销售额的25%定位在生物量产品上。欧洲BASF、DSM、Lonza、Degussa和Roche等大型跨国公司转向工业生物技术领域，并将产品投放市场。像Dowpharma、Cambrex和Archimica这样的精细化工公司主要收购了其他相关公司，大大增强了其生物催化研发能力。IBM、Microsoft等IT巨头也非常关注中国市场的发展，如果在我国设立以生物制造为核心技术的分公司或工厂，那么中国新兴的生物制造产业将包括AmanoEnzyme、Codexis、BioCatalytics、Novozymes和Bioverdent，17、数据根据欧罗巴bio主席SijbesmaF报告，生物基础化学是节能减排和低碳经济发展的基本国策，是必须选择的选择。蒸汽降低80%功耗，减少67% CO2，降低80%原料，降低8%质量，大幅提高，大量化学物质，丙烯酰胺，18，乳酸，聚乳酸，糖，丙烯酸，催化脱水，发酵，1摩尔葡萄糖可产生2个12毫升乳酸，理论1吨可获得1吨乳酸，实际转化率达90-95%。乳酸重要的C3平台化合物，19，聚乳酸，可再生资源，乳酸的高分子聚乳酸是很有希望的生物材料，乳酸，乳酸，生物相容性材料，生物降解塑料，聚乳酸的良好力学性能和物理特性纤维好的生物相容性包装材料好的生物相容性医药领域。20，Cargilldeveloped plaprocess，2001年，CargillDow开始了14万吨聚乳酸的工厂生产。2020年世界聚乳酸需求为每年1150 2300万吨。21，生物基丙烯酸，丙烯酸，乳酸，发酵，脱水，多级反应，2010年腈纶需求116万吨，22，1，3-丙烷二醇，1，3-丙烷二醇，PTT，23，与聚对苯二甲酸b二酯(PET)和聚对苯二甲酸PBT(PBT)相比，具有优良特性的新型聚酯材料。尼龙等弹性恢复，在全色范围内无需添加特殊化学物质，就可以展示出优良的连续印染特性、紫外线、臭氧、氮氧化物的着色、内应力、低水吸附、低静电、优良的生物降解性等。PTT是地毯和织物领域的新合成纤维，不仅具有广泛的应用前景，在工程热塑性塑料领域也具有巨大的应用前景，因此它将成为PET、PBT和尼龙66等聚合物的强大竞争对手。聚丙烯酯PTT，24，乙烯是有机化工产品生产中最重要的基本原料，高分子材料用量最高的原料单体，生物乙烯，到2020年乙烯自给率不超过58%。发展生物乙烯是保障我国能源安全和社会经济可持续发展的必由之路是石油替代战略的重要内容是石油乙烯的重要补充是生物基础散装化学品和生物基础材料产业发展的基础，研究背景，乙烯需求，乙烯应用，25、广泛的原料、可再生反应条件的平稳过程，简单、易于操作的装置能耗低，设备设备设备设备少，建设工厂低地区限制设备投资，安装面积小，建设周期短，投资回收快速环境友好，生物乙烯特性，石油基乙烯，生物基乙烯，蒸汽分解工艺，乙醇脱水，27，核心技术1:低成本乙醇生产技术研究，秸秆(木质纤维素)，木薯，甜高粱，北京化工大学中科院微生物研究所南京工业大学，玉米，食品原料替代乙醇生产，生物乙烯原料直接减少，确保生物乙烯原料供应。有力的联合研究，天津科技大学山东省大学中国农业科学院南京工业大学，江南大学南京工业大学安徽省丰原集团Sinopec，中流，纤维素乙醇工艺，甜高粱汁发酵工艺，以木薯原料高浓度乙醇发酵，28，年石化的3000吨/年秸秆处理木质纤维素乙醇全过程的中试研究，纤维素乙醇生产工艺研究，木质纤维预处理技术酶制造技术，纤维素酶水解技术菌株和发酵技术低能糖液，乙醇富集技术木质素综合利用技术，29、采用稀酸/蒸汽爆破(螺杆粉碎爆破)复合预处理技术，低成本、高效、快速纤维素预处理技术套，每五次产率超过85%。150型螺杆蒸汽爆炸装置，连续蒸汽爆炸，筛选高活性纤维素酶细菌，液体深层发酵制备纤维素酶技术，降低纤维素酶生产成本，纤维素水解率85%以上。与单个纤维素酶相比，多种酶协同作用，相应纤维素酶的水解效率提高了30%以上，对总糖浓度为33.6g/L的商品纤维素酶进行了比较和调配。设计了一种适合高质量浓度酶解的新型水平水解反应器，底物浓度可达30%以上，总糖浓度可达250g/L以上。实现了纤维素酶水解效率低的问题的目标，31，甜高粱汁发酵生产乙醇的工艺研究，甜高粱渣半纤维素的醋酸水解预处理，糖发酵生产新技术研究，酸用量减少，生产工艺绿色，水解半纤维素超过80%，糖产量0.5克/甘蔗渣。利用固定化细胞反应器，利用甜高粱杆挤出果汁的废液进行固定化酵母细胞发酵。乙醇浓度达15%，糖转化率超过96%，连续30天发酵。传统水解法水解物的盐含量过高，不环保的废物：发酵过程中效率低下的问题，达到目标，32，建立木薯原料发酵生产乙醇的研究，多酶和酵母糖化及发酵机制研究“糖化-发酵”结合动力学模型，控制发酵过程的物流平衡。发酵周期缩短了约12个小时，酒精度数增加了0.6度，原料将相对酒精浓度提高了4.6%，从而将酒精浓醪发酵过程中的先行高渗抑制及后期糖化速度限制最小化，从而提高浓醪发酵速度(增加15%)。实现了单一淀粉酶分解效率低发酵周期长的问题的目标。33，建立高产乙醇菌株的研究，降低原料乙醇转化率，提高生产原料成本。严重影响催化剂寿命。解决方案：利用基因工程细菌的构建、代谢工程和基因工程等技术，优化糖代谢网络，构建低产量高级醇的酵母种类。高产高级酒精酵母菌株初步完成的高级酒精总量减少了60%。34，关键技术23360高性能脱水催化剂研究，分子筛催化剂，氧化铝催化剂，反应温度高，速度低，稳定性好，寿命长。反应温度低，速度高；积碳能力下降，寿命短。通过金属负载调整催化剂的表面特性，提高原料处理能力和乙烯选择性，减少副作用，寻找合适的载体筛选，载体修饰和成型方法，提高催化剂炭沉积和水热稳定性，延长催化剂寿命，催化剂特性，研究内容，交叉参考，长补品，现有工艺中使用的催化剂，具有发展前景的催化剂，35，高性能-Al2O3合成和改性研究，-Al2O3，沉淀，溶胶-凝胶法，铁浸渍改性，0.5-al2o 3，反应温度380乙醇浓度92提高了转化率、乙烯选择性和反应速度。，1孔-Al2O3，36，成型研究，添加润滑剂、粘合剂等添加剂，适当的粒度、粒度分布、比表面积、催化剂活性和选择性等催化剂性能调查，适当的表面酸性、孔体积和空隙率，强度336012N/mm粉碎能力：1，乙醇转化率3336601，37，载体复合改性和工艺条件优化，HZSM-5，添加剂La和K含量，反应物乙醇浓度，催化剂焙烧温度，反应空气速度，反应温度，优化，工艺，金属元素，38，3%与La-K/HZSM-5相比，反应温度低，寿命长。这是迄今为止报告乙醇脱水反应寿命最长的分子筛催化剂。催化剂性能评价，39，HZSM-5载体，0.5%La-2%PHZSM-5，金属，非金属元素复合改性，反应温度3336260-300乙醇转化率：为100%乙烯选择性率：40，等温管反应器：目前，固定层反应器的内部结构设计不合理，传热及物质传递较差，温差达到40，产物选择度低，分离能耗高。工程扩大困难，适合精细化工领域的产品加工，不适合批量生产的聚乙烯、乙二醇等乙烯下游衍生产品设备；分子筛催化剂对反应温度比较敏感，适合等待温床反应过程。绝热床反应器：适合建设单生产能力2万吨/年以上的大规模产业化设备，但目前技术被美国SD公司和巴西Petrobras垄断。等温管固定床反应器、平行串联绝热反应器、无独立知识产权、能耗和废弃物排放、关键技术3:新型反应器设计、41，反应堆使用强制对流循环熔盐温度控制系统后，温差在5 控制。乙烯收率从原来的89%大幅提高到95 97%。现有等温固定床反应器加热系统改造，42，年生产100吨等温固定床反应器中试装置，基于等温固定床数值模拟，我们完成了100吨中试装置，43，3，000吨/年生产设备中试测试，并通过了相关专家的技术验证！发展改革委员会国家高新技术产业化专项：万吨基于生物的乙烯产业化专项(示范)项目，大学，上海石化研究设计研究所，项目，项目，实际，应用，技术，技术，技术，持有，支持，技术，技术，技术，持有，44，乙烯333636 33.6%丁二烯：4.5%甲烷333617.2%丁烷，丁烯33036.2%丙烯333615.5%苯33636.7%，现有石油乙烯：现有生物乙烯：开发