燃料乙醇工艺的化学工程分析

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　　摘 要：近些年来，我国科技水平有了突飞猛进的发展和进步，在先进技术的帮助下乙醇工艺逐渐升级，这样既与新能源材料的应用需求相符合，也可以很好的保护环境。但是乙醇在制备过程中，因为需求量较大，所以在制备过程中会使用化学工程，那么作为工作人员必须熟练掌握化工工程的内容和操作工序，对重点进行明确，从而就能保证燃料乙醇制备的有效性。
　　关键词：燃料乙醇;工艺;化学工程
　　1 燃料乙醇发酵分析
　　1.1 燃料乙醇发酵的多尺度
　　乙醇在发酵的时候会牵涉到很多工程行业，例如：微生物、化学及生物化工等工程，所以在具体的发酵环节中，化学反应具备复杂性的特征，就是因为其复杂性，所以在开展研究工作时只从一个角度进行研究是不符合要求的，因此必须高度重视多尺度问题，简单的说就是要从很多个角度出发对燃料乙醇发酵的整个过程进行分析，从而就可以全方位使乙醇复杂性的特征凸显出来，所以在进行燃料乙醇发酵的时候要对生物和化学两个方面进行高度重视，从而确保研究情况与实际需求相符合。
　　1.2 发酵中的动力学与放大
　　在发酵的准备阶段，乙醇要做好一系列的准备工作，包括原材料的液化和糖化等，之后乙醇在发酵的时候还要控制好相关特性，即动力学方面的问题，动力学是发酵的基础前提，包括两个方面的内容，第一本征动力学，就是原材料到生物发酵规定的速度效率，第二是宏观的动力学，就是在进行发酵工作开展的过程中乙醇能量传递的具体现状，目前酶催化反应是进行动力学研究和应用的重要模型。
　　1.3 发酵罐反应场的影响
　　乙醇发酵工作的实施是要通过设备完善的，其中发酵罐是主要的设备，因为乙醇在发酵途中特性是非常复杂的并且容易受到外部环境温度和湿度等影响，这些因素会促使发酵速度非常缓慢，严重影响发酵进程，这样发酵罐内部形成的反应场也有很大区别，而不同的反应场对是否发酵正常有着直接影响，进而影响发酵质量。此外发酵场也有好的一面，工作人员在发酵环节可以采取相应的干预措施，促使发酵质量更高。
　　2 燃料乙醇提纯分析
　　关于乙醇，其在发酵之后发酵液体中的乙醇含量是十分低的，根据相关资料显示，一般该含量值在5.0%―12.0%之间，这样就不能满足燃烧的基本要求和需要，因此在发酵工作完工之后要提取纯度，该环节在乙醇生产过程中是一个不可缺少的部分。同时进行乙醇纯度提取的方法有很多种，其中蒸馏技术应用非常广泛和普遍，该方法就是把乙醇中的水分大量的排出来，在实际的纯度提取中重复提取就可以保证乙醇含量，其中采用蒸馏技术进行乙醇含量的最大值为90.0%。因此要想确保纯度更高就应该采用其他方法进行提纯，通常可以先采用蒸馏技术将纯度提取到一定程度，然后再使用萃取和吸附等方式对乙醇含量进行进一步提高，从而促使其达到工业乙醇的要求，或者具体的浓度要求。
　　3 燃料乙醇发酵与分离的耦合
　　乙醇在进行发酵的时候，工艺研究内容也是基础前提，可是其在发酵反应和分离过程中进行的耦合是一个复杂过程，因此对技术和操作水平有非常严格的要求。
　　如果在具体的工作开展中要想直接进行化学反应得到产品，这样该过程就非常简单，其中在這一化学反应中采取相应的干预措施和使用设备就是反应工程，在提取乙醇纯度时可以采取一些方法就乙醇中不适用的水分和杂质清理干净，在此环节采用的试剂、设备和纯度提取中遇到的一些实际问题就是分离工程，所以从理论上分析，乙醇在发酵和分离上进行耦合是切实可行的，该方面也有很多报道，例如：有学者把液体萃取和发酵过程两者相互结合在一起，其中在连续发酵中使用油烯基乙醇来替代萃取剂，这样最后的结果就可以使用这种方法来进行纯度提取，确保乙醇质量得到大幅度提高，换句话说就是生物发酵技术是反应与分离两种技术的耦合，这样既促使工业乙醇在生产的过程中分离效率有很大程度提高，促使乙醇含量得到大幅度提升，该工艺可以在大范围内进行推广和应用。做好这些工作之后还应该对这个耦合过程进行研究，就能促使燃料乙醇的整个过程对工业生产具有非常重要的作用。可是目前很多报道都更加偏于工艺条件、生物萃取剂以及膜材料等，可是有多场耦合、传递等特性的研究却非常少，这样就促使燃料乙醇的工艺生产受到很大的约束。因此在今后的乙醇生产过程中，应该采用更加先进的发酵设备和分离设备进行多场耦合进行指导，在后期的乙醇发酵过程中也会更好的实现反应、分离和其他很多种分离技术设备的耦合，换句话说就是采用具有连续特性的设备对乙醇发酵一直到成品进行实现，这样既大幅度提高了设备的生产效率，也提高了乙醇质量。此外该设备可以很大程度加快燃料乙醇发展进度，促使其成为新型能源。
　　4 结束语
　　综上所述，在生产乙醇燃料的时候，包含流体流动、生物和化学发酵等，其是一个非常复杂的过程，还涉及很多个学科，所以在对乙醇工艺的化学工程进行分析的过程中，要从多方面进行考虑，将生物发酵反应、纯度提取分离整体过程的耦合作为主要的研究目标，从而就能确保乙醇生产工艺的进一步发展，也可以对我国能源结构进行尽快调整，实现绿色、环保。
　　参考文献：
　　[1]陈叶涛.关于燃烧乙醇工艺的化学工程分析[J].科技风，2014（20）：677.
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