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生质转化混合酒精燃料

使用MixAlco工艺可以实现生物质向混合醇燃料的生物转化。 通过将生物质生物转化为混合醇燃料,来自生物质的更多能量将最终作为液体燃料而不是通过酵母发酵将生物质转化为乙醇。

该过程涉及用于将任何可生物降解的材料(例如,城市废物,例如城市固体废物,可生物降解的废物和污水污泥,农业残余物,例如玉米秸秆,甘蔗渣,棉花杜松子酒垃圾,粪肥)转化为有用的生物/化学方法。化学品,如羧酸(如乙酸,丙酸,丁酸),酮类(如丙酮,甲基乙基酮,二乙基酮)和生物燃料,如伯醇的混合物(如乙醇,丙醇,正丁醇) )和/或仲醇的混合物(例如异丙醇,2-丁醇,3-戊醇)。 由于许多产品可以经济地生产,这个过程是真正的生物精炼。

该过程使用在自然栖息地中发现的天然存在的微生物的混合培养物,例如牛的瘤胃,白蚁内脏和海洋和陆地沼泽,以厌氧消化生物质成为在厌氧消化的产酸和产乙期阶段产生的羧酸混合物,然而,抑制产甲烷的最后阶段。 用于生产乙醇和纤维素乙醇的更流行的方法使用必须首先分离的酶以添加到生物质中,从而将淀粉或纤维素转化为单糖,然后通过酵母发酵成乙醇。 该方法不需要添加这些酶,因为这些微生物自己制造。

当微生物厌氧消化生物质并将其转化为羧酸混合物时,必须控制pH。 这通过添加缓冲剂(例如,碳酸氢铵,碳酸钙)来完成,从而产生羧酸盐的混合物。 作为厌氧消化的天然最终阶段的甲烷生成受到铵离子的存在或通过添加抑制剂(例如碘仿)的抑制。 得到的发酵液含有必须脱水的生成的羧酸盐。 这通过蒸汽压缩蒸发有效地实现。 然后可以根据所需的最终化学品或生物燃料产品进行脱水发酵液的进一步化学精制。

来自蒸汽压缩蒸发系统的冷凝蒸馏水再循环回发酵。 另一方面,如果将需要处理的具有高BOD的未经处理的污水或其他废水用作发酵用水,则来自蒸发的冷凝蒸馏水可以再循环回到城市或原始的高水源。 -BOD废水。 因此,该方法还可以用作水处理设施,同时生产有价值的化学品或生物燃料。

因为该系统使用微生物的混合培养物,除了不需要任何酶添加之外,发酵不需要无菌或无菌条件,使得该过程中的前一步骤比用于生产纤维素乙醇的更流行的方法更经济。 在体积较大的过程前端的这些节省允许在脱水后进行进一步化学转化的灵活性,其中体积较小。

羧酸
羧酸可以使用称为“酸弹性”的方法从羧酸盐再生。 该方法使用高分子量叔胺(例如三辛胺),其与阳离子(例如铵或钙)交换。 然后可将所得的胺羧酸盐热分解成胺本身,其再循环,和相应的羧酸。 通过这种方式,理论上,在该步骤中不会消耗化学品或产生废物。

酮类
制备酮有两种方法。 第一种是将羧酸钙盐热转化为相应的酮。 这是在第一次世界大战期间由乙酸钙制备丙酮的常用方法。制备酮的另一种方法在于在氧化锆催化床上转化汽化的羧酸。

醇类
伯醇
来自发酵的未消化的残余物可用于气化以产生氢气(H 2)。 然后该H2可用于在催化剂(例如,亚铬酸铜)上氢化酯,其通过酯化羧酸铵盐(例如乙酸铵,丙酸盐,丁酸盐)或羧酸(例如乙酸,丙酸盐)而产生。 ,丁酸)与高分子量醇(如己醇,庚醇)。 从氢解,最终产物是高分子量醇,其再循环回酯化,和相应的伯醇(例如乙醇,丙醇,丁醇)。

仲醇
仲醇(例如,异丙醇,2-丁醇,3-戊醇)通过在催化剂(例如阮内镍)上氢化相应的酮(例如丙酮,甲基乙基酮,二乙基酮)而获得。

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滴入式生物燃料
如上所述获得的伯醇或仲醇可以转化为嵌入式生物燃料,即与当前化石燃料基础设施相容的燃料,例如生物汽油,绿色柴油和生物喷气燃料。 这是通过使醇脱水然后使用沸石催化剂以类似于甲烷过程的方式进行低聚反应来完成的,甲烷过程用于在新西兰从甲醇生产汽油。

乙酸与乙醇
纤维素 – 乙醇制造工厂必然是电力的净出口国,因为大部分木质纤维素生物质即木质素仍未消化并且必须燃烧,因此为工厂提供电力并为电网提供过剩的电力。 随着市场的发展和这项技术的普及,液体燃料和电力市场的耦合将变得越来越困难。

与乙醇不同,乙酸是由单糖生物生产而不产生二氧化碳:

6 H 12 O 6 →2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2
(乙醇的生物生产)

6 H 12 O 6 →3 CH 3 COOH
(乙酸的生物生产)

因此,在质量基础上,产率将高于乙醇发酵。 如果那时,未消化的残余物(主要是木质素)用于通过气化产生氢气,确保来自生物质的更多能量最终将作为液体燃料而不是过量的热/电。

3 CH 3 COOH + 6H 2 →3CH 3 CH 2 OH + 3H 2 O.
(乙酸加氢)

6 H 12 O 6 (来自纤维素)+ 6 H 2 (来自木质素)→3 CH 3 CH 2 OH + 3 H 2 O
(总体反应)
关于每种燃料的经济性的更全面的描述在酒精燃料和乙醇燃料的页面上给出,关于各种系统的经济性的更多信息可以在中央页面生物燃料上找到。

发展阶段
该系统自1991年以来一直处于开发阶段,2001年从实验室规模(10克/天)转变为中试规模(200磅/天)。一个小型示范规模工厂(5吨/天)已经建成并且是正在运营中,预计2012年将有220吨/天的示范工厂。

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