用于乙醇生產(chǎn)的同步閃蒸汽提發(fā)酵過(guò)程研究.pdf

1、乙醇是用途廣、需求量大的化學(xué)品之一. 隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及環(huán)保的要求,石油資源的枯竭,可再生清潔能源受到了廣泛的重視.其中燃料乙醇是當(dāng)今研究的熱點(diǎn).目前燃料乙醇成本過(guò)高還無(wú)法與汽油競(jìng)爭(zhēng),優(yōu)化工藝,強(qiáng)化過(guò)程是降低成本的重要途徑之一.乙醇發(fā)酵是典型的產(chǎn)物抑制過(guò)程,發(fā)酵分離耦合技術(shù),即在發(fā)酵過(guò)程中同時(shí)不斷移出產(chǎn)物乙醇,是提高發(fā)酵強(qiáng)度的有效手段.為了提高乙醇的在位分離能力,從而提高發(fā)酵強(qiáng)度,本文集成閃蒸發(fā)酵和汽提發(fā)酵兩種過(guò)程,提出了用于生產(chǎn)乙醇

2、的同步閃蒸汽提發(fā)酵過(guò)程.實(shí)驗(yàn)和理論分析表明,同步閃蒸汽提發(fā)酵過(guò)程相比汽提發(fā)酵和閃蒸發(fā)酵,其發(fā)酵強(qiáng)度有明顯的提高,而且可實(shí)現(xiàn)高底物濃度進(jìn)料,從而節(jié)約用水和降低廢水處理成本.另外,提高通氣量、閃蒸罐進(jìn)料速度等有關(guān)乙醇分離的操作參數(shù),有利于提高發(fā)酵強(qiáng)度.實(shí)現(xiàn)高溫發(fā)酵,更有利于顯示該過(guò)程的優(yōu)越性.為了實(shí)現(xiàn)同步閃蒸汽提發(fā)酵過(guò)程,本文設(shè)計(jì)了側(cè)環(huán)式反應(yīng)器,通過(guò)增加側(cè)臂,解決閃蒸罐進(jìn)料液體脫氣的問(wèn)題.本文還對(duì)微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,通過(guò)催化反應(yīng)機(jī)理闡

3、述Monod方程的物理意義,并由此引申提出新的細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,新模型與實(shí)驗(yàn)值很好的吻合. 基于新的動(dòng)力學(xué)模型,建立了同步閃蒸汽提發(fā)酵的過(guò)程模型,包括對(duì)汽提過(guò)程的計(jì)算進(jìn)行改進(jìn).由實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),通氣量的增大對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)呈現(xiàn)先促進(jìn)后抑制的現(xiàn)象,為此本文提出通氣量因子的概念及表達(dá)形式,修正存在汽提條件下的細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程,較好地解決了通氣量對(duì)過(guò)程影響的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)問(wèn)題.本文通過(guò)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了同步閃蒸汽提發(fā)酵過(guò)程的連續(xù)化,利用