用于乙醇生產(chǎn)的同步閃蒸汽提發(fā)酵過程研究.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.目前燃料乙醇成本過高還無法與汽油競爭,優(yōu)化工藝,強化過程是降低成本的重要途徑之一.乙醇發(fā)酵是典型的產(chǎn)物抑制過程,發(fā)酵分離耦合技術(shù),即在發(fā)酵過程中同時不斷移出產(chǎn)物乙醇,是提高發(fā)酵強度的有效手段.為了提高乙醇的在位分離能力,從而提高發(fā)酵強度,本文集成閃蒸發(fā)酵和汽提發(fā)酵兩種過程,提出了用于生產(chǎn)乙醇

2、的同步閃蒸汽提發(fā)酵過程.實驗和理論分析表明,同步閃蒸汽提發(fā)酵過程相比汽提發(fā)酵和閃蒸發(fā)酵,其發(fā)酵強度有明顯的提高,而且可實現(xiàn)高底物濃度進料,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)酵強度.實現(xiàn)高溫發(fā)酵,更有利于顯示該過程的優(yōu)越性.為了實現(xiàn)同步閃蒸汽提發(fā)酵過程,本文設(shè)計了側(cè)環(huán)式反應(yīng)器,通過增加側(cè)臂,解決閃蒸罐進料液體脫氣的問題.本文還對微生物反應(yīng)動力學(xué)進行研究,通過催化反應(yīng)機理闡

3、述Monod方程的物理意義,并由此引申提出新的細胞生長動力學(xué)模型.實驗結(jié)果表明,新模型與實驗值很好的吻合. 基于新的動力學(xué)模型,建立了同步閃蒸汽提發(fā)酵的過程模型,包括對汽提過程的計算進行改進.由實驗中發(fā)現(xiàn),通氣量的增大對細胞生長呈現(xiàn)先促進后抑制的現(xiàn)象,為此本文提出通氣量因子的概念及表達形式,修正存在汽提條件下的細胞生長動力學(xué)方程,較好地解決了通氣量對過程影響的準(zhǔn)確預(yù)測問題.本文通過實驗,實現(xiàn)了同步閃蒸汽提發(fā)酵過程的連續(xù)化,利用