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纤维素稀酸水解制取燃料酒精的试验研究
摘要
生物质能源开发利用是缓解当前能源危机与环境压力，建立可持续发展能源系统的有效措施。其中，生物质的水解技术可以将生物质能转化成还原糖，利用水解生成的糖进一步发酵可以制成燃料酒精等液体燃料或其它高附加值的化工原料。
本实验是在密封性良好的间歇反应器中，以生物质的主要成分纤维素为原料，在高温高压条件下进行了极低浓度硫酸为催化剂的均相水解反应研究，系统研究了停留时间、酸浓度对水解糖产率和纤维素转化率的影响规律。根据方案，每种浓度酸实验都要考察四种不同停留时间对反应的影响，得出不同酸浓度下获取还原糖的最佳停留时间。
试验结果表明，随着酸质量分数的增加，还原糖质量浓度增加。发现反应时间对还原糖得率和纤维素转化率有很大影响，时间延长虽然会增加纤维素的转化率，但生成的糖随着反应的进行会发生副反应，降低糖的得率，因此，应在糖的得率最大时停止反应。
最后得出，在硫酸质量分数为0.1%以及反应条件为225℃和2Mpa的优化条件下，得到了质量分数为38.55%的还原糖收率和56.07%的纤维素转化率。
关键词：纤维素转化率；酸水解；还原糖得率；发酵；间歇反应器
ABSTRACT
The explorit and utilization of biomass energy is an effective method for relieving the pressure of energy crisis and environmental pollution. Cellulose hydrolysis technology which can convert biomass energy to reducing sugars, and with the fermentation of reducing sugars, we can get ethanol and other high add-value chemical material.
The experiment gone in a hermetical batch reactor,in this paper cellulose was hydrolyzed with extremely low acid(ELA) as the catalyst in the high-temperature and high-pressure condition. Factors influencing the sugar yield and cellulose conversion ratio by hydrolysis including reaction time and the concentraction of the acid were studied systematically. Base on the plan, each experiment would done forth to inspect the factor of the reaction times, then find out the best reaction time.
The experimental results show that reducing sugar yield increases with increasing acid mass concentration. The reaction times has a strong influcnce to th无忧论文 【http://www.uklunwen.com】e experiment, although there is a high reducing sugar yield, then they will decompose, gradually,many products will lost. So we should terminate the reaction when there is a high reducing sugar yield.
The reducing sugar yield reachs to 38.55% and cellulose conversion ratio is 56.07% under the optimal conditions of 0.1% H2SO4,225℃ reacting temperature and 2Mpa reacting pressure.
KEY WORDS：Batch reactor; Cellulose conversion ratio; Acid hydrolysis; Reducing sugars; Fermentation.
目录
前言………………………………………………………………………………1
1. 文献综述 …………………………………………………………………………3
1.1引言 ……………………………………………………………………………3
1.2生物质的定义 …………………………………………………………………4
1.3生物质能开发利用的意义 ……………………………………………………4
1.4国内外利用生物质现状 ………………………………………………………5
1.4.1 生物质在国外的利用状况 ………………………………………………5
1.4.2 生物质在国内的利用状况 ………………………………………………7
1.5生物质水解原料及其性质 …………………………………………………8
1.6生物质水解制取酒精的基本步骤……………………………………………10
1.7预处理………………………………………………………………………10
1.7.1 预处理的目的……………………………………………………………11
1.7.2 预处理常用的方法………………………………………………………11
1.8水解……………………………………………………………………………12
1.8.1 酸水解工艺………………………………………………………………12
1.8.2 酶水解工艺………………………………………………………………14
1.8.3 酸水解与酶水解的比较…………………………………………………15
2.纤维素低浓度酸水解的实验研究……………………………………………… 16
2.1稀酸水解原理…………………………………………………………………16
2.2实验原料………………………………………………………………………18
2.3生物质水解实验系统…………………………………………………………18
2.3.1 实验设备…………………………………………………………………18
2.3.2 仪器及药品………………………………………………………………18
2.4实验步骤……………………………………………………………………19
2.4.1 还原糖的制备……………………………………………………………19
2.4.2还原糖含量的测定——DNS法…………………………………………21
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