Технология молекулярных сит.

Получение топливного
биоэтанола из непищевого
сырья
Подготовил: Кирилл Рассадкин
1
• Биотопливо - это, топливо из биологического сырья, получаемое,
как правило, в результате переработки стеблей сахарного
тростника или семян рапса, кукурузы, сои.
• Понятие «биотопливо» включает в себя три вида топлива,
получаемого из биологического сырья: твердое топливо
(древесина, отходы деревопереработки, щепа, лузга и т.п.);
жидкое топливо, используемое в транспортных средствах с
двигателями внутреннего сгорания (этанол, биодизель, метанол);
газообразное топливо (синтезированные в ходе переработки
биомассы газы).
2
• Биоэтанол - это обычный этанол, получаемый в процессе
переработки растительного сырья для использования в качестве
биотоплива.
3
Технология производства биоэтанол
Как происходить сам процесс производства биоэтанола
• Биоэтанол получают сбраживанием сахара по технологии, которая
используется в производстве пива и пищевого спирта.
• Крахмал из зерен и клубней растений с помощью ферментов
превращается в простые сахара.
• Затем эти или природные сахара из сахарной свеклы, сахарного
тростника или сорго сбраживаются дрожжами в бражку
• Этанол отделяют от бражки в дистилляционных колоннах и
дополнительно очищают в ректификационных колоннах, на выходе
которых получают смесь этанола с водой.
• На этапе обезвоживания из этой смеси удаляют остатки воды, и
получают безводный биоэтанол, который можно смешивать с
бензином в качестве окислителя и высокооктанового компонента.
4
Подготовка сырья
• Равномерный помол зерна ускоряет переработку, снижает
себестоимость и повышает выход продукта. На этапе подготовки
из сырья также извлекаются компоненты, не используемые при
получении биоэтанола
5
Ожижение и осахаривание
Ожижение и осахаривание - это превращение полисахарида
крахмала в сбраживаемые моносахариды.
6
Брожение
Само брожение проходит в
бродильном аппарате в присутствии
дрожжей при перемешивании.
Перемешивание обеспечивает
оптимальный контакт дрожжей с
сахарами, а регулирование
температуры и содержания
питательных веществ поддерживает
требуемую скорость сбраживания.
7
Дистилляция и ректификация.
Дистилляция начинается с бражной колонны. Здесь из продукта
брожения, бражки, отгоняется смесь этанола и воды.
Дальнейшая очистка происходит в ректификационной колонне, где
спирт максимально освобождается от воды
8
Обезвоживание и очистка этанола.
• Чтобы получить топливный этанол, из спирта-сырца требуется
удалить воду. Воду можно удалять с помощью молекулярных сит,
диффузионного испарения через мембрану или азеотропной
перегонкой с разделяющими агентами.
9
Технология молекулярных сит.
• Использование молекулярных сит (адсорбентов) – это самая
современная низкоэнергетическая технология обезвоживания.
10
Диффузионное испарение
• Диффузионное испарение - это альтернативный метод осушения,
в котором применяются гидрофильные мембраны.
11
Азеотропная перегонка.
• В этих системах в смесь спирта и воды добавляется разделяющий
агент, который образует азеотроп с этанолом или водой.
12
13
Гидролизное производство
• Гидролизное производство В промышленных масштабах этиловый
спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина,
солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при
этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению.
• Это производство основано на реакции гидролитического расщепления
гликозидных связей полисахаридов
биомассы одревесневшего растительного сырья с образованием в
качестве основных продуктов реакции
моносахаридов, которые подвергаются дальнейшей биохимической
или химической переработке, либовходят в состав товарной
продукции.
14
15
Топливные смеси биоэтанола
• Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10
весовых процентов, соответственно), наиболее
распространённые в наши дни.
• Е85 — смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо
для т. н. «Flex-Fuel» машин.
• Е95 — смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки.
• Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что
этанол гигроскопичен, получение и использование этанола без
остаточной концентрации воды невыгодно.
16
Экологические аспекты применения этанола в
качестве топлива
• Использование биоэтанола в
качестве топлива позволяет снизить
выбросы диоксида углерода,
являющегося парниковым газом.
• Содержащийся в этаноле кислород,
позволяет более полно сжигать
углеводороды топлива. 10 %
содержание этанола в бензине
позволяет сократить выхлопы
аэрозольных частиц до 50 %,
выбросы СО — на 30 %.
17
Минусы
• Главной проблемой производства биоэтанола из товарной
сельскохозяйственной продукции, в первую очередь из зерна,
является сокращение доли земель, занятых под производство
кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на
продовольствие.
18
Это интересно!
• https://www.youtube.com/watch?v=nRHyddWmLkI
• https://www.youtube.com/watch?v=DLUoMUpigGg
19