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丁醇的研究进展与前景展望--第1页
2010-4-2910:05:59
丁醇的研究进展与前景展望
生物燃料是指通过生物资源生产的适用于汽油或柴油发动机的燃料,包括燃料乙醇、生
物柴油、生物丁醇、生物气体、生物甲醇、生物二甲醚等,目前市场上以燃料乙醇和生物柴
油最为常见。生物丁醇与乙醇相似,可以和汽油混合,但却具有许多优于乙醇之处,因此,
生物丁醇的研究开发日益受到许多国家的重视。
1生产概述
工业上生产丁醇的方法有3种:①羰基合成法。丙烯与CO、H2在加压加温及催化剂
存在下羰基合成正、异丁醛,加氢后分馏得正丁醇,这是工业上生产丁醇的主要方法。②发
酵法。以淀粉等为原料,接人丙酮-丁醇菌种,进行丙酮丁醇(ABE)发酵,发酵液精馏后得产
品正丁醇。③醇醛缩合法。乙醛经缩合成丁醇醛,脱水生成丁烯醛,再经加氢后得正丁醇。
发酵法生产丙酮和丁醇工业始于1913年。第一次世界大战爆发后,丙酮用于制造炸药和航
空机翼涂料等用量激增。英国首先改造酒精厂为丙酮丁醇工厂,继而又在世界各地建立分厂,
以玉米为原料大规模生产丙酮、丁醇。战后由于与丙酮同时制得约有2倍量的正丁醇未发现
可利用价值,丙酮、丁醇工业曾衰退停顿,当发现正丁醇是制造醋酸丁酯作为硝酸纤维素之
最佳溶剂后,此工业又获得新生。20世纪五六十年代,由于来自石油化工的竞争,丙酮、
丁醇发酵工业走向衰退。但是70年代的石油危机,促使人们重新认识到丙酮、丁醇发酵工
业的重要性。
2优势
发酵法生产的生物丁醇可作为生物燃料替代汽油等石化能源,其优势体现在生产方法和
产品性能两方面。
2.1发酵方法上的优势
(1)化工合成法以石油为原料,投资大,技术设备要求高;而微生物发酵法一般以淀粉
质、纸浆废液、糖蜜和野生植物等为原料,利用丙酮丁醇菌所分泌的酶来将淀粉分解成糖类,
再经过复杂的生物化学变化,生成丙酮、丁醇和乙醇等产物,其工艺设备与酒精生产相似,
原料价廉,来源广泛,设备投资较小;
(2)发酵法生产条件温和,一般常温操作,不需贵重金属催化剂;
(3)选择性好、安全性高、副产物少,易于分离纯化;
(4)降低了对有限石油资源的消耗和依赖。
2.2生物丁醇的性能优势
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作为生物燃料,丁醇与其同系物及其他燃料物化和燃烧特性的比较见表1和表2。
表1甲醇、乙醇、丁醇、汽油、柴油几项基本物化特性的比较
注:1psi=6.895kPa。表2正丁醇与甲醇、乙醇、正丙醇的着火和燃烧特性对比
从表2数据可以看出,丁醇具有较生物乙醇优越的特性,可以作为汽油的替代品用于生物燃
料。
丁醇与乙醇相比具有以下优势:①能量含量高,与乙醇相比可多走30%的路程;②丁
醇的挥发性是乙醇的1/6倍,汽油的1/13.5,与汽油混合对水的宽容度大,对潮湿和低水蒸
气压力有更好的适应能力;③丁醇可在现有燃料供应和分销系统中使用,而乙醇则需要通过
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铁路、船舶或货车运输;④与其他生物燃料相比,腐蚀性较小,比乙醇、汽油安全;⑤与现
有的生物燃料相比,生物丁醇与汽油的混合比更高,无需对车辆进行改造,就可以使用几乎
100%浓度的丁醇,而且混合燃料的经济性更高;⑥与乙醇相比,能提高车辆的燃油效率和
行驶里程;⑦发酵法生产的生物燃料丁醇会减少温室气体的排放。与乙醇一样,燃烧时不产
生SOx或NOx,这些对环境有利;⑧丁醇作燃料会降低国内对燃油进口的依赖性,体现燃
料的多元性,有利于缓解国家之间因石油引发的关系紧张问题。
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