纖維素乙醇工程概論

內容簡介

本書介紹了以農林廢棄物為代表的木質纖維素作為原料，結合生物工程和現代化學工程技術，在工業規模通過一系列加工工藝生產燃料乙醇，提高淨能量的全過程。內容包括纖維素燃料乙醇的原料工程、預處理工程、酶解工程、發酵工程、精製工程、環保工程，以及纖維素燃料乙醇的產品和技術經濟評價。

本書涵蓋了全流程各主要工序先進的科技成果，體現國內外纖維素乙醇工程領域最新技術進展，可供燃料乙醇及相關領域從事科研、設計、生產、教學的中、高級技術人員及管理人員參考。

圖書目錄

第1章緒論1

11引言2

111豐富的生物質資源2

112發展燃料乙醇的推動力2

113原料趨勢4

114我國的燃料乙醇產業5

12纖維素乙醇工程概述7

121開發進程7

122纖維素乙醇工程評價8

123遇到的主要問題9

13纖維素乙醇關鍵過程10

131預嫌晚戒處理10

132酶解11

133發酵12

134產品精製13

135污水處理13

14前景展望14

141面臨巨大需求14

142基礎研究在突破15

143誕生了新的學科分支15

144進入工程化階段17

15結語 17參考文獻18

第2章預處理工程21

21引言22

22木質纖維素酶解的限制因素22

23木質纖維素的結構組成24

231木質纖維素的組成25

232秸稈類原料細胞壁的微觀結構及組成分布30

233木質纖維素生物質結構的複雜性及其抗降解屏障33

24木質纖維素分析方法34

241化學組成分析34

242物理特性分析37

25木質纖維素預處理技術38

251概述38

252中性預處理技術41

253酸性預處理48

254鹼性預處理57

255生物預處理62

256預處理方法對比與評價64

26影響木質纖維素降解的因素及評價方法67

261預處理強度的評價67

2照寒轎62預處理對木質纖維素結構及組成的影響68

263預處理木質纖維素的酶解評價方法70

264預處理木質纖維素中的酶解和發酵抑制物71

27預處理關鍵設備74

271概述74

272乾法備料設備75

273預處理設備80

274預處理設備工程化中遇到的主要問題89

28展望90

參考文獻91

第3章酶解工程106

31引言107

311纖維素酶的分子結構的研究107

312纖維素酶解機理108

313纖維素酶解過程及動力學的研究108

32纖維素水解方法108

321酸水解109

322酶水解113

323其他降祖頌解方法115

33木質纖維素降解酶系118

331纖維素酶的組成和分類119

332纖維素酶的結構與功能123

333纖維小體126

334半纖維素酶130

3催婆仔35嗜熱纖維素酶131

336纖維素酶作用機理132

337纖維素酶活力測定139

34纖維素酶製備技術144

341產纖維素酶的微生物類群144

342高活力纖維素酶菌株的選育146

343纖維素酶的生產153

344纖維素酶的提純161

345纖維素酶的商業化生產163

35酶解工藝與設備165

351纖維素底物特性165

352影響纖維素酶解的因素166

353各種酶解工藝評述170

354酶解反應器175

355提高酶解效率180

36研究方向及進展187

361存在的主要問題187

362酶解工程的研發方向187

363我國酶解工程研究進展189

37展望191

37記擔晚1高效產酶菌株191

372改進酶製備工藝192

373酶解新工藝192

374套用基礎研究更加活躍192

參考文獻193

第4章發酵工程212

41發酵少芝姜騙物料213

41戲船隻訂1不同原料酶解液物料組成213

412抑制物214

42纖維素乙醇發酵途徑215

421己糖代謝途徑215

422戊糖代謝途徑218

423新的代謝途徑設計221

43纖維素乙醇發酵菌株221

431自然發酵菌株221

432遺傳改造的細菌223

433遺傳改造的酵母菌226

434嗜熱菌227

435菌株改造230

436示範裝置套用的菌株243

44發酵工藝244

441乙醇發酵動力學245

442發酵過程流體力學247

443纖維素乙醇發酵方法249

444纖維素乙醇發酵工藝類型251

445影響發酵的工藝參數及控制253

446工藝改進與最佳化262

45纖維素乙醇發酵反應器267

451發酵物料特性267

452不同工藝的發酵反應器268

453反應器放大271

454反應器流場模擬272

46展望273

參考文獻274

第5章纖維素乙醇精製288

51纖維素髮酵醪液特點289

511纖維素髮酵醪液289

512對精餾系統的要求292

52纖維素乙醇精餾工藝與設備292

521乙醇蒸餾基本原理292

522乙醇精餾工藝流程297

523纖維素乙醇精餾工藝流程299

524萬噸級纖維素乙醇精餾系統節能分析303

525纖維素乙醇精餾關鍵設備315

53脫水精製322

531特殊精餾脫水322

532吸附脫水324

533膜分離脫水328

534超臨界流體萃取脫水330

535無水乙醇生產技術的比較332

54技術展望334

參考文獻334

第6章“三廢”處理338

61引言339

62 纖維素乙醇“三廢”主要來源與特性340

621“三廢”主要來源340

622廢水理化指標與特性340

623處理纖維素乙醇廢水的難點344

63廢水處理基本原理345

631厭氧生物處理345

632好氧生物處理347

633生物脫氮處理348

634生物脫磷處理349

64 纖維素乙醇廢液處理技術套用349

641常用廢水處理工藝349

642廢水處理方法概述362

643廢水處理技術套用365

65典型裝置的污水處理工程實例370

651按預處理工藝分類的工程化方法370

652按廢水處理工藝分類的工程化方法373

653國外纖維素乙醇污水處理案例377

66纖維素乙醇生產中廢氣和廢渣處理方法379

661廢氣處理379

662廢渣處理382

參考文獻389

第7章產品和技術經濟評價392

71纖維素能源產品393

711纖維素乙醇產品394

712其他纖維素能源產品398

713產品方案400

72纖維素乙醇技術經濟評價基礎403

721纖維素乙醇工程現狀403

722纖維素乙醇工藝分析405

723纖維素乙醇產業化環境409

73國外纖維素乙醇技術經濟評價415

731概述415

732知名評價報告416

74國內技術經濟評價案例428

741技術經濟評價基礎條件428

742技術經濟評價方法及工藝描述430

75纖維素乙醇技術經濟分析432

751總成本及投資估算432

752經濟性分析434

753工程化風險分析438

76展望444

761纖維素乙醇已具備產業化環境445

762工程化裝置可望實現商業運行445

763產品方案還可進一步最佳化446

764纖維素乙醇工程將日臻完善446

765纖維素乙醇工程將進一步發展446

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