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水化能源技术(生产乙醇共有几种方法?)
时间:2023-12-07 15:27 点击次数:136

  工业上大量生产乙醇是用石油裂解气(petroleum pyrolysis gas)中的乙烯做原料。

  一种方法是把乙烯在100℃吸收于浓硫酸中,然后水解。34D中亿财经网财经门户

  此法优点是乙醇产率高,但要用大量硫酸,对设备有强烈的腐蚀作用,还存在对废酸的回收利用问题。34D中亿财经网财经门户

  另一种方法在烯烃酸催化下加水时,用磷酸做催化剂,在300℃和7MPa压力下,把水蒸气通人乙烯中,此法步骤简单,没有硫酸腐蚀及废酸的回收利用问题,但需用高浓度的乙烯,且在高压下操作,生产设备要求很高,且一次转化成乙醇的量很少,要反复循环,消耗能量较大。上述两法,成本差别不是很大,由于乙烯可大量地从石油加工得到,受到各国重视。34D中亿财经网财经门户

  生产乙醇的第三种方法叫做发酵法(fermentation method),这是与上述方法完全不同的,是通过微生物进行的一种生物化学方法。饮用的酒就是用这种方法生产的。中国的乙醇发酵是用干薯、马铃薯及其它含淀粉的物质做主要原料,这些原料先和黑曲霉作用进行糖化,即把淀粉转变成单糖,然后,加入培养的酵母发酵,把糖变为酒和二氧化碳。34D中亿财经网财经门户

  二氧化碳是副产品,产率均为95%,可将之降温,压缩装入钢瓶中,并成为固体,叫做干冰,在常压下即成为二氧化碳气体。34D中亿财经网财经门户

  在酵母的作用下把糖变为酒是一个很复杂的过程,现在对这个过程已经有了很清楚的了解,它是许多专一反应共同作用的结果,不过各专一反应都是由特殊作用的酶进行的,目前,从酵母复合酶中已分离出12种酶。34D中亿财经网财经门户

  在制酒的发酵过程中,还产生少量戊醇的两个异构体及少量丁二酸,这些产物不是来自淀粉,而是由原料中所含蛋白质的发酵产生的。34D中亿财经网财经门户

  1、具有早强、高强的特点,其3天强度相当于同标号硅酸盐水泥的28天强度,适用于抢修抢建工程;34D中亿财经网财经门户

  2、由于该水泥系列强度发挥快,因此在预制构件中应用可省去蒸养的能源费用;34D中亿财经网财经门户

  3、铝酸水泥水化浆液ph小于10.5,特别适用于玻璃纤维制品(grc);34D中亿财经网财经门户

  4、具有抗冻性能好,广泛应用于冬季低温施工的工程;34D中亿财经网财经门户

  5、抗渗、耐海水腐蚀性能大大优于硅酸盐水泥,适用于海洋建筑工程;34D中亿财经网财经门户

  工业上大量生产乙醇是用石油裂解气(petroleumpyrolysisgas)中的乙烯做原料。34D中亿财经网财经门户

  一种方法是把乙烯在100℃吸收于浓硫酸中,然后水解。此法优点是乙醇产率高,但要用大量硫酸,对设备有强烈的腐蚀作用,还存在对废酸的回收利用问题。34D中亿财经网财经门户

  另一种方法在烯烃酸催化下加水时,用磷酸做催化剂,在300℃和7MPa压力下,把水蒸气通人乙烯中,此法步骤简单,没有硫酸腐蚀及废酸的回收利用问题,但需用高浓度的乙烯,且在高压下操作,生产设备要求很高,且一次转化成乙醇的量很少,要反复循环,消耗能量较大。34D中亿财经网财经门户

  上述两法,成本差别不是很大,由于乙烯可大量地从石油加工得到,受到各国重视。34D中亿财经网财经门户

  生产乙醇的第三种方法叫做发酵法(fermentationmethod),这是与上述方法完全不同的,是通过微生物进行的一种生物化学方法。饮用的酒就是用这种方法生产的。中国的乙醇发酵是用干薯、马铃薯及其它含淀粉的物质做主要原料,这些原料先和黑曲霉作用进行糖化,即把淀粉转变成单糖,然后,加入培养的酵母发酵,把糖变为酒和二氧化碳。二氧化碳是副产品,产率均为95%,可将之降温,压缩装入钢瓶中,并成为固体,叫做干冰,在常压下即成为二氧化碳气体。在酵母的作用下把糖变为酒是一个很复杂的过程,现在对这个过程已经有了很清楚的了解,它是许多专一反应共同作用的结果,不过各专一反应都是由特殊作用的酶进行的,目前,从酵母复合酶中已分离出12种酶。酶是一种专一而又活性极高的有机催化剂。在制酒的发酵过程中,还产生少量戊醇的两个异构体及少量丁二酸,这些产物不是来自淀粉,而是由原料中所含蛋白质的发酵产生的。34D中亿财经网财经门户

  糖质原料(如糖蜜、亚硫酸废液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵。34D中亿财经网财经门户

  发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等;也可用制糖厂的废糖蜜;或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料不经这一步)、发酵,即可制得乙醇。34D中亿财经网财经门户

  乙烯直接水化法,就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下,是乙烯与水直接反应,生产乙醇:CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH34D中亿财经网财经门户

  此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快。34D中亿财经网财经门户

  工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得,而适合中国国情的技术就是利用煤化工技术,将煤转化为合成气,直接或者间接的合成乙醇。34D中亿财经网财经门户

  利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。联合生物加工技术,一体化程度高,能有效降低生产成本,未来发展前景广阔。34D中亿财经网财经门户

  以乙烯为原料生产乙醇。该法生产的乙醇中夹杂着异构高碳醇,对人有麻痹作用,不宜作食品、饮料、医药和香料等。34D中亿财经网财经门户

  磷酸是制取各种工业和农业用磷制品的基础原料,目前国内外磷酸的生产工艺主要有“热法”和“湿法”两种。二者相比较,湿法磷酸的工艺特点是产品成本相对较低,但是质量较差,且对磷矿的品位和杂质含量都有较高的要求,目前国际上制备工业磷酸主要采用湿法,我国湿法磷酸主要用于生产农业用化肥。热法磷酸的工艺特点是产品质量好,但价格较贵,而且属高能耗技术,电力能源在热法磷酸总的制造链中权重达60%。随着能源短缺日趋严重,电价节节攀升,热法磷酸的价格也随之上涨,造成以其为原料的磷化工产品逐渐丧失市场竞争能力。在这种形势下,磷酸工业不断改进生产工艺,以期降低能耗和生产成本。热法磷酸采用两步燃烧水合技术热法磷酸工艺即以电热法生产的黄磷为原料,经过燃烧水合而制成含量85%的磷酸。对于热法磷酸生产中热能的回收利用,20世纪50年代以前美国进行过试验研究,但未取得很大的进展,更未实现工业化生产。80年代后期,德国有较大规模的该类装置投入运行。近年我国云南省也有一套规模较小的装置投入试运行。带有热能回收装置的热法磷酸生产工艺通常采用两步法,即磷的燃烧和P2O5的水合分别在两个设备内进行。其中,P2O5水合设备与传统的水化塔相似;燃磷设备内设置换热管,以回收磷的燃烧热并副产蒸汽。燃磷设备的技术关键在于如何既防止换热管被高温P2O5气体腐蚀,又能提供良好的传热条件。各国专利技术都是通过控制工艺条件,使换热管表面形成一层特殊的磷化物来加以保护。原德国赫司特集团对其一步法7万t/aH3PO4装置进行了改造,即在原燃烧水化塔前面增设一个塔,专供燃磷使用,原有的燃烧水化塔则改为单纯的水化塔,两塔的顶部以管道相连接,把燃磷塔产生的含磷气体导入水化塔进行水化。磷燃烧塔内钢管表面没有任何防腐衬里,而是通过控制工艺条件,来防止钢管被腐蚀。我国云南省化工研究院与清华大学工程力学系合作,对热法磷酸的热能回收利用进行了研究。他们采用两步法,即磷的燃烧和P2O5的水化分别在两个塔内进行。实际上燃磷塔也是热能回收装置,相当于一台余热锅炉,回收的热能用来生产0.8MPa的蒸汽。其中热能回收装置采用膜式换热器结构,以提高热能的回收效率并满足磷燃烧所需要的空间。该工艺已于2001年通过云南省科技厅验收鉴定,首套1.5万t/a热法磷酸装置的热能回收工业化装置于2006年在重庆川东化工(集团)有限公司投入运行。大型湿法磷酸进入工业级磷酸行业湿法磷酸工艺即由磷矿石经过无机酸(主要是硫酸或盐酸)分解,先制得肥料用粗磷酸,再经各种步骤净化除杂,最后浓缩制成纯度与热法工艺相当的工业级磷酸。目前主要的净化方法有化学沉淀法、离子交换树脂法、结晶法、溶剂沉淀法和溶剂萃取法。溶剂萃取法具有所得产品纯度高、生产工艺和设备相对简单、能耗低、原料消耗少、生产能力大、分离效果好、回收率高、环境污染少、生产过程易于实现自动化与连续化,而且有利于资源的综合利用等优点,因而引起了广泛的关注。目前,溶剂萃取法已成为国外净化湿法磷酸的最有效方法之一,许多发达国家已正式采用溶剂萃取法生产工业级和食品级磷酸。由于我国磷矿资源绝大部分是高杂质含量的中、低品位磷矿,给湿法磷酸净化带来困难。10多年来,我国许多科研单位开展了湿法磷酸净化的研究工作,但迄今尚未形成大规模工业化,究其原因主要是萃取剂价格昂贵、回收困难,造成生产成本过高。四川大学和贵州宏福实业开发有限公司合作开发了具有自主知识产权的湿法磷酸净化技术,该工艺包括预处理、脱硫、过滤分离、萃取、深脱硫、洗涤、反萃和浓缩等过程,工艺特点有:①在预处理阶段设置一个脱硫脱氟缓冲槽,在萃取槽和洗涤槽中间设置一个精脱硫除铁槽;②萃取、洗涤和反萃过程均在旋转振动筛板塔中进行;③在洗涤塔与反萃塔之间设置一个降乳化槽。该工艺磷酸净化率为70%~80%,磷的总得率99%,溶剂消耗量6kg/t。窑法磷酸正式投入工业化运行窑法磷酸工艺即在回转窑中用煤气加热低品位磷矿石粉,进行还原氧化反应,由循环酸吸收转窑窑气制备工业磷酸。我国窑法磷酸从1988年开始试验研究,2005年3月湖北三新磷酸有限公司先后对含磷25%、20%、18%、15%、12%、9%等品级的磷矿进行了小试和中试,取得了成功,磷的还原率达到90%。在此基础上,该公司又建成了1万t/a的工业磷酸CDK装置。窑法磷酸新工艺的主要特点是:它可以使用高杂质含量的中低品位磷矿,生产出优质的高浓度磷酸;当磷矿中SiO2含量较高时,P2O5含量可低至17%;制得的磷酸质量和浓度可以达到或接近热法磷酸。另外,该工艺由于充分利用生产过程的化学反应热,显著降低了生产能耗。而且该工艺可以采用煤为燃料,使产品成本相对低廉。据估算,窑法磷酸产品成本介于热法和湿法磷酸之间。与湿法磷酸相比,它不受磷矿品位和杂质含量的限制,也不受硫资源的限制;与热法相比,它大大降低生产能耗,而且能够避免采用昂贵的电能。因此,该工艺十分符合我国的磷资源特点,有着很好的发展前景。盐酸法制磷酸新工艺走出实验室一直以来制约磷矿产业发展的瓶颈——中低品位矿利用技术难题终于被破解。武汉市化工研究院承担的湖北省科技攻关重点项目——盐酸分解中低品位磷矿制造工业磷酸新工艺(简称“盐酸法”)中试装置,于2006年8月底一次性试车成功,生产出的肥料级磷酸和工业级磷酸,质量达到国家标准。这意味着经过多年努力,“盐酸法”终于走出实验室,向工业化生产迈出一大步。“盐酸法”可直接利用中低品位磷矿制造工业磷酸,不需要选矿,能节约大量电能、燃煤和硫资源。该法适用于任何品位的磷矿石,P2O5的总回收率可达93%以上。建议现有热法磷酸工艺采用两步法,以回收热能,降低生产成本。湿法磷酸的精制技术需进一步提高,降低工业级湿法商品磷酸及磷酸盐的生产成本,并以精制湿法磷酸替代部分热法磷酸,特别是食品级磷酸。生产的方法很多的,要看生产条件,当地环境和现阶段的时市场供求34D中亿财经网财经门户

  水渣又称高炉水淬矿渣,是一种很好的活性混合料。水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却而形成的,是高炉炼铁产生的副产品。在水泥行业又叫矿粉。水渣经过磨粉设备加工后可作为基建行业主要的混合料之一,34D中亿财经网财经门户

  钢厂、火电厂出的水渣经过球磨机细磨后,成品可用作混凝土掺合料,从而配制出高性能的混凝土胶凝材料,制成的混凝土密实性和抗渗透能力还得到了大大提高,水化热降低,抗冻性改善,而且具有抗拉强度高,耐磨、抗折、抗渗性好等优势特点。34D中亿财经网财经门户

  同时,也可作为水泥混合材料,替代水泥熟料,以降低水泥生产成本,更大限度地发挥水渣在水泥生产中的应用性能,对减少水泥生产的能源消耗和资源消耗具有重要的战略意义。34D中亿财经网财经门户

  水渣粉标准及加工矿山机械作用下,可以制成砖头并作为生产矿渣微粉的主要原料,广泛地用于冶金原料,道路工程,新型建筑材料工程工业等民用建筑中,也可制作微晶玻璃,生产铸造砂、制流态砂硬化剂等34D中亿财经网财经门户

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