新工藝研究獲進(jìn)展---燃料乙醇脫水

中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所在燃料乙醇脫水新工藝的研究開發(fā)中獲得新進(jìn)展，主要研究工作A new process for fuel ethanol dehydration based on modeling the phase equilibria of the anhydrous MgCl2+?ethanol?+?water system 發(fā)表在化工期刊AIChE Journal (2015, 61, 664-676)上。

當(dāng)今現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過(guò)度依賴石油、煤炭和天然氣等化石能源。這些化石能源是的，它們?cè)谑褂眠^(guò)程中也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，如二氧化碳和二氧化硫的排放等，因此迫切需要尋找新的替代資源。從玉米淀粉和糖類等生物物質(zhì)通過(guò)生物技術(shù)制備的乙醇，是富有希望的化石能源替代品，由于燃料乙醇可以適用現(xiàn)有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，從而可以方便地整合到燃油供應(yīng)體系之中，現(xiàn)已得到大規(guī)模應(yīng)用。目前，在美國(guó)汽油中摻有10%的燃料乙醇(E10)，并計(jì)劃將含量提高到15%。近日據(jù)路透社報(bào)導(dǎo)，巴西政府規(guī)定要將目前汽油中燃料乙醇的加入量從25%提高到27.5%。

燃料乙醇的生物試劑需要將生物發(fā)酵后得到的低濃度(<15%)乙醇進(jìn)一步濃縮脫水為無(wú)水乙醇。由于乙醇—水體系存在共沸點(diǎn)且濃度超過(guò)共沸點(diǎn)后相對(duì)揮發(fā)度基本等于1，導(dǎo)致乙醇脫水80%的能量消耗，這是影響燃料乙醇大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要瓶頸。綠色過(guò)程與工程實(shí)驗(yàn)室研究員李志寶和博士研究生(現(xiàn)已畢業(yè))曾瀾沐經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)和理論研究，提出了以氯化鎂加鹽精餾技術(shù)為基礎(chǔ)的乙醇脫水新工藝(見(jiàn)下圖)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氯化鎂的加入可以顯著提高乙醇—水體系的相對(duì)揮發(fā)度，并方便在工業(yè)上循環(huán)使用；通過(guò)引入Mg2+離子的水化反應(yīng)，成功建立了該復(fù)雜體系的汽液平衡熱力學(xué)模型。通過(guò)對(duì)新工藝的模擬計(jì)算，相比美國(guó)目前使用的分子篩法預(yù)計(jì)可降低約30%能量消耗。

以上研究工作受國(guó)家自然科學(xué)基金（21476235和21206165）、“973"計(jì)劃（2013CB632605）以及青?？萍紡d項(xiàng)目(2012-G-213A)等的資助。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所）