【摘要】： 隨著化石能源日趨短缺和空氣污染日益嚴重,燃料乙醇作為一種可再生的潔凈能源成為各國的研究熱點,我國已將發(fā)展燃料乙醇列入了“十五發(fā)展計劃”。而生產燃料乙醇,尤其是車用燃料乙醇,要求以無水乙醇為原料。因此,開展無水乙醇生產技術研究,將低濃度乙醇中的水分分離出去,是燃料乙醇生產的關鍵技術之一。 由于常壓下乙醇-水體系存在共沸組成,因此在制備無水乙醇的過程中,乙醇和水的分離能耗在整個生產能耗中占很大的比例。利用生物質發(fā)酵原料作為吸附劑,通過氣相吸附乙醇-水體系中的水來制備無水乙醇,吸附劑失效后無需再生可直接作為發(fā)酵原料,能夠降低生產成本,節(jié)約能耗。本試驗利用反氣相色譜法研究了甘薯粉對乙醇和水的吸附性能；通過工藝優(yōu)化以甘薯粉為原料制備顆粒狀甘薯粉吸附劑,然后利用固定床裝置測試制備的顆粒狀甘薯粉吸附劑的透過曲線和生產能力,并利用掃描電鏡對該吸附劑在吸附前后進行觀察。 本試驗運用反氣相色譜法研究了60-80,80-100,100-120,120-140,140-目不同粒度甘薯粉不同柱溫下(70-150℃)對水和乙醇的吸附性能,根據氣相色譜的保留時間計算出甘薯粉對水和乙醇的分離因子和吉布斯自由能變以及吸附熱等熱力學參數；以甘薯粉為原料,設計了以β-環(huán)狀糊精的添加量、黃原膠的添加量、水的添加量和潤濕劑的4因素3水平的正交試驗,通過優(yōu)化工藝條件來制備顆粒狀甘薯粉吸附劑；利用固定床吸附裝置,測試編號為28號的顆粒狀甘薯粉吸附劑的透過曲線和生產能力。數據采用DPS軟件進行統(tǒng)計分析。試驗結果如下： 1、反氣相色譜試驗結果表明,在70-150℃范圍內,甘薯粉對水的吸附比對乙醇的吸附強烈；隨著溫度升高,甘薯粉的分離因子和吸附自由能的絕對值逐漸變小,表明適當的低溫更有利于乙醇和水的分離；在60-140目的粒度甘薯粉中,隨著粒度的減小,分離因子逐漸增大,140目吸附劑對乙醇和水的吸附分離效果最好,在70-90℃分離因子最大可達1609,可以選擇性吸附水分；甘薯粉對乙醇和水的吸附熱分別為-3.0--7.2 kJ/mol和-23.7--38.9 kJ/mol,屬于物理吸附范圍；甘薯粉對水的吸附比對乙醇的吸附要強烈得多,能夠選擇性吸附水分,可用于吸附法制取無水乙醇。 2、顆粒狀甘薯粉吸附劑制備的工藝優(yōu)化結果表明,β-環(huán)狀糊精的添加量為10g,黃原膠的添加量為7.5g,水的添加量為110g,采用以15%的乙醇(v/v)的作為潤濕劑。通過驗證試驗,得到編號為28號的顆粒狀甘薯粉吸附劑,其硬度為5948.9g,吸水量為38.2mg/g,吸乙醇量為0.5mg/g。甘薯粉的吸水量為32.9mg/g。 3、利用固定床吸附裝置對28號的性能進行測試,結果表明：由于28號吸附劑具有良好的吸附性能,能夠作為制備無水乙醇的吸附劑；28號的顆粒狀甘薯粉吸附劑的生產能力為0.332g/g,比甘薯粉的生產能力提高了15.7%。顆粒狀甘薯粉吸附劑吸水前后形狀幾乎沒有明顯變化。
【學位授予單位】：湖南農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：S216.2
【圖文】：

FisrUreZ一 1ChromatograPhiccolumn色譜柱采用Zm‘甲3mm的不銹鋼填充柱，填充前分別用酸堿進行處理，以除去柱內的油脂和殘留的金屬物質。用真空泵抽氣的方法裝填[92】，如圖2一1所示，先在填充柱的一端用玻璃棉和紗布堵住，接上玻璃過濾球(或安全瓶)和真空泵，色譜柱的另一端連接漏斗，用來裝填料。開啟真空泵，調節(jié)好真空度，用木條輕輕敲打色譜柱各部位，使之填充均勻。最后在填充柱的另一端也塞上少量玻璃棉。為了考察硅藻土色譜載體對乙醇和水的吸附性能的影響，同時裝填一根100%硅藻土色譜載體的色譜柱。1.4.2.4色譜柱的老化剛填充好的色譜柱必須經過老化處理后才能進行樣品分析。老化[93，94)的目的是為了使固定液均勻、牢固地分布在載體的表面上，同時除去柱填料中的殘余溶劑和其他揮發(fā)性物質。操作方法為:將色譜柱裝到氣相色譜儀中

保留時間是非常重要的一個熱力學參數，直接影響到試驗的進程和分離因子的大小。分離因子越大，分離效果越好。但考慮到試驗進程和測試效率，保留時間必須適中，既要達到乙醇和水完全分離，又要有一定的測試效率。圖2一2為柱溫130℃時，不同混

本文編號：2712730