关键词：燃料乙醇；工艺；化学工程
1、燃料乙醇的简述
所谓燃料乙醇，指的是能够充当材料的乙醇，它通过发挥自身物理特性、化学特性来高效处理燃料不足、高辛烷值等现实问题。燃料乙醇作为清洁能源，具有可再生特点，在工业生产中、经济活动中占据重要地位。乙醇生产、制作过程为：将组成原料转换成葡萄糖，添加适当酵母、做好精馏分离工作能够制备乙醇。美国生产无水乙醇的过程中，在酒精厂生产工艺基础上应用脱水处理工艺，以此减少乙醇含水量。燃料乙醇生产主要经历两个过程，过程一即发酵生物化学反应，过程二即乙醇分离。虽然过程处理十分简单，但如果工作量过大，那么需要大大提高燃料乙醇制备效率，同时，做好生物学、化学结合工作。
2、燃料乙醇工艺发酵中的化学工程问题
2.1多尺度问题
站在整体的角度上来看，燃料乙醇在发酵的过程中，其实是一种具有较强综合性反应的过程，包含了微生物、生物化等相关的工程学，使得乙醇在发酵的过程当中内容是极为复杂的。这也意味着在对于燃料乙醇发酵的过程当中，不应当从片面的角度上对其进行研究，应当站在不同的角度上分析，确保立足于乙醇实际发酵制备，从多尺度的角度上来对其进行研究。而多尺度理论现代科学也逐渐朝向于一种融合化的具象方面发展。
2.2动力学与放大问题
乙醇在进行发酵的过程当中，前期阶段主要的活动内容是作为乙醇原料的液化、糖化等，那么这时在初期阶段活动结束后，就正式进入对乙醇应用特性上的实时控制阶段当中。在这一阶段需要解决的问题，主要是乙醇在发酵过程中，所反应出来的动力学方问题。而这个问题也是作为乙醇发酵反应，能否切实进行的重要关键环节。主要包含以下几点方面：本征动力学动力学，针对这点主要指，当从一种物质本身的属性出发，对相关的发酵生物反应出固有速率的实时研究；宏观动力学，主要指基于乙醇相关的反应器制备的角度上进行分析，优先将所有反应器当中的原料物质的实际传递情况所代表的动力学考虑在其中，在这其中的酶催化反应，则是作为当前我国运营的范围最广，使用频率最高的一种动力学的模型。
3、燃料乙醇工艺的化学工程
3.1燃料乙醇发酵分析
3.1.1多尺度发酵燃料乙醇
燃料乙醇在发酵的过程中会涉及到微生物工程、化学工程、生物化学工程等多个工程领域，并且发酵过程较为复杂，单一角度的研究并不能提高燃料乙醇的制备效率，因此，在研究时应该注重多尺度燃料乙醇的发酵研究，让整个发酵过程显得更加全面，只有全方面的研究才能够保证和实际相符。
3.1.2燃料乙醇发酵中的发酵罐多场
发酵罐是遗传发酵过程中使用的发酵设备，这主要是由乙醇发酵过程的复杂性决定的，并且温度、湿度等多个方面都会对乙醇发酵产生影响，这些影响因素作用到乙醇发酵工作当中减缓乙醇的发酵速度、减缓乙醇发酵进程，不同的发酵进程在发酵罐中也会产生不同的反映场，最终产生不同的发酵质量，但是这种发酵也有好处，工作人员可以干预发酵过程，提高发酵中质量。
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3.2燃料乙醇提纯
发酵过后的发酵液中实际含有的乙醇浓度较低，根据相关资料的研究可以发现，这种情况的乙醇浓度仅为5%~10%，燃料浓度在这范围内不能达到燃料额要求，因此在完成发酵工作后需要采取提纯措施，这一步骤也是乙醇燃料生产比不可少的环节，乙醇提纯方法较多，但是蒸馏技术的应用是最为广泛的，通过蒸馏技术提出乙醇其实就是排除乙醇当中的水分，提高乙醇的浓度，并且在提纯这一步骤时，往往需要进行多次提纯才能达到规定浓度，需要注意的是蒸馏法得到的乙醇最大浓度为90%，要想进一步提高乙醇的浓度就继续需要采取萃取、吸附等方法，制备符合浓度要求的乙醇。
蒸馏法是一种相对成熟、应用范围交广的分离方法，但是进行蒸馏操作的过程中会产生很高的能耗，并且随着原溶液中乙醇浓度的提高，蒸馏塔中回流浓度必然会提高，加大了企业成本投入，根据对相关文献的研究，目前企业已经可以通过萃取法、超临界流体法、渗透蒸发膜分离法等方法代替蒸馏法，这三种方法相对于蒸馏法成本较低，但是也存在污染大等问题。
3.3发酵与分离的耦合
燃料乙醇在发酵的过程中和早期乙醇的发酵极为相似，因此在研究时可以研究其中的相似的基础性东西，燃料乙醇在发酵和分离的耦合过程是一个复杂的过程，从技术上和操作水平上都应该有严格的规定。
如在乙醇提纯的过程中需要采取科学手段将其中的水分和杂质清理干净，这个清理过程中采用的试剂、设备和应用的技术、遇到的问题都是分离工程的返程。从理论上将乙醇发酵和乙醇分离的耦合是可行的，并且相关实验也证明了这个耦合过程是完全可能的，通过调查可以发现，很多专家、学者进行了大量的相关研究，例如，有个实验完成了某液体的萃取、发酵过程的结合，在连续发酵过程中使用的随取机为油烯基乙醇，最终实验结果能够表明，此次的实验结果也表明此种耦合法提纯的乙醇相对于早期提纯方法的浓度提高了很多。生物发酵技术可以看做是反应和分离技术的耦合，利用这种发酵技术能够提高工业燃料乙醇的分离效率，提高乙醇的含量，能够促进乙醇生产的大范围推广。在乙醇发酵的过程中能够将梵音干化学工程和分离学工程两种工程结合到一起，然后对这两种工程的耦合进行研究，能够有效地推动整个燃料乙醇制备行业的发展。根据研究可以发现，目前对燃料乙醇的研究更多是工艺条件、萃取剂和膜材料的研究，对多场耦合等化学工程的研究较少，这种情况也在一定程度上抑制了乙醇燃料工艺生产的发展。
在未来燃料乙醇的生产过程中需要使用新型的发酵设备、分离设备，当然还需专业技术人员对其进行耦合指导，在乙醇发酵的后期也需要实现反应技术、分离技术的耦合，通俗地讲就是通过某个连续设备实现乙醇从发酵到浓度达标这个完整的过程，随着这种连续多场耦合的出现传统乙醇的多塔生产工艺必将逐渐退出历史舞台，短流程加工工艺应该是未来燃料乙醇发展的主要方向，多场耦合设备能够提高燃料乙醇的生产效率，提高燃料乙醇的质量，逐步解决制备过程中产生的能耗问题，促进燃料乙醇这种新能源的发展。
4结束语
综上所述，在生产乙醇燃料的时候，包含流体流动、生物和化学发酵等，其是一个非常复杂的过程，还涉及很多个学科，所以在对乙醇工艺的化学工程进行分析的过程中，要从多方面进行考虑，将生物发酵反应、纯度提取分离整体过程的耦合作为主要的研究目标，从而就能确保乙醇生产工艺的进一步发展，也可以对我国能源结构进行尽快调整，实现绿色、环保。
参考文献
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论文作者:林琳
论文发表刊物:《科学与技术》2019年14期
论文发表时间:2019/12/5
标签：乙醇论文; 燃料论文; 过程论文; 化学工程论文; 浓度论文; 过程中论文; 动力学论文; 《科学与技术》2019年14期论文;