纤维素乙醇工程概论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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岳国君 编

图书标签:

• 纤维素
• 乙醇
• 生物质能源
• 化工工程
• 发酵工程
• 生物化工
• 可再生能源
• 绿色化学
• 工业催化
• 过程工程

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122219442

版次：1

商品编码：11595790

包装：精装

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：449

正文语种：中文

内容简介

　　《纤维素乙醇工程概论》介绍了以农林废弃物为代表的木质纤维素作为原料，结合生物工程和现代化学工程技术，在工业规模通过一系列加工工艺生产燃料乙醇，提高净能量的全过程。内容包括纤维素燃料乙醇的原料工程、预处理工程、酶解工程、发酵工程、精制工程、环保工程，以及纤维素燃料乙醇的产品和技术经济评价。
　　本书涵盖了全流程各主要工序先进的科技成果，体现国内外纤维素乙醇工程领域最新技术进展，可供燃料乙醇及相关领域从事科研、设计、生产、教学的中、高级技术人员及管理人员参考。

作者简介

　　岳国君，中粮集团有限公司，总工程师、教授级高工，1997.8-1999.7 黑龙江华润酒精有限公司 总工程师/高级工程师
　　1999.10-2005.10 黑龙江华润酒精有限公司 副总经理，总经理/高级工程师
　　2005.11-2013.1 中粮集团有限公司生化能源事业部 总经理兼总工程师/教授级高级工程师
　　2010.7-至今 国家能源生物液体燃料研发（实验）中心 主任/教授级高级工程师
　　2013.2-至今 中粮集团有限公司 总工程师/教授级高级工程师

目录

第1章 绪论1
1.1引言2
1.1.1丰富的生物质资源2
1.1.2发展燃料乙醇的推动力2
1.1.3原料趋势4
1.1.4我国的燃料乙醇产业5
1.2纤维素乙醇工程概述7
1.2.1开发进程7
1.2.2纤维素乙醇工程评价8
1.2.3遇到的主要问题9
1.3纤维素乙醇关键过程10
1.3.1预处理10
1.3.2酶解11
1.3.3发酵12
1.3.4产品精制13
1.3.5污水处理13
1.4前景展望14
1.4.1面临巨大需求14
1.4.2基础研究在突破15
1.4.3诞生了新的学科分支15
1.4.4进入工程化阶段17
1.5结语 17参考文献18
第2章 预处理工程21
2.1引言22
2.2木质纤维素酶解的限制因素22
2.3木质纤维素的结构组成24
2.3.1木质纤维素的组成25
2.3.2秸秆类原料细胞壁的微观结构及组成分布30
2.3.3木质纤维素生物质结构的复杂性及其抗降解屏障33
2.4木质纤维素分析方法34
2.4.1化学组成分析34
2.4.2物理特性分析37
2.5木质纤维素预处理技术38
2.5.1概述38
2.5.2中性预处理技术41
2.5.3酸性预处理48
2.5.4碱性预处理57
2.5.5生物预处理62
2.5.6预处理方法对比与评价64
2.6影响木质纤维素降解的因素及评价方法67
2.6.1预处理强度的评价67
2.6.2预处理对木质纤维素结构及组成的影响68
2.6.3预处理木质纤维素的酶解评价方法70
2.6.4预处理木质纤维素中的酶解和发酵抑制物71
2.7预处理关键设备74
2.7.1概述74
2.7.2干法备料设备75
2.7.3预处理设备80
2.7.4预处理设备工程化中遇到的主要问题89
2.8展望90
参考文献91
第3章 酶解工程106
3.1引言107
3.1.1纤维素酶的分子结构的研究107
3.1.2纤维素酶解机理108
3.1.3纤维素酶解过程及动力学的研究108
3.2纤维素水解方法108
3.2.1酸水解109
3.2.2酶水解113
3.2.3其他降解方法115
3.3木质纤维素降解酶系118
3.3.1纤维素酶的组成和分类119
3.3.2纤维素酶的结构与功能123
3.3.3纤维小体126
3.3.4半纤维素酶130
3.3.5嗜热纤维素酶131
3.3.6纤维素酶作用机理132
3.3.7纤维素酶活力测定139
3.4纤维素酶制备技术144
3.4.1产纤维素酶的微生物类群144
3.4.2高活力纤维素酶菌株的选育146
3.4.3纤维素酶的生产153
3.4.4纤维素酶的提纯161
3.4.5纤维素酶的商业化生产163
3.5酶解工艺与设备165
3.5.1纤维素底物特性165
3.5.2影响纤维素酶解的因素166
3.5.3各种酶解工艺评述170
3.5.4酶解反应器175
3.5.5提高酶解效率180
3.6研究方向及进展187
3.6.1存在的主要问题187
3.6.2酶解工程的研发方向187
3.6.3我国酶解工程研究进展189
3.7展望191
3.7.1高效产酶菌株191
3.7.2改进酶制备工艺192
3.7.3酶解新工艺192
3.7.4应用基础研究更加活跃192
参考文献193
第4章 发酵工程212
4.1发酵物料213
4.1.1不同原料酶解液物料组成213
4.1.2抑制物214
4.2纤维素乙醇发酵途径215
4.2.1己糖代谢途径215
4.2.2戊糖代谢途径218
4.2.3新的代谢途径设计221
4.3纤维素乙醇发酵菌株221
4.3.1自然发酵菌株221
4.3.2遗传改造的细菌223
4.3.3遗传改造的酵母菌226
4.3.4嗜热菌227
4.3.5菌株改造230
4.3.6示范装置应用的菌株243
4.4发酵工艺244
4.4.1乙醇发酵动力学245
4.4.2发酵过程流体力学247
4.4.3纤维素乙醇发酵方法249
4.4.4纤维素乙醇发酵工艺类型251
4.4.5影响发酵的工艺参数及控制253
4.4.6工艺改进与优化262
4.5纤维素乙醇发酵反应器267
4.5.1发酵物料特性267
4.5.2不同工艺的发酵反应器268
4.5.3反应器放大271
4.5.4反应器流场模拟272
4.6展望273
参考文献274
第5章 纤维素乙醇精制288
5.1纤维素发酵醪液特点289
5.1.1纤维素发酵醪液289
5.1.2对精馏系统的要求292
5.2纤维素乙醇精馏工艺与设备292
5.2.1乙醇蒸馏基本原理292
5.2.2乙醇精馏工艺流程297
5.2.3纤维素乙醇精馏工艺流程299
5.2.4万吨级纤维素乙醇精馏系统节能分析303
5.2.5纤维素乙醇精馏关键设备315
5.3脱水精制322
5.3.1特殊精馏脱水322
5.3.2吸附脱水324
5.3.3膜分离脱水328
5.3.4超临界流体萃取脱水330
5.3.5无水乙醇生产技术的比较332
5.4技术展望334
参考文献334
第6章 “三废”处理338
6.1引言339
6.2 纤维素乙醇“三废”主要来源与特性340
6.2.1“三废”主要来源340
6.2.2废水理化指标与特性340
6.2.3处理纤维素乙醇废水的难点344
6.3废水处理基本原理345
6.3.1厌氧生物处理345
6.3.2好氧生物处理347
6.3.3生物脱氮处理348
6.3.4生物脱磷处理349
6.4 纤维素乙醇废液处理技术应用349
6.4.1常用废水处理工艺349
6.4.2废水处理方法概述362
6.4.3废水处理技术应用365
6.5典型装置的污水处理工程实例370
6.5.1按预处理工艺分类的工程化方法370
6.5.2按废水处理工艺分类的工程化方法373
6.5.3国外纤维素乙醇污水处理案例377
6.6纤维素乙醇生产中废气和废渣处理方法379
6.6.1废气处理379
6.6.2废渣处理382
参考文献389
第7章 产品和技术经济评价392
7.1纤维素能源产品393
7.1.1纤维素乙醇产品394
7.1.2其他纤维素能源产品398
7.1.3产品方案400
7.2纤维素乙醇技术经济评价基础403
7.2.1纤维素乙醇工程现状403
7.2.2纤维素乙醇工艺分析405
7.2.3纤维素乙醇产业化环境409
7.3国外纤维素乙醇技术经济评价415
7.3.1概述415
7.3.2知名评价报告416
7.4国内技术经济评价案例428
7.4.1技术经济评价基础条件428
7.4.2技术经济评价方法及工艺描述430
7.5纤维素乙醇技术经济分析432
7.5.1总成本及投资估算432
7.5.2经济性分析434
7.5.3工程化风险分析438
7.6展望444
7.6.1纤维素乙醇已具备产业化环境445
7.6.2工程化装置可望实现商业运行445
7.6.3产品方案还可进一步优化446
7.6.4纤维素乙醇工程将日臻完善446
7.6.5纤维素乙醇工程将进一步发展446
参考文献447

前言/序言

《可持续能源的基石：生物质转化与利用》 本书深入探讨了当前全球能源转型的核心挑战与机遇，聚焦于如何有效利用地球上最丰富的可再生资源——生物质，将其转化为可持续的能源载体和高价值化学品。我们并非简单地关注某一种单一的转化途径，而是勾勒出一幅更为宏观的生物质转化与利用的全局图景，旨在为读者提供一个系统、全面的认识。 在能源日益紧缺且环境压力不断增大的背景下，摆脱对化石燃料的依赖已成为全球共识。生物质，作为一种天然、可再生的有机物质，以其巨大的潜力，为我们提供了除化石燃料之外的另一条重要途径。本书将首先从生物质的来源、组成及特性入手，详细解析不同类型生物质（如农业废弃物、林业残余物、能源作物、城市有机垃圾等）的特点，以及它们在转化过程中面临的共性与个性问题。理解生物质的内在属性，是后续一切高效转化技术的基础。 随后，本书将系统性地梳理和评述当前主流的生物质转化技术。我们不会局限于某一具体技术路线，而是以辨析和比较的视角，全面介绍各类转化方法的原理、工艺流程、技术优势与局限性。这包括但不限于： 热化学转化技术： 从基础的燃烧发电，到更具前景的裂解、气化技术，本书将阐述如何通过高温作用将生物质转化为热能、合成气（CO+H2）等，并进一步用于发电、生产燃料和化学品。我们会深入分析不同气化剂（如水蒸气、氧气、二氧化碳）的作用机理，以及催化裂解在提升产物选择性方面的作用。 生物化学转化技术： 这是一类利用微生物或酶将生物质中的复杂有机物分解为简单产物（如糖类、有机酸、醇类、氢气等）的过程。本书将重点介绍厌氧消化（用于生产沼气）、发酵（用于生产生物乙醇、生物丁醇、乳酸等）以及酶促水解等关键技术。我们将探讨影响微生物活性和酶催化效率的关键因素，并介绍提高转化效率的策略，例如预处理技术和菌种优化。 物理转化技术： 虽然不如前两者复杂，但物理方法在生物质的预处理和形态改变方面扮演着重要角色。本书将介绍如粉碎、干燥、造粒等技术，这些过程能够显著改善生物质的物理性质，使其更易于进行后续的热化学或生物化学转化，并降低运输和储存成本。 在对各类转化技术进行深入剖析的基础上，本书将着力于探讨如何实现生物质的多联产（Biorefinery）。这是一种将生物质视为一个综合原料平台，通过集成多种转化技术，同时生产多种能源产品（如液体燃料、气体燃料、电力）和高附加值化学品（如生物塑料、生物基溶剂、精细化学品、饲料等）的理念。本书将详细介绍不同多联产模式的设计思路、技术集成方案，以及面临的挑战，例如产物分离、价值链构建和市场推广等。通过多联产，我们可以最大化生物质的利用效率，提升经济效益，并构建一个真正循环的生物经济体系。 此外，本书还将关注生物质转化过程中的环境与经济可持续性。我们将评估不同生物质转化技术生命周期内的环境影响，包括温室气体排放、水资源消耗、土地利用变化等，并探讨如何通过技术优化和政策引导，实现环境效益的最大化。同时，我们将分析生物质转化产业的经济可行性，包括原料成本、技术投资、运营成本、市场定价以及政策支持等因素，并探讨如何通过技术创新和规模化生产，降低生产成本，提高产业竞争力。 最后，本书将展望生物质转化与利用技术的未来发展方向，包括新型催化剂的开发、高效酶工程的应用、人工智能在工艺优化中的作用，以及基因编辑技术在优化生产菌株方面的潜力。我们将探讨如何通过前沿科学技术的突破，进一步提升生物质转化的效率、降低成本，并拓展其应用领域，为构建一个可持续的未来能源体系贡献力量。 本书的目标读者包括但不限于能源领域的科研人员、工程师、政策制定者、投资者，以及对可持续能源发展和生物经济感兴趣的公众。我们希望通过提供一个全面、深入的视角，帮助读者理解生物质转化的复杂性与巨大潜力，激发创新思维，共同推动这一关键领域的进步。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的不仅仅是知识的积累，更多的是一种“全局观”的构建。在深入了解纤维素乙醇的生产过程后，我开始从一个更广阔的视角来审视这个领域。作者在书中反复强调了“可持续性”和“经济可行性”这两个关键词，并将其贯穿于对各项技术和政策的分析之中。这让我明白，任何一项工程技术，如果不能在环境友好和经济效益之间找到平衡点，都难以真正实现规模化推广。我尤其关注了作者关于“生命周期评估”的讨论，这让我意识到，在评估一项技术的可行性时，需要从原料获取、生产过程到最终产品使用和废弃的全过程进行考量。这种全面的视角，让我对能源技术的发展有了更深刻的理解，也更加体会到实现绿色能源转型的复杂性和挑战性。

评分☆☆☆☆☆

令我印象深刻的是，作者在探讨纤维素乙醇工程的未来发展时，展现出了一种审慎而乐观的态度。他并没有过度夸大技术的潜力，而是脚踏实地地分析了当前面临的技术瓶颈和市场挑战。然而，与此同时，他又充满信心地展望了未来的技术突破方向，例如利用先进的基因编辑技术来改良微生物，或者开发更高效、更环保的预处理方法。这种“脚踏实地，仰望星空”的姿态，让我对纤维素乙醇这个领域充满了信心。我特别留意了作者在提到“第二代生物燃料”时，所表现出的深刻理解，以及对不同技术路线的细致分析。这本书让我觉得，作者不仅仅是一个技术的传播者，更是一个有着长远战略眼光的思想者。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的价值之一，在于它为读者描绘了一个清晰的“技术路线图”。在深入探讨具体的工艺流程之前，作者花了不少篇幅来梳理和介绍当前主流的纤维素乙醇生产技术路线。我记得他详细对比了“浓酸预处理”、“稀酸预处理”、“蒸汽爆破”以及“离子液体”等不同的预处理方法，并且分析了它们在能耗、成本、效率以及环境影响等方面的差异。这种横向的对比分析，对于我这种初学者来说，非常有价值，能够帮助我快速地了解不同技术之间的取舍和发展趋势。更令我欣喜的是，作者并没有仅仅停留在已有技术上，他还对未来可能的技术突破和发展方向进行了展望，例如利用基因工程改造微生物，或者开发新型的催化剂等。这让我感觉这本书不仅仅是在介绍“是什么”，更是在引导我思考“会怎样”。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己像是经历了一次科学的“寻宝之旅”。在翻阅的初期，我最先关注的是作者对于纤维素乙醇概念的引入。他没有一开始就抛出大量的技术术语，而是循序渐进地解释了纤维素作为一种丰富的生物质资源，其在未来能源结构中的潜在价值，以及为什么将其转化为乙醇是一个值得深入研究的方向。我印象特别深刻的是，作者用了一个生动的比喻，将纤维素比作大自然的“宝藏”，而乙醇工程则是挖掘这些宝藏的“工具”。这种形象的比喻，让我在理解抽象概念时感到轻松许多。随后，书中对纤维素乙醇的生产工艺进行了详细的阐述。我特别留意了“预处理”、“水解”和“发酵”这几个关键步骤的介绍。作者并没有停留在表面，而是深入到不同预处理方法的优缺点、水解酶的选择与优化、以及不同发酵菌种的特性分析。我一边读，一边在脑海中勾勒出整个生产流程的图景，甚至能想象出实验室里那些充满活力的反应装置。我特别欣赏作者在讨论这些技术时，会穿插一些案例研究，这使得原本理论性的描述变得更加鲜活和贴近实际。

评分☆☆☆☆☆

我在这本书中找到了一些意想不到的“灵感火花”。作者在讲解纤维素乙醇工程的各个环节时，不仅仅是纯粹的技术介绍，还会适时地插入一些关于行业发展的观察和思考。例如，在讨论原料来源时，作者不仅仅强调了农业废弃物的重要性，还提到了林业残余物、甚至城市生活垃圾的可能性。这种多角度的思考，让我意识到纤维素乙醇工程的应用范围远比我之前想象的要广泛，并且与循环经济、废弃物资源化等概念紧密相连。此外，在对经济性和环境影响的分析部分，作者并没有回避可能存在的争议，而是以一种更加开放和理性的态度来探讨，这让我觉得作者的观点更加有说服力。我甚至开始联想到，未来是否会有更多跨学科的合作，将纤维素乙醇工程与材料科学、能源政策等领域结合起来，创造出更多的应用可能。

评分☆☆☆☆☆

让我感到惊喜的是，作者在描述相关技术时，并没有采用枯燥的公式推导，而是更多地侧重于原理的阐释和过程的逻辑。我一直担心，这类工程类的书籍会充斥着大量的数学模型和物理化学方程，让我望而却步。但这本书的作者显然考虑到了这一点，他在介绍例如酶促水解的动力学时，并没有直接给出复杂的数学表达式，而是通过描述酶的活性、底物的浓度变化以及产物的抑制作用等，来解释整个反应过程是如何进行的。这种“化繁为简”的叙述方式，让我能够更好地理解其中的科学原理，而不至于被复杂的数学语言所困扰。此外，作者在讨论发酵过程时，也着重于微生物的选择、培养条件以及代谢途径的优化，这些内容都让我感觉很实用，并且能够引发我对于生物工程更深层次的思考，比如如何利用合成生物学来设计更高效的微生物菌株。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书在结构安排上给我留下了深刻的印象。作者似乎非常懂得如何引导读者的阅读兴趣。在对纤维素乙醇的宏观价值和基本概念进行铺垫之后，他并没有急于深入到具体的工程细节，而是先花了相当的篇幅来探讨“挑战与机遇”。这部分内容，在我看来，是整本书的“点睛之笔”。作者客观地分析了当前纤维素乙醇生产所面临的各种瓶颈，例如原料收集的成本、预处理效率不高、以及与食品生产的潜在冲突等。但他同时又充满信心地指出了这些挑战背后蕴藏的巨大机遇，比如技术创新带来的成本降低、政策支持的日益加强、以及市场需求的不断增长。这种辩证的分析，让我对这个领域有了更全面、更客观的认识，不再是简单的“优点一箩筐”或者“问题一大堆”。我认为，一个好的科普读物或者入门书籍，就应该具备这样的能力，既能展示科学的魅力，又能坦诚地揭示其发展过程中的艰辛。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，更像是一次与作者“对话”的体验。作者的语言风格不是那种高高在上的专家论调，而是充满了分享和引导的意味。他善于用通俗易懂的语言来解释复杂的科学原理，并且经常会提出一些启发性的问题，引导读者自己去思考。我记得在介绍纤维素结构的时候，作者没有直接给出化学式的堆砌，而是通过描述纤维素分子链的排列方式，以及不同晶型结构对水解难易度的影响，来让读者直观地理解其性质。这种“润物细无声”的教学方式，让我感觉受益匪浅。同时，我还在书中发现了一些作者的“小技巧”和“行业经验”，这些内容往往是教科书上难以见到的，却对于理解实际工程操作非常有帮助，让我感觉像是得到了一个资深工程师的“秘籍”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有学术气息，深邃的蓝色背景搭配简洁的白色标题，瞬间就让人感受到一股严谨而专业的氛围。我是在一次偶然的机会下，在书店的生物工程专区翻到的，当时就被这个标题吸引住了。“纤维素乙醇工程”，这几个字本身就充满了前沿科技的意味，仿佛预示着一个充满可能性的新领域。我当时就想象，这本书会不会像一个引路人，为我揭示如何将那些看似普通的植物纤维转化为清洁能源的奥秘。我尤其好奇，书中会用怎样的语言来解释这些复杂的生物化学反应和工程技术，是晦涩难懂的专业术语堆砌，还是能够巧妙地将技术细节融入生动的描述之中，让像我这样对具体技术细节并非专家但又充满好奇的读者也能领略到其中的魅力。我一直在思考，这本书的作者究竟是怎样的背景？是深耕学术多年的教授，还是具有丰富实践经验的工程师？他们的视角是否能够兼顾理论的深度与实践的可行性？我满心期待着，这本书能为我打开一扇通往可持续能源未来的窗户，让我初步了解这个充满挑战与机遇的工程领域，并激发出我进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书为我打开了一扇通往纤维素乙醇工程新世界的大门。它不仅仅是一本技术手册，更是一本关于创新、关于可持续发展、关于未来能源的思考录。作者用清晰的逻辑、生动的语言和丰富的案例，将一个原本可能枯燥的工程领域变得引人入胜。我从这本书中不仅学习到了纤维素乙醇生产的基本原理和关键技术，更重要的是，我开始从一个更加宏观和系统的角度来理解能源技术的挑战与机遇。我相信，这本书的价值远不止于为专业人士提供参考，它同样能够激发普通读者对科技创新的兴趣，并促使我们对未来的能源发展进行更深入的思考。我强烈推荐这本书给任何对生物质能源、可再生能源，或者仅仅是对科学探索充满好奇的读者。