縴維素乙醇工程概論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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嶽國君 編

圖書標籤:

• 縴維素
• 乙醇
• 生物質能源
• 化工工程
• 發酵工程
• 生物化工
• 可再生能源
• 綠色化學
• 工業催化
• 過程工程

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122219442

版次：1

商品編碼：11595790

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：449

正文語種：中文

內容簡介

　　《縴維素乙醇工程概論》介紹瞭以農林廢棄物為代錶的木質縴維素作為原料，結閤生物工程和現代化學工程技術，在工業規模通過一係列加工工藝生産燃料乙醇，提高淨能量的全過程。內容包括縴維素燃料乙醇的原料工程、預處理工程、酶解工程、發酵工程、精製工程、環保工程，以及縴維素燃料乙醇的産品和技術經濟評價。
　　本書涵蓋瞭全流程各主要工序先進的科技成果，體現國內外縴維素乙醇工程領域最新技術進展，可供燃料乙醇及相關領域從事科研、設計、生産、教學的中、高級技術人員及管理人員參考。

作者簡介

　　嶽國君，中糧集團有限公司，總工程師、教授級高工，1997.8-1999.7 黑龍江華潤酒精有限公司 總工程師/高級工程師
　　1999.10-2005.10 黑龍江華潤酒精有限公司 副總經理，總經理/高級工程師
　　2005.11-2013.1 中糧集團有限公司生化能源事業部 總經理兼總工程師/教授級高級工程師
　　2010.7-至今 國傢能源生物液體燃料研發（實驗）中心 主任/教授級高級工程師
　　2013.2-至今 中糧集團有限公司 總工程師/教授級高級工程師

目錄

第1章 緒論1
1.1引言2
1.1.1豐富的生物質資源2
1.1.2發展燃料乙醇的推動力2
1.1.3原料趨勢4
1.1.4我國的燃料乙醇産業5
1.2縴維素乙醇工程概述7
1.2.1開發進程7
1.2.2縴維素乙醇工程評價8
1.2.3遇到的主要問題9
1.3縴維素乙醇關鍵過程10
1.3.1預處理10
1.3.2酶解11
1.3.3發酵12
1.3.4産品精製13
1.3.5汙水處理13
1.4前景展望14
1.4.1麵臨巨大需求14
1.4.2基礎研究在突破15
1.4.3誕生瞭新的學科分支15
1.4.4進入工程化階段17
1.5結語 17參考文獻18
第2章 預處理工程21
2.1引言22
2.2木質縴維素酶解的限製因素22
2.3木質縴維素的結構組成24
2.3.1木質縴維素的組成25
2.3.2秸稈類原料細胞壁的微觀結構及組成分布30
2.3.3木質縴維素生物質結構的復雜性及其抗降解屏障33
2.4木質縴維素分析方法34
2.4.1化學組成分析34
2.4.2物理特性分析37
2.5木質縴維素預處理技術38
2.5.1概述38
2.5.2中性預處理技術41
2.5.3酸性預處理48
2.5.4堿性預處理57
2.5.5生物預處理62
2.5.6預處理方法對比與評價64
2.6影響木質縴維素降解的因素及評價方法67
2.6.1預處理強度的評價67
2.6.2預處理對木質縴維素結構及組成的影響68
2.6.3預處理木質縴維素的酶解評價方法70
2.6.4預處理木質縴維素中的酶解和發酵抑製物71
2.7預處理關鍵設備74
2.7.1概述74
2.7.2乾法備料設備75
2.7.3預處理設備80
2.7.4預處理設備工程化中遇到的主要問題89
2.8展望90
參考文獻91
第3章 酶解工程106
3.1引言107
3.1.1縴維素酶的分子結構的研究107
3.1.2縴維素酶解機理108
3.1.3縴維素酶解過程及動力學的研究108
3.2縴維素水解方法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木質縴維素降解酶係118
3.3.1縴維素酶的組成和分類119
3.3.2縴維素酶的結構與功能123
3.3.3縴維小體126
3.3.4半縴維素酶130
3.3.5嗜熱縴維素酶131
3.3.6縴維素酶作用機理132
3.3.7縴維素酶活力測定139
3.4縴維素酶製備技術144
3.4.1産縴維素酶的微生物類群144
3.4.2高活力縴維素酶菌株的選育146
3.4.3縴維素酶的生産153
3.4.4縴維素酶的提純161
3.4.5縴維素酶的商業化生産163
3.5酶解工藝與設備165
3.5.1縴維素底物特性165
3.5.2影響縴維素酶解的因素166
3.5.3各種酶解工藝評述170
3.5.4酶解反應器175
3.5.5提高酶解效率180
3.6研究方嚮及進展187
3.6.1存在的主要問題187
3.6.2酶解工程的研發方嚮187
3.6.3我國酶解工程研究進展189
3.7展望191
3.7.1高效産酶菌株191
3.7.2改進酶製備工藝192
3.7.3酶解新工藝192
3.7.4應用基礎研究更加活躍192
參考文獻193
第4章 發酵工程212
4.1發酵物料213
4.1.1不同原料酶解液物料組成213
4.1.2抑製物214
4.2縴維素乙醇發酵途徑215
4.2.1己糖代謝途徑215
4.2.2戊糖代謝途徑218
4.2.3新的代謝途徑設計221
4.3縴維素乙醇發酵菌株221
4.3.1自然發酵菌株221
4.3.2遺傳改造的細菌223
4.3.3遺傳改造的酵母菌226
4.3.4嗜熱菌227
4.3.5菌株改造230
4.3.6示範裝置應用的菌株243
4.4發酵工藝244
4.4.1乙醇發酵動力學245
4.4.2發酵過程流體力學247
4.4.3縴維素乙醇發酵方法249
4.4.4縴維素乙醇發酵工藝類型251
4.4.5影響發酵的工藝參數及控製253
4.4.6工藝改進與優化262
4.5縴維素乙醇發酵反應器267
4.5.1發酵物料特性267
4.5.2不同工藝的發酵反應器268
4.5.3反應器放大271
4.5.4反應器流場模擬272
4.6展望273
參考文獻274
第5章 縴維素乙醇精製288
5.1縴維素發酵醪液特點289
5.1.1縴維素發酵醪液289
5.1.2對精餾係統的要求292
5.2縴維素乙醇精餾工藝與設備292
5.2.1乙醇蒸餾基本原理292
5.2.2乙醇精餾工藝流程297
5.2.3縴維素乙醇精餾工藝流程299
5.2.4萬噸級縴維素乙醇精餾係統節能分析303
5.2.5縴維素乙醇精餾關鍵設備315
5.3脫水精製322
5.3.1特殊精餾脫水322
5.3.2吸附脫水324
5.3.3膜分離脫水328
5.3.4超臨界流體萃取脫水330
5.3.5無水乙醇生産技術的比較332
5.4技術展望334
參考文獻334
第6章 “三廢”處理338
6.1引言339
6.2 縴維素乙醇“三廢”主要來源與特性340
6.2.1“三廢”主要來源340
6.2.2廢水理化指標與特性340
6.2.3處理縴維素乙醇廢水的難點344
6.3廢水處理基本原理345
6.3.1厭氧生物處理345
6.3.2好氧生物處理347
6.3.3生物脫氮處理348
6.3.4生物脫磷處理349
6.4 縴維素乙醇廢液處理技術應用349
6.4.1常用廢水處理工藝349
6.4.2廢水處理方法概述362
6.4.3廢水處理技術應用365
6.5典型裝置的汙水處理工程實例370
6.5.1按預處理工藝分類的工程化方法370
6.5.2按廢水處理工藝分類的工程化方法373
6.5.3國外縴維素乙醇汙水處理案例377
6.6縴維素乙醇生産中廢氣和廢渣處理方法379
6.6.1廢氣處理379
6.6.2廢渣處理382
參考文獻389
第7章 産品和技術經濟評價392
7.1縴維素能源産品393
7.1.1縴維素乙醇産品394
7.1.2其他縴維素能源産品398
7.1.3産品方案400
7.2縴維素乙醇技術經濟評價基礎403
7.2.1縴維素乙醇工程現狀403
7.2.2縴維素乙醇工藝分析405
7.2.3縴維素乙醇産業化環境409
7.3國外縴維素乙醇技術經濟評價415
7.3.1概述415
7.3.2知名評價報告416
7.4國內技術經濟評價案例428
7.4.1技術經濟評價基礎條件428
7.4.2技術經濟評價方法及工藝描述430
7.5縴維素乙醇技術經濟分析432
7.5.1總成本及投資估算432
7.5.2經濟性分析434
7.5.3工程化風險分析438
7.6展望444
7.6.1縴維素乙醇已具備産業化環境445
7.6.2工程化裝置可望實現商業運行445
7.6.3産品方案還可進一步優化446
7.6.4縴維素乙醇工程將日臻完善446
7.6.5縴維素乙醇工程將進一步發展446
參考文獻447

前言/序言

《可持續能源的基石：生物質轉化與利用》 本書深入探討瞭當前全球能源轉型的核心挑戰與機遇，聚焦於如何有效利用地球上最豐富的可再生資源——生物質，將其轉化為可持續的能源載體和高價值化學品。我們並非簡單地關注某一種單一的轉化途徑，而是勾勒齣一幅更為宏觀的生物質轉化與利用的全局圖景，旨在為讀者提供一個係統、全麵的認識。 在能源日益緊缺且環境壓力不斷增大的背景下，擺脫對化石燃料的依賴已成為全球共識。生物質，作為一種天然、可再生的有機物質，以其巨大的潛力，為我們提供瞭除化石燃料之外的另一條重要途徑。本書將首先從生物質的來源、組成及特性入手，詳細解析不同類型生物質（如農業廢棄物、林業殘餘物、能源作物、城市有機垃圾等）的特點，以及它們在轉化過程中麵臨的共性與個性問題。理解生物質的內在屬性，是後續一切高效轉化技術的基礎。 隨後，本書將係統性地梳理和評述當前主流的生物質轉化技術。我們不會局限於某一具體技術路綫，而是以辨析和比較的視角，全麵介紹各類轉化方法的原理、工藝流程、技術優勢與局限性。這包括但不限於： 熱化學轉化技術： 從基礎的燃燒發電，到更具前景的裂解、氣化技術，本書將闡述如何通過高溫作用將生物質轉化為熱能、閤成氣（CO+H2）等，並進一步用於發電、生産燃料和化學品。我們會深入分析不同氣化劑（如水蒸氣、氧氣、二氧化碳）的作用機理，以及催化裂解在提升産物選擇性方麵的作用。 生物化學轉化技術： 這是一類利用微生物或酶將生物質中的復雜有機物分解為簡單産物（如糖類、有機酸、醇類、氫氣等）的過程。本書將重點介紹厭氧消化（用於生産沼氣）、發酵（用於生産生物乙醇、生物丁醇、乳酸等）以及酶促水解等關鍵技術。我們將探討影響微生物活性和酶催化效率的關鍵因素，並介紹提高轉化效率的策略，例如預處理技術和菌種優化。 物理轉化技術： 雖然不如前兩者復雜，但物理方法在生物質的預處理和形態改變方麵扮演著重要角色。本書將介紹如粉碎、乾燥、造粒等技術，這些過程能夠顯著改善生物質的物理性質，使其更易於進行後續的熱化學或生物化學轉化，並降低運輸和儲存成本。 在對各類轉化技術進行深入剖析的基礎上，本書將著力於探討如何實現生物質的多聯産（Biorefinery）。這是一種將生物質視為一個綜閤原料平颱，通過集成多種轉化技術，同時生産多種能源産品（如液體燃料、氣體燃料、電力）和高附加值化學品（如生物塑料、生物基溶劑、精細化學品、飼料等）的理念。本書將詳細介紹不同多聯産模式的設計思路、技術集成方案，以及麵臨的挑戰，例如産物分離、價值鏈構建和市場推廣等。通過多聯産，我們可以最大化生物質的利用效率，提升經濟效益，並構建一個真正循環的生物經濟體係。 此外，本書還將關注生物質轉化過程中的環境與經濟可持續性。我們將評估不同生物質轉化技術生命周期內的環境影響，包括溫室氣體排放、水資源消耗、土地利用變化等，並探討如何通過技術優化和政策引導，實現環境效益的最大化。同時，我們將分析生物質轉化産業的經濟可行性，包括原料成本、技術投資、運營成本、市場定價以及政策支持等因素，並探討如何通過技術創新和規模化生産，降低生産成本，提高産業競爭力。 最後，本書將展望生物質轉化與利用技術的未來發展方嚮，包括新型催化劑的開發、高效酶工程的應用、人工智能在工藝優化中的作用，以及基因編輯技術在優化生産菌株方麵的潛力。我們將探討如何通過前沿科學技術的突破，進一步提升生物質轉化的效率、降低成本，並拓展其應用領域，為構建一個可持續的未來能源體係貢獻力量。 本書的目標讀者包括但不限於能源領域的科研人員、工程師、政策製定者、投資者，以及對可持續能源發展和生物經濟感興趣的公眾。我們希望通過提供一個全麵、深入的視角，幫助讀者理解生物質轉化的復雜性與巨大潛力，激發創新思維，共同推動這一關鍵領域的進步。

評分☆☆☆☆☆

讓我感到驚喜的是，作者在描述相關技術時，並沒有采用枯燥的公式推導，而是更多地側重於原理的闡釋和過程的邏輯。我一直擔心，這類工程類的書籍會充斥著大量的數學模型和物理化學方程，讓我望而卻步。但這本書的作者顯然考慮到瞭這一點，他在介紹例如酶促水解的動力學時，並沒有直接給齣復雜的數學錶達式，而是通過描述酶的活性、底物的濃度變化以及産物的抑製作用等，來解釋整個反應過程是如何進行的。這種“化繁為簡”的敘述方式，讓我能夠更好地理解其中的科學原理，而不至於被復雜的數學語言所睏擾。此外，作者在討論發酵過程時，也著重於微生物的選擇、培養條件以及代謝途徑的優化，這些內容都讓我感覺很實用，並且能夠引發我對於生物工程更深層次的思考，比如如何利用閤成生物學來設計更高效的微生物菌株。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己像是經曆瞭一次科學的“尋寶之旅”。在翻閱的初期，我最先關注的是作者對於縴維素乙醇概念的引入。他沒有一開始就拋齣大量的技術術語，而是循序漸進地解釋瞭縴維素作為一種豐富的生物質資源，其在未來能源結構中的潛在價值，以及為什麼將其轉化為乙醇是一個值得深入研究的方嚮。我印象特彆深刻的是，作者用瞭一個生動的比喻，將縴維素比作大自然的“寶藏”，而乙醇工程則是挖掘這些寶藏的“工具”。這種形象的比喻，讓我在理解抽象概念時感到輕鬆許多。隨後，書中對縴維素乙醇的生産工藝進行瞭詳細的闡述。我特彆留意瞭“預處理”、“水解”和“發酵”這幾個關鍵步驟的介紹。作者並沒有停留在錶麵，而是深入到不同預處理方法的優缺點、水解酶的選擇與優化、以及不同發酵菌種的特性分析。我一邊讀，一邊在腦海中勾勒齣整個生産流程的圖景，甚至能想象齣實驗室裏那些充滿活力的反應裝置。我特彆欣賞作者在討論這些技術時，會穿插一些案例研究，這使得原本理論性的描述變得更加鮮活和貼近實際。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書在結構安排上給我留下瞭深刻的印象。作者似乎非常懂得如何引導讀者的閱讀興趣。在對縴維素乙醇的宏觀價值和基本概念進行鋪墊之後，他並沒有急於深入到具體的工程細節，而是先花瞭相當的篇幅來探討“挑戰與機遇”。這部分內容，在我看來，是整本書的“點睛之筆”。作者客觀地分析瞭當前縴維素乙醇生産所麵臨的各種瓶頸，例如原料收集的成本、預處理效率不高、以及與食品生産的潛在衝突等。但他同時又充滿信心地指齣瞭這些挑戰背後蘊藏的巨大機遇，比如技術創新帶來的成本降低、政策支持的日益加強、以及市場需求的不斷增長。這種辯證的分析，讓我對這個領域有瞭更全麵、更客觀的認識，不再是簡單的“優點一籮筐”或者“問題一大堆”。我認為，一個好的科普讀物或者入門書籍，就應該具備這樣的能力，既能展示科學的魅力，又能坦誠地揭示其發展過程中的艱辛。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就很有學術氣息，深邃的藍色背景搭配簡潔的白色標題，瞬間就讓人感受到一股嚴謹而專業的氛圍。我是在一次偶然的機會下，在書店的生物工程專區翻到的，當時就被這個標題吸引住瞭。“縴維素乙醇工程”，這幾個字本身就充滿瞭前沿科技的意味，仿佛預示著一個充滿可能性的新領域。我當時就想象，這本書會不會像一個引路人，為我揭示如何將那些看似普通的植物縴維轉化為清潔能源的奧秘。我尤其好奇，書中會用怎樣的語言來解釋這些復雜的生物化學反應和工程技術，是晦澀難懂的專業術語堆砌，還是能夠巧妙地將技術細節融入生動的描述之中，讓像我這樣對具體技術細節並非專傢但又充滿好奇的讀者也能領略到其中的魅力。我一直在思考，這本書的作者究竟是怎樣的背景？是深耕學術多年的教授，還是具有豐富實踐經驗的工程師？他們的視角是否能夠兼顧理論的深度與實踐的可行性？我滿心期待著，這本書能為我打開一扇通往可持續能源未來的窗戶，讓我初步瞭解這個充滿挑戰與機遇的工程領域，並激發齣我進一步探索的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的價值之一，在於它為讀者描繪瞭一個清晰的“技術路綫圖”。在深入探討具體的工藝流程之前，作者花瞭不少篇幅來梳理和介紹當前主流的縴維素乙醇生産技術路綫。我記得他詳細對比瞭“濃酸預處理”、“稀酸預處理”、“蒸汽爆破”以及“離子液體”等不同的預處理方法，並且分析瞭它們在能耗、成本、效率以及環境影響等方麵的差異。這種橫嚮的對比分析，對於我這種初學者來說，非常有價值，能夠幫助我快速地瞭解不同技術之間的取捨和發展趨勢。更令我欣喜的是，作者並沒有僅僅停留在已有技術上，他還對未來可能的技術突破和發展方嚮進行瞭展望，例如利用基因工程改造微生物，或者開發新型的催化劑等。這讓我感覺這本書不僅僅是在介紹“是什麼”，更是在引導我思考“會怎樣”。

評分☆☆☆☆☆

令我印象深刻的是，作者在探討縴維素乙醇工程的未來發展時，展現齣瞭一種審慎而樂觀的態度。他並沒有過度誇大技術的潛力，而是腳踏實地地分析瞭當前麵臨的技術瓶頸和市場挑戰。然而，與此同時，他又充滿信心地展望瞭未來的技術突破方嚮，例如利用先進的基因編輯技術來改良微生物，或者開發更高效、更環保的預處理方法。這種“腳踏實地，仰望星空”的姿態，讓我對縴維素乙醇這個領域充滿瞭信心。我特彆留意瞭作者在提到“第二代生物燃料”時，所錶現齣的深刻理解，以及對不同技術路綫的細緻分析。這本書讓我覺得，作者不僅僅是一個技術的傳播者，更是一個有著長遠戰略眼光的思想者。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的不僅僅是知識的積纍，更多的是一種“全局觀”的構建。在深入瞭解縴維素乙醇的生産過程後，我開始從一個更廣闊的視角來審視這個領域。作者在書中反復強調瞭“可持續性”和“經濟可行性”這兩個關鍵詞，並將其貫穿於對各項技術和政策的分析之中。這讓我明白，任何一項工程技術，如果不能在環境友好和經濟效益之間找到平衡點，都難以真正實現規模化推廣。我尤其關注瞭作者關於“生命周期評估”的討論，這讓我意識到，在評估一項技術的可行性時，需要從原料獲取、生産過程到最終産品使用和廢棄的全過程進行考量。這種全麵的視角，讓我對能源技術的發展有瞭更深刻的理解，也更加體會到實現綠色能源轉型的復雜性和挑戰性。

評分☆☆☆☆☆

我在這本書中找到瞭一些意想不到的“靈感火花”。作者在講解縴維素乙醇工程的各個環節時，不僅僅是純粹的技術介紹，還會適時地插入一些關於行業發展的觀察和思考。例如，在討論原料來源時，作者不僅僅強調瞭農業廢棄物的重要性，還提到瞭林業殘餘物、甚至城市生活垃圾的可能性。這種多角度的思考，讓我意識到縴維素乙醇工程的應用範圍遠比我之前想象的要廣泛，並且與循環經濟、廢棄物資源化等概念緊密相連。此外，在對經濟性和環境影響的分析部分，作者並沒有迴避可能存在的爭議，而是以一種更加開放和理性的態度來探討，這讓我覺得作者的觀點更加有說服力。我甚至開始聯想到，未來是否會有更多跨學科的閤作，將縴維素乙醇工程與材料科學、能源政策等領域結閤起來，創造齣更多的應用可能。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一次與作者“對話”的體驗。作者的語言風格不是那種高高在上的專傢論調，而是充滿瞭分享和引導的意味。他善於用通俗易懂的語言來解釋復雜的科學原理，並且經常會提齣一些啓發性的問題，引導讀者自己去思考。我記得在介紹縴維素結構的時候，作者沒有直接給齣化學式的堆砌，而是通過描述縴維素分子鏈的排列方式，以及不同晶型結構對水解難易度的影響，來讓讀者直觀地理解其性質。這種“潤物細無聲”的教學方式，讓我感覺受益匪淺。同時，我還在書中發現瞭一些作者的“小技巧”和“行業經驗”，這些內容往往是教科書上難以見到的，卻對於理解實際工程操作非常有幫助，讓我感覺像是得到瞭一個資深工程師的“秘籍”。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書為我打開瞭一扇通往縴維素乙醇工程新世界的大門。它不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於創新、關於可持續發展、關於未來能源的思考錄。作者用清晰的邏輯、生動的語言和豐富的案例，將一個原本可能枯燥的工程領域變得引人入勝。我從這本書中不僅學習到瞭縴維素乙醇生産的基本原理和關鍵技術，更重要的是，我開始從一個更加宏觀和係統的角度來理解能源技術的挑戰與機遇。我相信，這本書的價值遠不止於為專業人士提供參考，它同樣能夠激發普通讀者對科技創新的興趣，並促使我們對未來的能源發展進行更深入的思考。我強烈推薦這本書給任何對生物質能源、可再生能源，或者僅僅是對科學探索充滿好奇的讀者。