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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

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