新工藝研究獲進展---燃料乙醇脫水

中國科學院過程工程研究所在燃料乙醇脫水新工藝的研究開發中獲得新進展，主要研究工作A new process for fuel ethanol dehydration based on modeling the phase equilibria of the anhydrous MgCl2+?ethanol?+?water system 發表在化工期刊AIChE Journal (2015, 61, 664-676)上。

當今現代社會的發展過度依賴石油、煤炭和天然氣等化石能源。這些化石能源是的，它們在使用過程中也產生了嚴重的環境問題，如二氧化碳和二氧化硫的排放等，因此迫切需要尋找新的替代資源。從玉米淀粉和糖類等生物物質通過生物技術制備的乙醇，是富有希望的化石能源替代品，由于燃料乙醇可以適用現有燃油發動機，從而可以方便地整合到燃油供應體系之中，現已得到大規模應用。目前，在美國汽油中摻有10%的燃料乙醇(E10)，并計劃將含量提高到15%。近日據路透社報導，巴西政府規定要將目前汽油中燃料乙醇的加入量從25%提高到27.5%。

燃料乙醇的生物試劑需要將生物發酵后得到的低濃度(<15%)乙醇進一步濃縮脫水為無水乙醇。由于乙醇—水體系存在共沸點且濃度超過共沸點后相對揮發度基本等于1，導致乙醇脫水80%的能量消耗，這是影響燃料乙醇大規模推廣應用的主要瓶頸。綠色過程與工程實驗室研究員李志寶和博士研究生(現已畢業)曾瀾沐經過多年的實驗和理論研究，提出了以氯化鎂加鹽精餾技術為基礎的乙醇脫水新工藝(見下圖)。實驗發現氯化鎂的加入可以顯著提高乙醇—水體系的相對揮發度，并方便在工業上循環使用；通過引入Mg2+離子的水化反應，成功建立了該復雜體系的汽液平衡熱力學模型。通過對新工藝的模擬計算，相比美國目前使用的分子篩法預計可降低約30%能量消耗。

以上研究工作受國家自然科學基金（21476235和21206165）、“973"計劃（2013CB632605）以及青海科技廳項目(2012-G-213A)等的資助。（來源：中國科學院過程工程研究所）