摘要
课题旨在建成一套高效、清洁、低成本和的纤维素乙醇工业中试装置及万吨级装置，课题通过预处理、酶水解、共发酵、高效精馏和污水处理、木质素综合利用等方面开展科研工作。 预处理设备和发酵设备方面，依托国产设备制造水平提出并建立了新型“稀酸—磨浆原料预处理方法”，并研究了戊糖发酵的主体设备形式。 酶解过程分析和工艺优化方面，针对立式内搅拌酶解反应器、卧式外旋转反应器系统，对不同状态下的流体流动、传热以及相关现象进行了分析，为纤维素原料酶水解工艺放大中提供一些论指导和技术参考。 乙醇发酵生产和联产方面，开发了全细胞水解液木糖转化木糖酸的小试实验研究，首次创造性提出了通氧加压的细胞催化的新方法。进行了关键性抑制物筛选和确定，研究在稀硫酸预处理过程中的降解特征；首次筛选出C. shehatae中参与木糖代谢和乙醇发酵的基因群，研究了甲酸对于该菌株木糖代谢过程中关键基因和代谢通路的条件。提出并建立了纤维素乙醇联产木糖酸的工艺技术，实现C6糖和C5糖的全值化高效利用。提出并建立氧化葡萄糖酸杆菌全细胞同步催化乙醇发酵醪乙醇蒸馏釜底液的C5糖和甘油制取木糖酸和二羟基丙酮的工艺技术。 精馏优化方面，已完成优化的纤维素乙醇蒸馏系统的设计。 发酵废水处理方面，发现有机酸、甘油、木糖等有机碳源含量比较高，同时发现废水中有机酸含量过高是造成废水呈酸性的主要原因。进行了粘红酵母对纤维素乙醇生产废水处理生产微生物油脂的研究。考察了不同浓度糠醛，以及糠醛转化产物糠醇、糠酸对粘红酵母生长和发酵的影响，探索了粘红酵母发酵油脂的工业放大及CFD在放大过程中的应用。 木质素分离和利用方面，建立了一种玉米秸秆发酵残渣中木质素分离的方法，对分离所得的发酵残渣及碱处理废液木质素进行了全面的结构解析。详细解析自催化乙醇预处理和后续脱木素过程中的木质素脱除机理，详细解析了木质素结构，以酶解木质素为原料，研发高替代率木质素基胶粘剂制备技术。利用木质素强的反应活性，让其与酚醛树脂或脲醛树脂混合，对脲醛树脂和酚醛树脂进行改性，从而制得胶粘剂。 万吨级纤维素乙醇示范装置建设方面，万吨级工艺包已经编制完成，在肇东中试基地现场对工艺包物料消耗情况，物料平衡，精馏损失等条件进行了确定。此外，万吨级装置建设已经完成投资估算以及设备选型。
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