秸秆生产纤维素乙醇的方法 |
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| 申请号 | CN201710181164.2 | 申请日 | 2017-03-24 | 公开(公告)号 | CN106834361A | 公开(公告)日 | 2017-06-13 |
| 申请人 | 黑龙江中丹建业生物能源有限公司; | 发明人 | 王建业; 刘玉金; 葛健; | ||||
| 摘要 | 一种秸秆生产 纤维 素 乙醇 的方法。现有 纤维素 乙醇生产工艺主要是秸秆等农业废弃物进行 粉碎 ，粉碎后原料进入预处理装置进行预处理，预处理后物料进入酶解装置进行酶解，酶解 混合液 进入分离装置进行固液分离，酶解糖液进入 发酵 罐按比例加入发酵菌进行发酵，发酵液经蒸馏装置分离提纯得到纤维素乙醇。一种秸秆生产纤维素乙醇的方法，包括如下步骤：（1）秸秆前期处理及 水 热环境预处理；（2）混料及酶解 糖化 处理；（3）发酵提纯处理；（4）发酵产生的CO2处理；（5）蒸馏废醪处理；（6） 酵母 发酵后发酵醪液分离菌体蛋白。本 发明 申请 涉及 生物 炼制领域，特别涉及应用于秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种秸秆生产纤维素乙醇的方法，其特征是：包括如下步骤：（1）秸秆前期处理及水热环境预处理；（2）混料及酶解糖化处理；（3）发酵提纯处理；（4）发酵产生的CO2处理；（5）蒸馏废醪处理；（6）酵母发酵后发酵醪液分离菌体蛋白，所述的发酵提纯处理过程为：经酶解后，将糖液降温至32℃后接入20%酵母进行酒精发酵，发酵时间70h，发酵过程中进行温度控制，利用冰水带走发酵产生的发酵热，控制发酵温度在30—35℃，残糖<0.3%视为发酵结束，结束发酵的酒精发酵醪液经过沉淀48h酵母分离后，送至蒸馏装置进行蒸馏提纯得到纤维素乙醇，蒸馏采用双粗塔差压蒸馏装置进行蒸馏操作，操作温度为粗塔103—108℃、塔顶压力0.06—0.15mpa，组合塔温度85—95℃，塔顶压力-0.05—-0.08mpa；精塔温度120—128℃，塔顶压力0.06—0.15mpa。 |
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| 说明书全文 | 秸秆生产纤维素乙醇的方法[0002] 背景技术：新能源的开发是解决我国能源大量需求与能源相对缺乏现状的主要方法，也是解决环境问题的必经之路，新能源具有高效性、低污染和可持续性等优点，主要包括核能、风能、水能、太阳能和生物质能等，其中生物质能更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料；将农业废弃物进行资源化处理生产生物质能源，不仅可以变废为宝，又可减少污染物排放、保护环境，由于天然纤维素原料的结构复杂性及缺乏高效的纤维素酶制剂，使得目前纤维素乙醇生产企业生产成本较高，单一生产纤维素乙醇产品难以实现盈利成为行业发展的瓶颈；现有纤维素乙醇生产工艺主要是秸秆等农业废弃物进行粉碎，粉碎后原料进入预处理装置进行预处理，预处理后物料进入酶解装置进行酶解，酶解混合液进入分离装置进行固液分离，酶解糖液进入发酵罐按比例加入发酵菌进行发酵，发酵液经蒸馏装置分离提纯得到纤维素乙醇，分离的固体渣料作为燃料进行燃烧；而现有技术方案生产的产品品种单一，生产成本较高；生产原料需进行粉碎处理；酶解液需进行固液分离，使得部分酶解糖液损失，也增加生产工艺流程复杂性；酶解渣料进行燃烧降低产品附加值，未实现原料全组分的充分利用。 [0003] 发明内容：本发明的目的是提供一种利用秸秆生产纤维素乙醇，并同时得到五种副产品的方法。 [0004] 上述的目的通过以下的技术方案实现：秸秆生产纤维素乙醇的方法，包括如下步骤：（1）秸秆前期处理及水热环境预处理；（2）混料及酶解糖化处理；（3）发酵提纯处理；（4）发酵产生的CO2处理；（5）蒸馏废醪处理；（6）酵母发酵后发酵醪液分离菌体蛋白，所述的发酵提纯处理过程为：经酶解后，将糖液降温至32℃后接入20%酵母进行酒精发酵，发酵时间70h，发酵过程中进行温度控制，利用冰水带走发酵产生的发酵热，控制发酵温度在30—35℃，残糖<0.3%视为发酵结束，结束发酵的酒精发酵醪液经过沉淀48h酵母分离后，送至蒸馏装置进行蒸馏提纯得到纤维素乙醇，蒸馏采用双粗塔差压蒸馏装置进行蒸馏操作，操作温度为粗塔103—108℃、塔顶压力0.06—0.15mpa，组合塔温度85—95℃，塔顶压力-0.05—-0.08mpa；精塔温度120—128℃，塔顶压力0.06— 0.15mpa。 [0005] 所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的秸秆前期处理及水热环境预处理过程为：将玉米秸秆收集打捆、堆垛贮存、输送粉碎、除尘除杂、烘干、压块后进入乙醇生产装置区，在装置区中15%水分的压块秸秆经水喷淋预浸泡、洗涤后水分达到60%后送至热水环境式栓塞流反应器中，在反应器中通入1.3—1.8mpa蒸汽，吨秸秆需要蒸汽0.2—0.5t，停留12—15min进行反应。 [0006] 所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的混料及酶解糖化处理过程为：经水热环境处理后秸秆物料经过混料器送至酶解罐，在混料器中加入液态NaOH调节PH至4.8—5.0，液态NaOH添加量2-5kg/吨秸秆、纤维素酶10kg/t秸秆进行酶解糖化，控制酶解温度50- 55℃。 [0007] 一种所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法副产的二氧化碳，所述的发酵产生的CO2处理过程为：发酵产生的CO2经过水喷淋洗涤除去可溶性有机物气体，净化后的CO2气体经0.06%的高锰酸钾溶液进行喷淋洗涤除去不溶性油脂，经过两级净化后的气体过第一分水罐分水后进入二氧化碳压缩机进行升压，升压至3.0MPa后，陆续经过第一冷却器、第二分水罐和干燥床进一步脱水，脱水后的CO2通过第二冷却器冷却后进入吸附床,进行脱杂质处理，吸附床是由八种不同类型的吸附剂按比例分层布置，保证高效的杂质吸附曲线，是纯化的关键设备之一，纯化后的CO2进入-30℃的预冷器和压力为3.0MPa的液化器进行液化，冷源为液氨;液化器出来的液态CO2进入成品罐内。 [0008] 一种所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法副产的菌体蛋白，所述的酵母发酵后发酵醪液处理过程为：酵母发酵后停止发酵搅拌发酵醪液静置沉淀48h、根据罐体中部取样化验发酵醪液罐内酒母细胞数小于200万株/ml时视为沉降结束，离心机分离后得到酵母菌体蛋白饲料，经干燥得到商品菌体蛋白。 [0009] 本发明的有益效果：1.本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，秸秆等农业废弃物在本工艺中同时产生纤维素乙醇、木质素、沼气、生物肥料、菌体蛋白饲料、CO2等六种产品，实现原料的全组分充分利用。 2.本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，生产过程中秸秆等农业废弃物使用水热环境处理方式极大的提高了原料秸秆的收率，降低了毒害物质的产生。 [0010] 本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，蒸馏废醪液直接进行厌氧发酵处理，厌氧后沼液进行分离生产木质素，提高了木质素分离的可操作性。 [0012] 本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，秸秆等农业废弃物在本工艺中同时产生纤维素乙醇、木质素、蛋白饲料、生物肥料、沼气、液体CO2等六种产品。 [0013] 本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，所生产的酶解糖液不需进行固液分离，可直接进行发酵。 [0014] 本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，所产生的蒸馏废醪进行厌氧发酵后，可分离木质素、生物肥料、工艺水回用。 [0015] 本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，发酵后期实现了酒精酵母的分离生产菌体蛋白饲料。 [0016] 本发明的秸秆生产纤维素乙醇及五种副产品的方法，在生产过程中，秸秆等农业废弃物使用水热环境处理方法。 [0018] 具体实施方式：实施例1： 秸秆生产纤维素乙醇的方法，包括如下步骤：（1）秸秆前期处理及水热环境预处理；（2）混料及酶解糖化处理；（3）发酵提纯处理；（4）发酵产生的CO2处理；（5）蒸馏废醪处理；（6）酵母发酵后发酵醪液分离菌体蛋白，所述的发酵提纯处理过程为：经酶解后，将糖液降温至32℃后接入20%酵母进行酒精发酵，发酵时间70h，发酵过程中进行温度控制，利用冰水带走发酵产生的发酵热，控制发酵温度在30—35℃，残糖<0.3%视为发酵结束，结束发酵的酒精发酵醪液经过沉淀48h酵母分离后，送至蒸馏装置进行蒸馏提纯得到纤维素乙醇，蒸馏采用双粗塔差压蒸馏装置进行蒸馏操作，操作温度为粗塔103—108℃、塔顶压力0.06—0.15mpa，组合塔温度85—95℃，塔顶压力-0.05—-0.08mpa；精塔温度120—128℃，塔顶压力0.06— 0.15mpa。 [0019] 实施例2：所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的秸秆前期处理及水热环境预处理过程为： 将玉米秸秆收集打捆、堆垛贮存、输送粉碎、除尘除杂、烘干、压块后进入乙醇生产装置区，在装置区中15%水分的压块秸秆经水喷淋预浸泡、洗涤后水分达到60%后送至热水环境式栓塞流反应器中，在反应器中通入1.3—1.8mpa蒸汽，吨秸秆需要蒸汽0.2—0.5t，停留12— 15min进行反应。 [0020] 实施例3：实施例1或2所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的混料及酶解糖化处理过程为： 经水热环境处理后秸秆物料经过混料器送至酶解罐，在混料器中加入液态NaOH调节PH至 4.8—5.0，液态NaOH添加量2-5kg/吨秸秆、纤维素酶10kg/t秸秆进行酶解糖化，控制酶解温度50-55℃。 [0021] 实施例4：实施例1或2或3所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法副产的二氧化碳，所述的发酵产生的CO2处理过程为：发酵产生的CO2经过水喷淋洗涤除去可溶性有机物气体，净化后的CO2气体经0.06%的高锰酸钾溶液进行喷淋洗涤除去不溶性油脂，经过两级净化后的气体过第一分水罐分水后进入二氧化碳压缩机进行升压，升压至3.0MPa后，陆续经过第一冷却器、第二分水罐和干燥床进一步脱水，脱水后的CO2通过第二冷却器冷却后进入吸附床,进行脱杂质处理，吸附床是由八种不同类型的吸附剂按比例分层布置，保证高效的杂质吸附曲线，是纯化的关键设备之一，纯化后的CO2进入-30℃的预冷器和压力为3.0MPa的液化器进行液化，冷源为液氨;液化器出来的液态CO2进入成品罐内。 [0022] 实施例5：实施例1-4之一所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法副产的菌体蛋白，所述的酵母发酵后发酵醪液处理过程为：酵母发酵后停止发酵搅拌发酵醪液静置沉淀48h、根据罐体中部取样化验发酵醪液罐内酒母细胞数小于200万株/ml时视为沉降结束，离心机分离后得到酵母菌体蛋白饲料，经干燥得到商品菌体蛋白。 [0023] 实施例6：根据实施例1-4之一所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的秸秆前期处理及水热环境预处理过程为：将玉米秸秆收集打捆、堆垛贮存、输送粉碎、除尘除杂、烘干、压块造粒后，在栓塞流反应器中，加入蒸汽，通过水热环境装置进行预处理，控制汽爆压力1.3- 1.8Mpa。 [0024] 实施例7：根据实施例1-4之一或者实施例6所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的混料及酶解糖化处理过程为：经水热环境处理后秸秆物料经过混料器送至酶解罐，在混料器中按工艺要求加入液碱、纤维素酶进行酶解糖化，控制酶解温度50-55℃。 [0025] 实施例8：根据实施例1-4之一或者实施例6或7所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的发酵提纯处理过程为：经酶解后，将糖液降温至32℃后接入酵母进行酒精发酵，发酵后成熟醪液经过酵母分离后送至蒸馏装置进行蒸馏提纯得到纤维素乙醇。 [0026] 实施例9：根据实施例1-4之一或者实施例6或7或8所述的秸秆生产纤维素乙醇的方法，所述的发酵产生的CO2处理过程为：发酵产生的CO2经过水洗、钾洗、压缩、脱水、冷冻生产液体CO2。 |
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