[发明专利]纤维素乙醇原料的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素乙醇的制造领域，具体地，涉及一种纤维素乙醇原料的预处理方法。

背景技术

能源和环境问题是实现可持续发展所必须解决的问题。从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。在此背景下，生物质作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。所以生物质制液体燃料的技术很有发展前途，这中间又以生物质制燃料乙醇技术备受关注。现有工业化燃料乙醇生产均以糖或粮食为原料，其优点是工艺成熟，但是产量受原料的限制，难以长期满足能源需求。

从长远考虑，以纤维素（包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾等）为原料生产燃料乙醇，可能是解决原料来源和进行规模化生产的主要途径之一。我国有发展纤维素制乙醇的有利条件，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨（干重），而我国粮食资源并不丰富,因此将农林废弃物转化为燃料乙醇，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。

在利用纤维素原料制造乙醇前，需要对粉碎的纤维素原料进行预处理，以获得纤维素和半纤维素。目前常采用的预处理方法包括利用螺旋喂料器进行对粉碎的纤维素原料进行挤压获得料塞后，对料塞进行蒸汽处理，蒸汽处理后通过连续或间歇泄压的方式将纤维素排出容器。

在蒸汽处理时需要的蒸汽压力和温度均较高（压力大约在1.3MPa以上，温度在180℃以上）。此时产生的抑制物（乙酸、糠醛等）较多，影响后续处理。

因此，如何降低对纤维素原料进行预处理时的蒸汽温度和压力本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维素乙醇原料的预处理方法，该预处理方法处理纤维素原料时所需的蒸汽温度和压力均较低，且能获得较高的纤维素和半纤维素回收率。

为了实现上述目的，本发明提供一种纤维素乙醇原料的预处理方法，其中，该预处理方法包括以下步骤：

步骤一、将纤维素原料添加至螺旋喂料器中进行挤压脱水，以脱去所述纤维素原料的至少一部分水份，从而获得致密的料塞，该料塞中干物所占的重量比为20%至50%；

步骤二、将所述料塞喂入一级蒸汽容器中，然后打散，对打散后的纤维素原料进行一级蒸汽处理，所述一级蒸汽容器中蒸汽的pH值小于7；

步骤三、将一级蒸汽处理后的纤维素原料送入二级蒸汽容器中进行二级蒸汽处理。

优选地，所述螺旋喂料器的螺旋压缩比为3.0至4.5。

优选地，在将所述纤维素原料添加至所述螺旋喂料器中之前，将所述纤维素原料与水或pH值小于7的溶液进行混合。

优选地，所述pH值小于7的溶液为硫酸溶液，该硫酸溶液的浓度为0.5%至10%。

优选地，所述纤维素原料与水或所述pH值小于7的溶液的重量之比为1:10至1:100。

优选地，所述一级蒸汽容器和所述二级蒸汽容器中的蒸汽压力均为0.7MPa至0.9MPa。

优选地，所述一级蒸汽容器和所述二级蒸汽容器中的蒸汽温度均为165℃至175℃。

优选地，所述步骤二中，所述一级蒸汽处理持续的时间为2-30min。

优选地，该预处理方法还包括：步骤四、对所述二级蒸汽容器进行泄压，并将蒸汽处理后的纤维素原料排出，以获得纤维素和半纤维素。

优选地，在所述步骤四中，每间隔第一预定时间对所述二级蒸汽容器进行泄压，每次泄压持续第二预定时间。

优选地，所述第一预定时间为2s至20s，所述第二预定时间为2s至5s。

通过将纤维素原料挤压脱水成干物所占重量比为20%至50%的料塞后，可以一次处理更多的纤维素原料，并得到更多的纤维素。在二级蒸汽处理前，用pH值低于7的蒸汽对纤维素原料进行处理，有利于在汽爆前将纤维素原料中的氢键破坏，可以降低对所述纤维素原料的进行处理的蒸汽温度和蒸汽压力。从而可以降低能耗，并且还能降低对纤维素原料进行蒸汽处理时生成的抑制物，提高纤维素和半纤维素的回收率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所述的纤维素乙醇原料的预处理方法所用到的系统。

附图标记说明

10           绞龙输送机                20        螺旋喂料器