[发明专利]利用生物秸秆制备低聚木糖、溶解浆和生物燃油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质综合利用领域，具体涉及一种利用生物秸秆制备低聚木糖、溶解浆和生物燃油的方法。

背景技术

随着能源短缺、环境污染和气候变化形势的日益严峻，生物秸秆综合利用产业已成为引领当代世界科技创新和先进生产力发展的又一个新的主导产业。

生物秸秆是制备溶解浆工业最常用的非木材纤维原料之一，它们生长迅速，产量巨大，与木材原料在化学成分、结构等方面存在较多的不同，如纤维素与半纤维素的结合、纤维素与木素的结合较为松散，易于蒸煮，并且蒸煮后的生物秸秆易于打浆。这些特点使得其制浆工艺与黑液特性等均具有特殊性，尤其表现在黑液黏度大、蒸发过程容易结垢等问题上，造成黑液提取及碱回收系统运行相对困难，而生物秸秆制浆黑液黏度居高不下除了硅含量高外，大量细小纤维的存在也是重要原因，基于此，可以考虑其它利用方式。

生物秸秆原料中半纤维素主要由聚戊糖组成，可作为制备木糖的原料，所以如果能在常规制浆之前进行有效的前期处理，既可以提取出大部分半纤维素，用以制备木糖产品，同时还有望得到高质量的溶解浆。

中国专利CN 102268833 B公开了利用汽爆、水洗处理后的农作物秸秆制备溶解浆，但其并未给出水解液、黑液的进一步利用方式，同时其对农作物秸秆的前期处理以及制备过程均未能对农作物秸秆形成更为充分、高效的利用。因此，有必要提出一种可以对生物秸秆资源进行充分、高效利用的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生物秸秆制备低聚木糖、溶解浆和生物燃油的方法，以充分、高效地利用现有的生物秸秆资源。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用生物秸秆制备低聚木糖、溶解浆和生物燃油的方法，所述方法包括：

a、预蒸煮：将生物秸秆破碎、除杂，与三价稀土盐、酸性离子水混合，进行预蒸煮，其中，所述三价稀土盐的用量为生物秸秆干基质量的0.5～3wt％，所述生物秸秆干基与酸性离子水的质量比为1：3～1：8；在预蒸煮时，向进行预蒸煮操作的反应器中通入氧气，所述氧气的通入量为生物秸秆干基质量的1～5wt％，所述预蒸煮的温度为160～180℃、压力为1.5MPa～2.0MPa、时间为5～15min；

b、酶解：将步骤a预蒸煮后的浆料降温至50～60℃,利用酸性离子水调节pH至4.0～6.0，并加入基于单位生物秸秆干基质量200～600个标准酶活的木聚糖酶，酶解2～4h；

c、多级压榨逆流洗涤：将步骤b酶解后的浆料进行多级压榨逆流洗涤，得到酶解洗涤液和洗净的酶解渣；

d、将步骤c得到的酶解洗涤液进行澄清处理，以脱除固相颗粒，得到澄清液；

e、将步骤d得到的澄清液进一步提纯，以脱除无机盐，以及分子量不大于300道尔顿和分子量不小于1200道尔顿的有机物，剩余澄清液经浓缩、干燥，得到低聚木糖；

f、制浆：以步骤c得到的酶解渣为原料制浆，制浆条件为：将所述酶解渣与碱性离子水、亚硫酸盐、甲醛和稀土氧化物混合，并在常压下加热蒸煮，蒸煮温度为130～170℃，蒸煮时间为1～3h，分离出黑液，得到分离黑液后的浆料；其中，亚硫酸盐用量为酶解渣干基质量的12～18wt％，甲醛用量为酶解渣干基质量的1～2wt％，稀土氧化物用量为酶解渣干基质量的0.1～0.5wt％，酶解渣干基与碱性离子水的质量比为1：3～1：5；

g、洗涤筛分：对分离黑液后的浆料进行洗涤、筛分，以筛除未分解残渣及粗纤维束；

h、脱木素：向步骤g洗涤筛分后的浆料中加入镁盐，利用碱性离子水调节浆料固含量为8～12wt％，PH值为10～12，进行氧脱木素反应，其中所述镁盐用量为浆料固含量的0.5～2wt％；反应时，向氧脱木素反应器内通入氧气和蒸汽，反应器内压力为0.5～0.6MPa,温度为90～120℃，反应时间为60～90min，氧气用量为浆料固含量的3～5wt％；

i、预处理：将三价稀土盐和酸性离子水加入步骤h脱木素后的浆料中，调节浆料固含量为8～12wt％，pH值为4～5，控制浆料温度为50～60℃，常压预处理30～60min，其中，所述三价稀土盐的加入量为浆料固含量的0.5～1wt％；

j、将步骤i的预处理产物漂白，得溶解浆成品；

k、制合成气：将步骤f分离出的黑液气化制备合成气；

l、费托合成：将步骤k制得的合成气净化、调节碳氢比后，经费托合成制生物燃油。