本發(fā)明涉及一種秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法。

背景技術(shù)：
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秸稈等纖維素原料在細(xì)胞組成、化學(xué)成分上都存在很大的差異，這種差異直接影響其酶解和發(fā)酵效率。秸稈原料中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和不均一性是導(dǎo)致其難以高效轉(zhuǎn)化的根本原因，因此必須對(duì)秸稈等原料進(jìn)行有效的預(yù)處理。目前工業(yè)化生產(chǎn)的秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物預(yù)處理技術(shù)主要有酸法水解、堿法水解、添加化學(xué)藥劑爆破法等預(yù)處理方法，存在處理技術(shù)工藝復(fù)雜，能耗較高，且不同程度地存在環(huán)境污染等問題。

現(xiàn)有技術(shù)的秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物預(yù)處理的方法是將15%-20%水分的秸稈經(jīng)輸送機(jī)送至氣爆罐內(nèi)，通入蒸汽升溫至190℃、壓力13.5mpa，保溫15min氣爆放料。這樣做的會(huì)造成：

（1）氣爆過程中產(chǎn)生的酸醛含量較高，氣爆后半纖維素得率一般80%。

（2）氣爆過程中進(jìn)入空氣量較大，蒸汽單耗較大，一般0.5t蒸汽/t秸稈。

（3）氣爆后物料中酸醛含量大于100ppm對(duì)后端酶解發(fā)酵影響較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，其組成包括：預(yù)浸泡，通過除沙器進(jìn)行對(duì)秸稈的除沙處理，去除雜質(zhì)；脫水；對(duì)栓塞流反應(yīng)器經(jīng)過15kg/cm2蒸汽加壓升溫至壓力13.5 kg/cm2溫度190℃保持壓力20min后放料，在栓塞流反應(yīng)器放料過程中需要經(jīng)過兩級(jí)閃蒸；在閃蒸過程中二級(jí)閃蒸過程中產(chǎn)生氣體，一級(jí)閃蒸回用蒸汽二級(jí)閃蒸產(chǎn)生氣體經(jīng)冷卻器冷卻后排入污水處理裝置。

所述的秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，所述的預(yù)浸泡，是將秸稈存儲(chǔ)點(diǎn)的壓塊秸稈經(jīng)過皮帶輸送機(jī)輸送至兩級(jí)預(yù)浸泡裝置，一級(jí)預(yù)浸泡裝置中采用無(wú)軸螺旋對(duì)秸稈裝置進(jìn)行浸泡，浸泡溫度45℃，浸泡時(shí)間12min，一級(jí)螺旋出料壓塊秸稈已經(jīng)基本完成松散，二級(jí)采用滾筒輸送裝置對(duì)秸稈進(jìn)行進(jìn)一步洗滌，浸泡溫度40—45℃，浸泡時(shí)間5min，加裝強(qiáng)力攪拌裝置加速秸稈塊的松散，松散后的秸稈進(jìn)入水力洗滌機(jī)內(nèi)通過回用水進(jìn)行浸泡。

所述的秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，所述的脫水是經(jīng)過水力洗滌和除沙裝置處理后的秸稈送入到雙網(wǎng)脫水機(jī)進(jìn)行對(duì)水洗后的秸稈進(jìn)行脫水，在雙網(wǎng)脫水機(jī)脫水40%干物的秸稈后，將脫水后的秸稈送至栓塞流反應(yīng)器內(nèi)。

所述的秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，在對(duì)二次閃蒸后的秸稈送入到混料器內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，在攪拌過程中同時(shí)將液堿、回收水和纖維酶素加入到混料器內(nèi)，均勻混合后將混合后的物質(zhì)送入到酶水解罐進(jìn)行分解。

所述的秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，水熱環(huán)境采用40%干物含量的秸稈進(jìn)行液相蒸煮，蒸煮采用氣液兩項(xiàng)蒸煮。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明在水熱環(huán)境前添加了洗滌除沙裝置，保障了后端酶水解、發(fā)酵環(huán)境。

本發(fā)明相對(duì)于氣爆工藝，水熱環(huán)境采用40%干物含量的秸稈進(jìn)行液相蒸煮，避免因加熱不均產(chǎn)生毒害物質(zhì)。

本發(fā)明水熱環(huán)境實(shí)現(xiàn)了蒸汽的二次回收利用降低蒸汽消耗。

本發(fā)明蒸煮采用氣液兩項(xiàng)蒸煮減少了系統(tǒng)中空氣的進(jìn)入量，大幅度降低了反應(yīng)過程中醛的產(chǎn)生，有利于后續(xù)酶解、發(fā)酵工段的操作提高了秸稈的收率。

附圖說明：

附圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖。

附圖2是原有技術(shù)的工藝流程框圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，其組成包括：該方法包括如下步驟：

（1）首先將由分散在玉米種植區(qū)的各秸稈存儲(chǔ)點(diǎn)的壓塊秸稈運(yùn)輸?shù)浇斩捯掖忌a(chǎn)廠；

（2）將秸稈存儲(chǔ)點(diǎn)的壓塊秸稈經(jīng)過皮帶輸送機(jī)輸送至兩級(jí)預(yù)浸泡裝置，一級(jí)預(yù)浸泡裝置中采用無(wú)軸螺旋對(duì)秸稈裝置進(jìn)行浸泡，浸泡溫度45℃，浸泡時(shí)間12min，一級(jí)螺旋出料壓塊秸稈已經(jīng)基本完成松散，二級(jí)采用滾筒輸送裝置對(duì)秸稈進(jìn)行進(jìn)一步洗滌，浸泡溫度40—45℃，浸泡時(shí)間5min，假裝強(qiáng)力攪拌裝置加速秸稈塊的松散，松散后的秸稈進(jìn)入水力洗滌機(jī)內(nèi)通過回用水進(jìn)行浸泡；

（3）在水力洗滌機(jī)浸泡后的秸稈在通過除沙器進(jìn)行對(duì)秸稈的除沙處理，去除雜質(zhì)；

（4）經(jīng)過水力洗滌和除沙裝置處理后的秸稈送入到雙網(wǎng)脫水機(jī)進(jìn)行對(duì)水洗后的秸稈進(jìn)行脫水，在雙網(wǎng)脫水機(jī)脫水40%干物的秸稈后，將脫水后的秸稈送至栓塞流反應(yīng)器內(nèi)；

（5）對(duì)栓塞流反應(yīng)器經(jīng)過15kg/cm2蒸汽加壓升溫至壓力13.5 kg/cm2溫度190℃保持壓力20min后放料，在栓塞流反應(yīng)器放料過程中需要經(jīng)過兩級(jí)閃蒸；

（6）在閃蒸過程中二級(jí)閃蒸過程中產(chǎn)生氣體，一級(jí)閃蒸回用蒸汽二級(jí)閃蒸產(chǎn)生氣體經(jīng)冷卻器冷卻后排入污水處理裝置。

實(shí)施例2：

根據(jù)實(shí)施例1所述的秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，在對(duì)二次閃蒸后的秸稈送入到混料器內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，在攪拌過程中同時(shí)將液堿、回收水和纖維酶素加入到混料器內(nèi)，均勻混合后將混合后的物質(zhì)送入到酶水解罐進(jìn)行分解。

實(shí)施例3：

根據(jù)實(shí)施例1或2所述的秸稈纖維素乙醇秸稈預(yù)處理方法，水熱環(huán)境采用40%干物含量的秸稈進(jìn)行液相蒸煮，蒸煮采用氣液兩項(xiàng)蒸煮。

實(shí)施例4：

傳統(tǒng)氣爆技術(shù)：具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的植物原料在高壓(1.5 MPa)、高溫(190℃)介質(zhì)下汽相蒸煮，半纖維素和木質(zhì)素產(chǎn)生一些酸性物質(zhì)，使半纖維素降解成可溶性糖，同時(shí)復(fù)合胞間層的木質(zhì)素軟化和部分降解，從而削弱了纖維間的粘結(jié)。然后突然減壓，介質(zhì)和物料共同作用完成物理的能量釋放過程。物料內(nèi)的汽相介質(zhì)噴出瞬間急速膨脹，同時(shí)物料內(nèi)的高溫液態(tài)水迅速暴沸形成閃蒸，對(duì)外作功，使物料從胞間層解離成單個(gè)纖維細(xì)胞。汽爆可分成兩個(gè)階段，首先是汽相蒸煮，高壓蒸汽滲透到物料內(nèi)的空隙，使半纖維素降解成可溶性糖，同時(shí)木質(zhì)素軟化和部分降解，降低纖維連結(jié)強(qiáng)度，為爆破過程提供選擇性的機(jī)械分離。其次是爆破過程，利用汽相飽和蒸汽和高溫液態(tài)水兩種介質(zhì)共同作用于物料，瞬間完成的絕熱膨脹過程，對(duì)外作功。在爆破過程中，膨脹的氣體以沖擊波的形式作用于物料，使物料在軟化條件下產(chǎn)生剪切力變形運(yùn)動(dòng)。由于物料變形速度較沖擊波速度小得多，使之多次產(chǎn)生剪切，使纖維有目的分離。二者相輔相成，汽相蒸煮條件的選擇決定著汽爆目的性。汽相蒸煮的溫度和蒸煮時(shí)間之間存在交互作用，根據(jù)Arrhenius定律，溫度每升高10℃熱化學(xué)反應(yīng)的速率加倍，溫度的升高從而可縮短蒸煮時(shí)間, 但爆破機(jī)械作用只有在汽相蒸煮臨界點(diǎn)以上才能發(fā)揮出來(lái)。汽爆條件的選擇與原料的種類，汽爆物料的用途和汽爆罐的性能有關(guān)。（1）如麥草與木材在汽爆條件上差異較大，不能把麥草等同于木材。（2）制漿、化學(xué)纖維和生物轉(zhuǎn)化對(duì)植物原料要求差別很大，因此，汽爆條件也不能同樣考慮。如為了得到高得率的紙漿，相應(yīng)采取了防止組分降解措施。從生物量全利用來(lái)看，應(yīng)以最低成本獲得三組分最大收率為目的。（3）從工程角度考慮汽爆條件，主要是汽相蒸煮的均勻性，也就是汽相傳遞特性，這個(gè)問題與起始物料含水量關(guān)系很大。（4）汽爆罐的性能對(duì)汽爆條件選擇也影響很大。如汽爆罐放料口直徑與罐體直徑的比例，對(duì)于爆破作用有較大影響。