[发明专利]秸秆的预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源与资源技术领域，具体而言，涉及一种秸秆的预处理方法。

背景技术

随着世界人口的增加以及工业化水平的提升，全球对能源的需求与日俱增。当今世界各国消耗的能源大部份来自石油资源，不仅储量有限，还会导致全球气候变暖和生态环境日益恶化。近年来，科学家将目光转向木质纤维素乙醇。木质纤维素乙醇不仅可以使人类摆脱对有限的石油资源的过分依赖，而且能够大幅度减少污染物和温室气体的排放、减少雾霾天气、增加农民收入。

当前，木质纤维素乙醇的原料主要为农业废弃物，即秸秆。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，结构复杂，同时表面存在着角质蜡状膜，这种蜡质一般由脂溶性的脂肪酸、烷烃、脂肪醇、醛类、酮类和酯类组成，具有强疏水性，形成了一道坚固的屏障，这层蜡质的存在阻碍了预处理的溶剂和水解酶在秸秆样品中的渗透，不利于对秸秆后续的转化，使秸秆很难降解为可发酵单糖，而且蜡质本身也含有一些包括高附加值化学品在内的有机化合物。遗憾的是，当前对秸秆的预处理过程多不包括除蜡过程，增加了预处理的时间、能耗以及试剂和酶的用量。

发明内容

为了解决乙醇生产过程中能耗高、环境负荷大、效率低等问题，本发明提供了一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：常温下，将已称量的秸秆烘干，然后研磨至一定的粒度，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐，在一定温度下，加入适量的有机溶剂进行浸取脱去秸秆表面的蜡质。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至一定温度后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液由离心泵返回至溶剂储罐循环利用。一定时间后，取出秸秆，然后在室温下干燥一定时间，称量计算除蜡率后，供后续工序备用。

上述秸秆的研磨粒度优选40～80目。

上述除蜡有机溶剂与秸秆的质量之比为10～30。

上述除蜡有机溶剂为苯/乙醇、正己烷、氯仿或乙醚。

上述除蜡步骤的温度为40～80℃。

上述浸取液的冷却温度为0～10℃。

上述除蜡步骤的时间为4～8h。

上述秸秆优选玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆或高粱秸秆。

本发明具有如下优点：

（1）本发明去除了秸秆表面的蜡质，使预处理的溶剂和水解酶更易向秸秆样品中的渗透，减少了预处理时间、降低了能耗以及试剂和酶的用量。

（2）本发明与其他除蜡方法相比，实现了除蜡溶剂的循环利用，回收了蜡质，增加了经济效益。

附图说明

图1是本发明的工艺过程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好的理解本发明，但并不对本发明作任何限制。

实施例1

一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：

常温下，将已称量的玉米秸秆烘干，然后研磨至60目，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐（带换热夹套），在60℃下，加入苯/乙醇进行浸取脱去秸秆表面的蜡质，苯/乙醇的加入为秸秆量的20倍。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至5℃后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液返回至溶剂储罐循环利用。6h后，取出秸秆，然后在室温下干燥24h，称量计算除蜡率为1.4%。

实施例2

一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：

常温下，将已称量的水稻秸秆烘干，然后研磨至40目，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐（带换热夹套），在70℃下，加入正己烷进行浸取脱去秸秆表面的蜡质，正己烷的加入量为秸秆量的25倍。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至4℃后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液返回至溶剂储罐循环利用。5h后，取出秸秆，然后在室温下干燥24h，称量计算蜡质的产量，即除蜡率为1.9%。

实施例3

一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：