[发明专利]秸秆纤维素燃料乙醇预处理装置及处理方法

说明书

秸秆纤维素燃料乙醇预处理装置及处理方法。现有液态高温水技术只能在较低固体含量(20%)对物料进行处理,且高流速需要大量的水,导致了预处理及后续处理的相当高的能耗,生产效率较低，蒸气爆破法会对后续生物处理具有不利影响。本发明组成包括：螺旋喂料器，所述的螺旋喂料器包括外部筒体（3），所述的外部筒体右侧安装有蒸煮管（16），所述的外部筒体内设置有压缩螺旋轴（7），所述的压缩螺旋轴的一端与螺旋传动装置（1）通过轴承连接，所述的压缩螺旋轴的另一端位于所述的外部筒体的环形栓塞筒（9）内。本发明用于秸秆纤维素燃料乙醇预处理装置及处理方法。

技术领域：

本发明涉及一种秸秆纤维素燃料乙醇预处理装置及处理方法，属于秸秆纤维素乙醇生产方法。

背景技术：

中国是农业大国，是世界上秸秆资源最为丰富的国家之一。据调查统计，2010年全国秸秆理论资源量为 8.4亿t，可收集资源量约为 7亿t。但是，由于缺乏有效的处理方式，约有2.47亿 t 的秸秆被废弃或直接焚烧，不仅污染了环境，更是对资源的极大浪费。秸秆作为一种优质的生物质能，可替代部分化石能源，利用秸秆为原料生产纤维素燃料乙醇是解决秸秆焚烧使之替代化石能源的一种最有效途径。

玉米秸秆主要由植物细胞壁组成,细胞壁基本组成是纤维素、半纤维素、木质素,纤维素和半纤维素被木质素层层包裹,纤维素是一种由1000～10000个β2D2吡喃型葡萄糖单体以β21,42糖苷键连接的直链多糖,多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维,其基本组成单位是纤维二糖,是地球上最丰富的聚合物。而半纤维素主要是木糖及少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成,而木质素是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物,对水解纤维素起到屏障作用。到目前为止,还未发现能利用木质素的单聚体来生产乙醇的微生物。半纤维素是C₅糖的聚合物,较易水解为五碳糖,纤维素是C₆糖的聚合物,较难水解为六碳糖,而木质素可以用来燃烧、产气和产生动力,也可以被转化为高附加值的燃料添加剂。以秸秆为原料是生产纤维素燃料乙醇必须将秸秆中纤维素、半纤维素、木质素的结晶体结构打破才能针对纤维素、半纤维素进行后续的酶水解操作，秸秆纤维素燃料乙醇产业的发展迫切需要一种高效节能的预处理设备。

目前秸秆纤维素燃料乙醇预处理主要通过液态高温水技术和蒸汽爆破法，液态高温水技术是指将物料置于高压状态的热水中(通过加压防止水在超过100℃时蒸发),温度为200℃～230℃,处理物料2min～15min,使物料的40%～60%溶解,可除去4%～22%的纤维素,35%～60%的木质素以及所有的半纤维素。将玉米秸秆粉碎至通过1/4英寸孔的筛子,调为固体含量为16%的浆料,在流体化的沙浴中加热,维持反应器在一定压力。在190℃反应15min效果最佳,之后在15FPU/g葡聚糖条件下,90%纤维素被水解为葡萄糖。此方法只能在较低固体含量(20%)对物料进行处理,且高流速需要大量的水,导致了预处理及后续处理的相当高的能耗,生产效率较低。