[发明专利]纤维素原料制备乙醇的方法和系统及其应用

说明书

本发明涉及燃料乙醇生产领域，公开了一种纤维素原料制备乙醇的方法和系统以及该系统在利用纤维素原料制备乙醇中的应用。在所述方法和系统中，通过使用废酸清液对纤维素原料粉碎物进行清洗，使得更为干净的物料进入酸水解和蒸汽爆破系统，保护设备的同时减少了除杂成本，提高了酸的利用率。在优选的条件下，通过系统中蒸汽和水的循环，大大减少了水耗和能耗。在优选的条件下，通过在混料绞龙中加入纤维素酶，使得物料在进行酶解前，在混料绞龙中进行了预酶解，有利于后续酶解操作的进行。通过多个工艺的配合，本发明所述的方法和系统能够提高成熟醪液中乙醇的含量，降低纤维素酶使用量、酸耗、水耗和能耗。

技术领域

本发明涉及燃料乙醇生产领域，公开了一种纤维素原料制备乙醇的方法和系统以及该系统在利用纤维素原料制备乙醇中的应用。

背景技术

作为可再生燃料的重点，发展燃料乙醇对我国能源结构调整，开发石油替代资源，提高清洁燃料比重，改善汽车尾气排放和大气环境质量，发展低碳经济，促进农业生产、消费的良性循环和可持续发展，实现农业增效、农民增收意义重大。

目前，用含纤维素原料生产乙醇的研究备受国内外关注，但尚未实现大规模工业化生产。

发明内容

本发明为了实现大规模工业化利用纤维素原料生产乙醇的目的，提供了一种纤维素原料制备乙醇的方法和系统以及该系统在利用纤维素原料制备乙醇中的应用，该方法能够降低水耗，提高酸的利用率。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种纤维素原料制备乙醇的方法，该方法包括：对纤维素原料依次进行粉碎、水解、酶解、发酵和蒸馏，得到乙醇；

其中，所述水解的方法包括：

(1)对纤维素原料粉碎物进行酸洗，得到酸洗物料和第一废酸液；

(2)将所述酸洗物料与酸液混合均匀，得到混酸物料，并对所述混酸物料进行酸水解，得到酸水解物料；

(3)对所述酸水解物料进行蒸汽爆破，得到水解后的物料和气爆蒸汽；

其中，在对所述混酸物料进行酸水解前，还包括对所述混酸物料进行第一脱水处理，得到脱水物料和第二废酸液；

将所述第二废酸液进行固液分离得到第二废酸清液和酸渣；

将所述第二废酸清液循环至所述酸洗步骤作为至少部分酸洗用酸，并将所述酸渣返回至所述混酸物料中。

本发明第二方面提供一种纤维素原料制备乙醇的系统，该系统包括：

粉碎单元，用于对所述纤维素原料进行粉碎，得到纤维素原料粉碎物；

水解单元，用于将所述纤维素原料粉碎物进行水解，得到水解后的物料；

酶解单元，用于将所述水解后的物料进行酶解，得到酶解液；

发酵单元，用于将所述酶解液进行发酵，得到成熟醪液；

蒸馏单元，用于将所述成熟醪液进行蒸馏，得到乙醇；

其中，所述水解单元中包括：

酸洗单元，用于将所述纤维素原料粉碎物进行酸洗，得到酸洗物料和第一废酸液；

混酸单元，用于将所述酸洗物料与酸混合均匀，得到混酸物料；

酸水解单元，用于对所述混酸物料进行酸水解，得到酸水解物料；

蒸汽爆破单元，用于对所述酸水解物料进行蒸汽爆破，得到水解后的物料和气爆蒸汽；

其中，所述酸水解单元中设置有第一脱水装置，用于在对所述混酸物料进行酸水解前，对所述混酸物料进行第一脱水处理，得到脱水物料和第二废酸液；