[發明專利]一種秸稈類物質或農林廢棄物生產生物丁醇的方法及裝置

無效

• 申請號: 200910066376.1
• 申請日: 2009-11-05
• 公開（公告）號: CN101928733A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 王建設;王紹鵬
• 申請（專利權）人: 王建設
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C12P7/10;C12P7/28;C12M1/00;C12R1/145
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明屬于秸稈類原料生產丁醇技術領域，涉及秸稈類物質或農林廢棄物生產生物丁醇的方法，同時涉及一種秸稈類物質或農林廢棄物生產生物丁醇的裝置。

背景技術

秸桿類物質和農林廢棄物是大宗的可再生資源，農林廢棄物包括樹葉、樹枝和木材加工后的木屑等。我國秸桿類物質每年至少收獲8億噸，全世界范圍內大約有23億噸。目前，盡管秸桿類物質和農林廢棄物的一部分用于發電，一部分用作燃料，一部分作為生產糠醛、木糖的原料等，但大部分還是沒有得到充分利用，還是存在一定資源上的浪費。

秸桿類物質和農林廢棄物主要是由半纖維素、纖維素和木質素三大元素組成，半纖維素是來源于植物的生物聚糖，含有D-木糖基、D-甘露糖基與D-葡萄糖基或D--半乳糖基的基礎鏈，其它糖基可以成為支鏈而連接在主鏈上。纖維素是D-葡萄糖以B-1，4糖苷鍵結合起來的鏈狀高分子化合物，常溫下不溶于稀酸或稀堿。半纖維素和纖維素與木質素中間是由阿魏酸和香對豆酸通過酯鍵和醚鍵進行連接的，其結構連接得相當緊密且比較穩定，要想加大纖維素秸桿的利用率，過去也通過簡單的汽爆、水解等方法進行對纖維素秸桿組分的分離，但均未達到其最大利用價值。

丙酮和丁醇廣泛用于有機合成塑料、樹脂、油漆、醫藥和國防工業。丙酮可作為油漆、電影膠片、塑料、石油精煉脫蠟、植物油萃取、制藥的溶劑和有機合成化學工業的原料。丁醇除可用作溶劑外還是一種潛在的大綜動力燃料，它的燃燒值和汽油相當，是汽車用油的替代品。現有的丙酮、丁醇生產工藝有兩種方法，一種是石化合成法，另一種是糧食發酵法。這兩種方法的成本較高，均為實現資源的利用最大化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種秸稈類物質或農林廢棄物生產生物丁醇的方法，實現了資源利用的最大化。

本發明的另一目的在于提供一種秸稈類物質或農林廢棄物生產生物丁醇的裝置

本發明采用以下技術方案：一種秸稈類物質或農林廢棄物生產生物丁醇的方法，將秸稈類物質或農林廢棄物粉碎后先用熱水浸泡，然后采用稀酸為催化劑進行水解，使秸稈類物質或農林廢棄物中的半纖維素水解轉化為戊碳糖并存在于水解液中，向含有戊碳糖的水解液中加堿性類物質中和pH值為3-7，然后固液分離，液體部分加入活性炭吸附脫色然后固液分離，料液經離子交換脫酸后成為含戊碳糖的水溶液；所述稀酸水解、固液分離后的固形物先用水沖洗，加入堿性物質中和，再加入纖維素酶和阿魏酸酯酶協同酶解固形物中的纖維素，使纖維素分解成六碳單糖并存在于酶解液中，酶解液經活性炭吸附脫色，加水或濃縮調節濃度，制成含六碳糖的水溶液；將含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液與含六碳糖的水溶液的混合液送入配料裝置，加堿性物質調pH值為3-7，加入營養原料，加水調整溶液中糖的質量百分比濃度為3-8％，然后在100-120℃下高溫殺菌20-60分鐘，然后冷卻到30-42℃，接入發酵菌種發酵72-160小時，經精餾分離得到丙酮、丁醇和乙醇，發酵過程中回收廢氣二氧化碳和氫氣；

該方法的具體步驟為：(1)先將秸桿類物質或農林廢棄物清選，然后粉碎，水洗后送入水解鍋，加入70～98℃熱水浸泡1～3小時，然后加入質量百分比濃度為0.5～10％的稀酸進行水解，稀酸的加入量為所處理秸桿類物質或農林廢棄物重量的2～10倍，然后通入100～125℃熱蒸汽水解4～8小時，水解后的固液混合物固液分離為水解液和固形物；向水解液中加入堿性物質中和pH值為3-7，然后固液分離，液體部分加入活性炭吸附脫色然后固液分離，料液經離子交換脫酸后成為含戊碳糖的水溶液；

(2)步驟(1)中水解后的的固形物用水沖洗，加入堿性物質調pH值為3-7，沉淀析出鹽類物質，再加入纖維素酶和阿魏酸酯酶，按每克固形物加入20～80FPU纖維素酶和0.1～3IU阿魏酸酯酶，送入酶解裝置協同酶解固形物中的纖維素，在40～55℃下連續酶解3～8天，酶解液經活性炭吸附脫色，加水或濃縮調節溶液中糖的質量百分比濃度為3-8％，制成含六碳糖的水溶液；