[發明專利]一種低壓蒸汽加熱的木質纖維素原料干法稀酸預處理方法

在審

• 申請號: 201710233700.9
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN108690859A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 鮑杰;邵帥;張建
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種低壓蒸汽加熱的木質纖維素原料干法稀酸預處理方法，其具體步驟為：(1)將木質纖維素原料進行前處理；(2)將步驟(1)得到的木質纖維素原料進行干法稀酸預處理，預處理時的加熱蒸汽壓力1.0?2.1MPa的低壓飽和蒸汽；(3)將步驟(2)得到的預處理后的木質纖維素原料進行后續的生物加工。本發明的優點：低壓蒸汽加熱的干法稀酸預處理在保證預處理效果的同時，由于加熱蒸汽壓力較低，大幅降低了蒸汽鍋爐的設備投資；此外，低壓蒸汽具有較高的進汽速率，強化了預處理過程中的混合和傳熱，有效減少了預處理過程中的抑制物生成。低壓蒸汽加熱的干法稀酸預處理，為小型分散式預處理?大型集中式生物煉制模式奠定了基礎。

【技術領域】

本發明涉及木質纖維素生物煉制領域，是一種低壓蒸汽加熱的木質纖維素原料干法稀酸預處理方法。

【背景技術】

預處理是通過生物煉制生產生物燃料和生物基化學品過程中破壞木質纖維素原料結構，提高后續纖維素酶解效率的必要步驟。目前有諸多預處理方法，例如稀酸預處理，蒸汽爆破預處理，氨纖維爆破預處理，堿預處理和離子液體預處理等，而幾乎在所有的這些預處理方法中，溫度都是一個影響預處理效果的關鍵因素。通常來講，相對較高的溫度可以獲得更好的預處理效果。

目前用于預處理升溫的加熱方式主要有油浴、沙浴和電熱絲加熱等，而工業上多采用蒸汽。為了得到較高的預處理溫度，工業上常常采用壓力較高的飽和蒸汽或者壓力較低的過熱蒸汽進行加熱，前者對飽和蒸汽壓力要求較高，對設備投資以及操作的安全性都有顯著影響，而后者需通過火電廠供給過熱蒸汽，對設備的要求極高，需要對木質纖維素原料進行集中預處理，影響整個生物煉制過程的經濟性。

小型分散式預處理-大型集中式生物煉制模式是將生物煉制過程中的預處理操作分散至原料產地進行，木質纖維素原料經過干法稀酸預處理過程加工后呈干固體形態并且無任何廢水產生，通過干燥和成球化增加物料密度后運輸至大型生物煉制工廠進行集中處理，該過程顯著降低了原料收集成本和生物煉制產品的生產成本。而分散預處理工廠規模較小，不適于配建投資成本大的火電廠和高壓蒸汽鍋爐。因此，開發一種只需低壓蒸汽進行加熱的預處理方法至關重要。該方法在保證木質纖維素原料預處理效果的同時，由于加熱蒸汽壓力較低，大幅降低了蒸汽鍋爐的設備投資，有利于小型化；此外，低壓蒸汽具有較高的進汽速率，促進了預處理過程中的混合和傳熱，有效減少了預處理過程中的抑制物生成。低壓蒸汽加熱的干法稀酸預處理，為小型分散式預處理-大型集中式生物煉制模式奠定了基礎。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種低壓蒸汽加熱的木質纖維素原料干法稀酸預處理方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種低壓蒸汽加熱的木質纖維素原料干法稀酸預處理方法，其具體步驟為：

(1)將木質纖維素原料進行前處理；

(2)將步驟(1)得到的木質纖維素原料進行干法稀酸預處理，預處理時的加熱蒸汽壓力1.0-2.1MPa的低壓飽和蒸汽；

所述的干法稀酸預處理的條件為硫酸用量1-10g/100g木質纖維素原料，加熱溫度130-220℃，加熱時間0-60分鐘，預處理時固體秸稈的質量分數30-90％，蒸汽熱源壓力1.0-2.1Mpa；

所述的干法稀酸預處理時的加熱蒸汽壓力為1.0-2.1MPa的飽和蒸汽，優選1.5MPa的飽和蒸汽；

所述的低壓蒸汽的產生方式包括電加熱鍋爐、燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃氣鍋爐等。

(3)將步驟(2)得到的預處理后的木質纖維素原料進行后續的生物加工。

所述的后續的生物加工包括酶解制糖以及基于糖平臺的其他生物轉化和化學轉化生產液體燃料和化學品的過程。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：