[發明專利]一種利用農作物秸稈產業化生產乙醇的方法

有效

• 申請號: 201711472264.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108048507B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 李秋園;代淑梅
• 申請（專利權）人: 中溶科技股份有限公司
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P7/10;C12P5/02
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發明公開了一種利用農作物秸稈產業化生產乙醇的方法，包括如下步驟：將農作物秸稈粉碎后與水按比例加入預處理反應器中進行預處理；將物料導入酶解罐中，冷卻降溫，調節pH，然后添加酶制劑進行酶解；將物料導入發酵罐中，加入酵母進行發酵生產乙醇；將物料導入蒸餾設備中進行蒸餾，得到乙醇和廢渣液；將廢渣液接種高溫活性污泥進行厭氧發酵，得到沼氣和消化渣液；沼氣進行燃燒產蒸汽或作為生產原料、以及外供給城市燃氣管網；消化渣液進行壓榨處理，得到清液和固渣，清液經處理達標后排放、固渣進行燃燒產蒸汽；將蒸汽回用到本方法中的步驟中。本發明整體上工藝先進，乙醇產量高，原料利用充分，成本低，適合產業化生產。

技術領域

本發明屬于利用纖維素秸稈微生物發酵生產燃料乙醇技術領域，具體的是涉及一種利用農作物秸稈產業化生產乙醇的方法。

背景技術

當前石化燃料資源不斷枯竭，溫室氣體排放等嚴重影響了生活環境，霧霾等環境污染現象日趨嚴重，因此開發利用清潔可再生資源受到廣泛關注。乙醇、丁醇等生物質能源被認為是傳統化石燃料的最佳替代品。目前乙醇等生物質能源的生產主要以糧食為原料，但存在生產成本高、原料供應有限等問題。

纖維素秸稈在我國是一種木質纖維廢棄物，年產量大，目前采用較多的處理方式為將其直接燃燒或棄置于農田，既浪費資源又污染環境，缺乏對其有效的利用。利用纖維素秸稈為原料替代糧食來生產生物質能源，不僅能夠實現資源的有效利用，還可以解決環境問題，具有巨大的產業化潛力。

目前現有技術中，利用纖維素秸稈制乙醇主要采用蒸汽爆破法、添加酸堿化學法等工藝對農作物秸稈進行預處理。但是蒸汽爆破法能源消耗大，生產成本高，蒸汽熱能無法回收，造成能源浪費；直接添加酸堿化學預處理的方法，需添加的化學試劑量大，成本較高，對設備的要求高，污水處理難度大；其他方式的預處理方法一般也不能夠充分利用秸稈中的纖維素，造成資源浪費，生產成本居高不下。

另外，現有技術中在秸稈原料預處理或者酶解后，需要進行固液分離，固液分離后再進行發酵產乙醇。上述工藝存在以下缺陷：一、工藝繁瑣，相應的操作復雜，耗費時間，相應的會增加一定的生產成本；二、不能充分地將纖維原料分解為糖類，導致秸稈轉化率低，秸稈的利用價值低。

發明內容

本發明的目的是針對目前農作物秸稈生產乙醇中秸稈原料預處理困難，秸稈利用率低，能源消耗大，生產成本高，資源綜合利用不足，生產工藝不成熟難于產業化等問題，提供了一種切實可行的利用農作物秸稈生產乙醇的產業化方法，并做到資源的最大化綜合利用。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種利用農作物秸稈產業化生產乙醇的方法，包括如下步驟：

(1)預處理：將農作物秸稈粉碎后與水按1:3-19的比例加入預處理反應器中，控制溫度為150-230℃和壓力為0.48-2.8MPa進行反應，使水呈弱酸性，反應時間為5-60分鐘，得到預處理的物料；

(2)酶解：將經過步驟(1)預處理后得到的物料導入酶解罐中，通過下一批未預處理的秸稈與水的混合物料進行熱交換，冷卻降溫，并且同時回收熱能，調節pH，然后添加酶制劑進行酶解，酶制劑為纖維素酶、纖維二糖酶、木聚糖酶、果膠酶或漆酶中的多種，酶解的溫度為45-55℃，酶解時間24-72h；

(3)發酵：將經過步驟(2)酶解后的物料不需要過濾，直接導入發酵罐中，加入酵母進行發酵生產乙醇，同時酶制劑繼續發揮酶解作用，實現同步糖化發酵，酵母為畢赤酵母、休哈塔假絲酵母、普通釀酒酵母或基因工程釀酒酵母的一種；

(4)蒸餾：將經過步驟(3)發酵后的物料導入蒸餾設備中進行蒸餾，得到乙醇和廢渣液；

(5)廢渣液的厭氧處理：將步驟(4)得到的廢渣液接種高溫活性污泥進行厭氧發酵，得到沼氣和消化渣液；