[發(fā)明專利]一種用秸稈同時生產(chǎn)乙醇、黃腐酸和二氧化碳的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810478856.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN110499341B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋明信;李洪法;畢衍金;閆俊欽;任永剛;趙淑晶;崔強;李宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P1/00
• 代理公司: 北京元中知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11223
• 代理人: 王明霞

本發(fā)明屬于植物秸稈利用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用秸稈同時生產(chǎn)乙醇、黃腐酸和二氧化碳的方法。所述的一種用秸稈同時生產(chǎn)乙醇、黃腐酸和二氧化碳的方法包括對秸稈進行備料、預(yù)處理、酶解、發(fā)酵和蒸餾得到乙醇和二氧化碳，其中所述的方法還包括對酶解后的產(chǎn)物、發(fā)酵后的產(chǎn)物和/或蒸餾后的殘留物進行固液分離，優(yōu)選對酶解后的產(chǎn)物進行固液分離，將得到的固相進行磺化反應(yīng)得到黃腐酸的過程。本發(fā)明通過化學(xué)反應(yīng)——磺化反應(yīng)，使得殘渣中的木素70％以上轉(zhuǎn)化為水溶性的木素磺酸鹽(黃腐酸)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物秸稈利用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用秸稈同時生產(chǎn)乙醇、黃腐酸和二氧化碳的方法。

背景技術(shù)

農(nóng)作物秸稈纖維主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等有機組分組成。植物體中的木素可分為酸溶木素和酸不溶木素，不同類型不同地區(qū)的秸稈二者的比例不近相同(見表1)。

表1

生物乙醇是最佳的石油燃料替代品之一，纖維質(zhì)植物生物體資源豐富，存于植物生物體干物質(zhì)儲存的總能源，是人類當(dāng)前總能耗的10倍且可復(fù)始再生，如何低成本，無污染從中提取生物乙醇是當(dāng)今世界各國的戰(zhàn)略性課題。

纖維素類物質(zhì)生產(chǎn)乙醇是當(dāng)前被公認(rèn)為最好的生產(chǎn)乙醇的路徑之一。然而在大部分纖維素乙醇生產(chǎn)工藝中，纖維素及半纖維素被轉(zhuǎn)化利用，而木質(zhì)素主要作為燃料燃燒，利用價值較低。當(dāng)前我國秸稈產(chǎn)量8億噸，具有1億噸乙醇生產(chǎn)潛力，產(chǎn)生的木質(zhì)素廢渣數(shù)量十分巨大。但迄今為止超過95％的纖維素乙醇生產(chǎn)所產(chǎn)生的木質(zhì)素仍然主要作為廢棄物濃縮后燒掉，這不僅造成資源的很大浪費，同時又污染環(huán)境。因此如何開發(fā)纖維素乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的木質(zhì)素殘渣的潛在價值具有重大的戰(zhàn)略性意義。

CN102504276A公開了一種針對所有的纖維質(zhì)植物生物體無污染同時制取二氧化碳、生物乙醇、腐植酸、黃腐酸的方法。包含清洗切斷設(shè)備、溶解設(shè)備、催化設(shè)備、腐植質(zhì)化設(shè)備、乙醇、腐植酸、黃腐酸分離設(shè)備。相比單獨用纖維質(zhì)制取二氧化碳和生物乙醇，單獨從煤炭中提取腐植酸和黃腐酸，可再生資源得到100％利用，無廢棄物排放，屬低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟范疇。

然而，CN102504276A只是采用物理方法——固液分離的方式得到了酸溶木素中的部分木素(黃腐酸)，得率很低，產(chǎn)業(yè)化存在困難。

“木質(zhì)纖維素乙醇發(fā)酵廢渣中木質(zhì)素磺化反應(yīng)的研究”【張發(fā)展，李正文，等.木質(zhì)纖維素乙醇發(fā)酵廢渣中木質(zhì)素磺化反應(yīng)的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41(11)：324-326】報道了玉米秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇過程中產(chǎn)生大量廢渣，其中含有大量木質(zhì)素。并以玉米秸稈乙醇發(fā)酵廢渣為原料，用Na₂SO₃對木質(zhì)素進行磺化工藝處理，研究磺化時間、反應(yīng)溫度、pH值、催化劑劑量等單因素對磺化度的影響，通過正交試驗得出了木質(zhì)素磺化最佳條件為：取20g纖維素乙醇廢渣(重量百分比計，木質(zhì)素含量為55％)混合于20mL熱水中，再加入10％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氫氧化鈉溶液使木質(zhì)素溶解，過濾，在濾液中加入無水硫酸鈉和0.055g氯化鐵，利用氫氧化鈉或稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值至10.5，控制反應(yīng)液體積小于150mL，轉(zhuǎn)移至250mL三口燒瓶中，在不斷攪拌的條件下升溫至90℃，反應(yīng)5h，得到木質(zhì)素磺酸鈉。該研究中，為了助于磺化反應(yīng)的進行，在磺化反應(yīng)中加入了催化劑氯化鐵，以改變木質(zhì)素上的苯環(huán)及其側(cè)鏈上電子云的分布，從而有助于磺化反應(yīng)的進行，并且在磺化反應(yīng)前還需要加入氫氧化鈉溶液使木質(zhì)素溶解，可見磺化反應(yīng)過程中所使用的試劑種類比較多，操作繁瑣。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用秸稈同時生產(chǎn)乙醇、黃腐酸和二氧化碳的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：