專利名稱：用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，特別是用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，目前世界上生產(chǎn)聚乙烯的方法，主要是通過石油裂解產(chǎn)生的乙烯氣體經(jīng)過加成聚合反應(yīng)(加聚反應(yīng))生產(chǎn)聚乙烯，這是一種比較成熟的工藝方法，但是由于石油價(jià)格的波動(dòng)和石油資源的日益衰竭，通過石油化工生產(chǎn)聚乙烯已經(jīng)不能滿足日益增長的需求，同時(shí)由于供需矛盾，聚乙烯的價(jià)格也在不斷上揚(yáng)。
近些年來，人們不斷研究利用生物資源替代石油的途徑和方法，生物乙醇、生物丁醇等相繼開發(fā)成功，我國在生物能源領(lǐng)域發(fā)展力度最強(qiáng)的品種是燃料乙醇。
目前，生產(chǎn)非糧生物乙醇主要是通過兩種方法一種是利用木薯，經(jīng)過預(yù)處理后經(jīng)水解、發(fā)酵，即可制得乙醇。二是利用甜高粱秸桿，將秸稈中的汁液榨出，經(jīng)發(fā)酵制得乙醇。第二種方法雖然利用秸稈，但利用的是秸稈中的糖份物質(zhì)，其纖維素、半纖維素和木質(zhì)素并沒有很好的利用，因此出產(chǎn)率很低，一般情況下，需要5～6噸甜高粱榨液才能生產(chǎn)1噸乙醇。目前，有報(bào)道稱除甜高粱外其它秸稈(包括玉米秸稈)需要15～16噸以上的干物料才能生產(chǎn)1噸乙醇。據(jù)資料顯示，利用植物纖維制備乙醇的項(xiàng)目在國內(nèi)亦有上馬，年產(chǎn)3000噸的纖維乙醇項(xiàng)目已經(jīng)在河南鎮(zhèn)平縣奠基，據(jù)悉這是國內(nèi)首條千噸級纖維乙醇產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)生產(chǎn)線。當(dāng)然，由于受規(guī)模限制，纖維乙醇的生產(chǎn)成本高達(dá)6000元～6500元/噸。成本較高的一個(gè)主要原因是分解纖維素的工藝成本較高，對木質(zhì)素和大部分纖維素、半纖維素都將作為廢渣對外排放，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，能夠有效地分解玉米秸稈中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，提高產(chǎn)出率，降低生產(chǎn)聚乙烯的成本。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，該方法包括聚合工序，造粒工序，還包括下述步驟
1、秸稈預(yù)處理工序?qū)⒔斩捛兴?，其?xì)度為1.5-2.5cm，然后裝入壓力罐內(nèi)，通入蒸氣壓力0.5-1.0兆帕，溫度130℃-160℃，時(shí)間為8-12分鐘，然后減壓噴放，使物料膨化，對膨化處理的物料進(jìn)行粉碎篩分，粒度為0.5-1cm；2、菌解工序用白腐菌對處理后的物料進(jìn)行菌解，生產(chǎn)用種白腐菌的用量為6-10kg/噸物料，將在溫度為24℃-27℃，相對濕度為65％-70％條件下，菌解周期為15-20天，到菌絲生滿，并覆蓋全部物料為宜；3、水解工序菌解后的物料經(jīng)粉碎、篩分，粒度為100-120目，加水進(jìn)行調(diào)配漿化處理，其液固比為1.7-2.4∶1，然后注入反應(yīng)罐用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為5-8rpm，溫度為24℃-27℃，水解時(shí)間為15-20h，然后在反應(yīng)罐內(nèi)的料漿中加入酒精酶，酒精酶的用量為物料干重的0.4-0.6‰，溫度為46℃-50℃，用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為5-8rpm，水解時(shí)間為7-8h；4、發(fā)酵工序經(jīng)水解后的物料進(jìn)入發(fā)酵罐，加入酒用干酵母，用量為物料重量的0.5-1‰，用攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速為10-15rpm，溫度為35℃-39℃，發(fā)酵周期為68-74h；5、餾提工序經(jīng)發(fā)酵處理后的物料進(jìn)入組合蒸餾器進(jìn)行蒸餾提純，對餾提后殘存物進(jìn)行二次發(fā)酵和二次餾提；6、轉(zhuǎn)化工序?qū)s提工序產(chǎn)生的物料液輸入汽化加熱器進(jìn)行汽化，溫度為148℃-152℃，汽化產(chǎn)生的氣體，主要是乙醇蒸汽和水蒸汽進(jìn)入填充有4A分子篩的固定床反應(yīng)器，溫度控制在340℃-400℃，反應(yīng)得到的氣體經(jīng)冷卻，氣液分離的產(chǎn)物進(jìn)入聚合工序，生產(chǎn)出聚乙烯，再經(jīng)造粒工序，包裝出廠。
攪拌器為槳葉式攪拌裝置。
酒精酶為酒精專用復(fù)合酶，其酶活構(gòu)成β-葡聚糖酶≥136萬μ/ml，纖維素酶≥11萬μ/ml，半纖維素酶≥120萬μ/ml，果膠酶≥0.3萬μ/ml，蛋白酶≥1.5萬μ/ml。
這些酶系的協(xié)同作用能夠一、水解醪液中的纖維素、半纖維素、β-葡聚糖酶和果膠質(zhì)，充分釋放淀粉、蛋白質(zhì)，促進(jìn)酵母旺盛發(fā)酵，增加生產(chǎn)率。二、降低醪液粘度，減少動(dòng)力消耗。三、增加殘?jiān)械牡鞍踪|(zhì)含量，提高其飼用價(jià)值。
生產(chǎn)廠家和氏璧生物技術(shù)有限公司，地址銀川市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)一號廠房。
酒用干酵母為奧力牌耐高溫酒用高活性干酵母。
性能該產(chǎn)品其有耐高溫(主發(fā)酵溫度40℃)、耐酸(pH2.5)、耐乙醇(13％)、耐濃糖(60％)，出酒率高，不產(chǎn)酸等特點(diǎn)，適用于玉米、大米、木薯、高粱等糖化醪以及糖蜜等原料的酒精、白酒的發(fā)酵。
用途本產(chǎn)品可應(yīng)用于酒精、白酒、黃酒、果酒、大曲及麩曲白酒等釀酒生產(chǎn)中，替代傳統(tǒng)的純培養(yǎng)酵母；也可以添加到酒精及白酒、曲酒生產(chǎn)中彌補(bǔ)酵母數(shù)量不足，提高出酒率。具有簡化工藝，減少投資，降低成本、提高效益的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，特別適用于夏季大、中型酒精、白酒廠的生產(chǎn)及技術(shù)力量薄弱的山村造酒廠和家庭自制白酒等使用，使釀酒企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的最佳選擇。
生產(chǎn)廠家廣東省珠海紫英生物科技有限公司地址珠海市金灣區(qū)平沙鎮(zhèn)鎮(zhèn)平西路36號4A分子篩4A分子篩的孔徑為4A，吸附水，甲醇、乙醇、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯，不吸附直徑大于4A的任何分子(包括丙烷)，對水的選擇吸附性能高于任何其他分子。這是工業(yè)上用量最大的分子篩品種之一。
表1為4A分子篩的技術(shù)指標(biāo)

化學(xué)式Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O硅鋁比SiO2/Al2O3≈2有效孔徑約4A用途主要用于天然氣以及各種化工氣體和液體、冷凍劑、藥品、電子材料及易變物質(zhì)的干燥，氬氣純化，甲烷、乙烷、丙烷的分離等。
本發(fā)明的秸稈預(yù)處理工序可以是將鮮秸稈切碎，然后分批裝入壓力罐內(nèi)進(jìn)行蒸汽加壓，然后噴放，蒸爆、膨化，粉碎篩分。也可以是將鮮秸稈切碎，其細(xì)度為1.5-2.5cm，然后通過壓榨機(jī)壓榨出汁液，經(jīng)過烘干脫水，壓塊打捆后倉貯，然后陸續(xù)分批裝入壓力罐內(nèi)，蒸汽加壓，噴放、膨化、粉碎篩分。
將鮮秸稈切碎、加壓去汁、烘干脫水，倉貯備用，可以實(shí)現(xiàn)全年連續(xù)均衡生產(chǎn)的問題。
物料在蒸爆處理時(shí)，利用蒸氣的熱效應(yīng)，在高溫高壓下使木質(zhì)素溶化，纖維素分子斷裂、降解，同時(shí)因高壓突然卸壓，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力噴爆，使纖維素細(xì)胞撕裂，細(xì)胞壁疏松，從而改變了粗纖維的整體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鏈分子結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的菌解工序在菌解過程中，白腐真菌的菌絲首先利用其分泌的超纖維素酶溶解表面的蠟質(zhì)；然后菌絲進(jìn)入秸稈內(nèi)部，并產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素酶、內(nèi)切聚糖酶、外切聚糖酶，降解秸稈中的木質(zhì)素和纖維素。水解工序是利用菌解物料自身在菌解過程中產(chǎn)生的各種酶進(jìn)行水解。經(jīng)本工序處理后對水解液進(jìn)行化學(xué)分析，所得結(jié)果非常理想，纖維素、木質(zhì)素和半纖維素都得到了比較好的分解。
表2為玉米秸稈未進(jìn)行菌解工序和水解工序的成分分析表

表3為水解工序后水解液中未分解成分分析表

經(jīng)水解工序處理后，產(chǎn)出率可達(dá)85％以上。實(shí)驗(yàn)最大值為91％，使纖維素、木質(zhì)素、半纖維素得到了充分的分解，提高了產(chǎn)出率。為進(jìn)一步提高產(chǎn)出率，還可以在一次水解的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次水解，二次水解的工藝參數(shù)與一次水解的工藝參數(shù)相同。
轉(zhuǎn)化工序是將發(fā)酵工序中餾提產(chǎn)生的物料脫水制備生物乙烯，利用4A分子篩置備乙烯，反應(yīng)得到的氣體經(jīng)過冷卻，氣液分離，產(chǎn)物進(jìn)入聚合工序。乙醇轉(zhuǎn)化乙烯產(chǎn)出率可到98％以上。
表4為轉(zhuǎn)化工序反應(yīng)溫度對乙烯產(chǎn)出率的影響

由表4可看出，反應(yīng)溫度對乙烯產(chǎn)出率影響較大，但超過400℃以上時(shí)，乙烯產(chǎn)出率有所下降。因此，反應(yīng)溫度控制在340℃-400℃。
表5為物料濃度對乙烯產(chǎn)出率的影響

從表5可看出，物料濃度對乙烯氣體的產(chǎn)出率影響甚微。
本發(fā)明利用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，有效地分解玉米秸稈中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，提高了產(chǎn)出率。經(jīng)檢測當(dāng)玉米秸稈為干態(tài)時(shí)，1.5噸-2.5噸生產(chǎn)1噸乙醇；若以鮮玉米秸稈計(jì)算，2.5-3噸即可生產(chǎn)1噸乙醇。由于制備乙醇成本較低，由乙醇進(jìn)一步制取乙烯和低密度聚乙烯的成本比石油裂解生產(chǎn)低密度乙烯的成本大大降低，從而提高了產(chǎn)品的市場競爭力。
具體實(shí)施例方式
一種用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，包括有如下步驟1、秸稈預(yù)處理工序包括將秸稈切碎，其細(xì)度為2cm，然后裝入壓力罐內(nèi)，通入蒸氣壓力1.0兆帕，溫度150℃，時(shí)間為10分鐘，然后減壓噴放，使物料膨化，對膨化處理的物料進(jìn)行粉碎篩分，粒度為0.5-1cm；2、菌解工序用白腐菌對處理后的物料進(jìn)行菌解，生產(chǎn)用種白腐菌的用量為8kg/噸物料，將在溫度為24℃-27℃，相對濕度為65％-70％條件下，菌解周期為20天，到菌絲生滿，并覆蓋全部物料為宜；3、水解工序菌解后的物料經(jīng)粉碎、篩分，粒度為100目，加自來水進(jìn)行調(diào)配漿化處理，其液固比為2∶1，然后注入反應(yīng)罐用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為8rpm，溫度為26℃，水解時(shí)間為18h，然后在反應(yīng)罐內(nèi)的料漿中加入酒精酶，酒精酶的用量為物料干重的0.5‰，溫度為48℃，用攪拌器進(jìn)行攪拌，轉(zhuǎn)速為8rpm，水解時(shí)間為8h；4、發(fā)酵工序經(jīng)水解后的物料進(jìn)入發(fā)酵罐，加入酒用干酵母，用量為物料重量的1‰，用攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速為12rpm，溫度為36℃，發(fā)酵周期為72h；5、餾提工序經(jīng)發(fā)酵處理后的物料進(jìn)入組合蒸餾器進(jìn)行蒸餾提純，對餾提后殘存物進(jìn)行二次發(fā)酵和二次餾提；6、轉(zhuǎn)化工序?qū)s提工序產(chǎn)生的物料液輸入汽化加熱器進(jìn)行汽化，溫度為150℃，汽化產(chǎn)生的氣體，主要是乙醇蒸汽和水蒸汽進(jìn)入填充有4A分子篩的固定床反應(yīng)器，溫度控制在400℃，反應(yīng)得到的氣體經(jīng)冷卻，氣液分離的產(chǎn)物進(jìn)入聚合工序，生產(chǎn)出聚乙烯，再經(jīng)造粒工序，包裝出廠。
權(quán)利要求
1.一種用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，該方法包括聚合工序和造粒工序，其特征還包括下述步驟(1)秸稈預(yù)處理工序?qū)Ⅴr秸稈切碎，其細(xì)度為1.5-2.5cm，然后裝入壓力罐內(nèi)，通入蒸汽壓力0.5-1.0兆帕，溫度130℃-160℃，時(shí)間為8-12分鐘，然后減壓噴放，使物料膨化，對膨化處理的物料進(jìn)行粉碎篩分，粒度為0.5-1cm；(2)菌解工序用白腐菌對處理后的物料進(jìn)行菌解，生產(chǎn)用種白腐菌的用量為6-10kg/噸物料，將白腐菌與物料混勻，在溫度為24℃-27℃，相對濕度為65％-70％條件下，菌解周期為15-20天；(3)水解工序菌解后的物料經(jīng)粉碎、篩分，粒度為100-120目，加水進(jìn)行調(diào)配漿化處理，其液固比為1.7-2.4∶1，然后注入反應(yīng)罐用攪拌器進(jìn)行攪拌，溫度為24℃-27℃，水解時(shí)間為15-20h，然后在反應(yīng)罐內(nèi)的料漿中加入酒精酶，酒精酶的用量為物料干重的0.4-0.6‰，溫度為46℃-50℃，用攪拌器進(jìn)行攪拌，水解時(shí)間為7-8h；(4)發(fā)酵工序經(jīng)水解后的物料進(jìn)入發(fā)酵罐，加入酒用干酵母，用量為物料重量的0.5-1‰，用攪拌器攪拌，溫度為35℃-39℃，發(fā)酵周期為68-74h；(5)餾提工序經(jīng)發(fā)酵處理后的物料進(jìn)入組合蒸餾器進(jìn)行蒸餾提純；(6)轉(zhuǎn)化工序?qū)s提工序產(chǎn)生的物料液輸入汽化加熱器進(jìn)行汽化，溫度為148℃-152℃，汽化產(chǎn)生的氣體進(jìn)入填充有4A分子篩的固定床反應(yīng)器，溫度控制在340℃-400℃，反應(yīng)得到的氣體經(jīng)冷卻，氣液分離的產(chǎn)物進(jìn)入聚合工序，生產(chǎn)出聚乙烯，再經(jīng)造粒工序，包裝出廠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，其特征是秸稈預(yù)處理工序是將切碎的鮮秸稈通過壓榨機(jī)榨出汁液，經(jīng)過烘干脫水、壓塊打捆后倉貯，然后陸續(xù)分批裝入壓力罐內(nèi)進(jìn)行加壓、膨化、粉碎、篩分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，其特征是水解工序使用的攪拌器為槳葉式攪拌裝置，工作轉(zhuǎn)速為5-8rpm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，其特征是發(fā)酵工序使用的攪拌器為槳葉式攪拌裝置，工作轉(zhuǎn)速為10-15rpm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用玉米秸稈生產(chǎn)聚乙烯的方法，該方法包括下述步驟秸稈預(yù)處理工序，將秸稈切碎裝入壓力罐內(nèi)進(jìn)行蒸氣加壓和蒸爆膨化處理；菌解工序，用白腐菌與物料混均，控制溫度和濕度，使物料菌解；水解程序，菌解后的物料經(jīng)粉碎、篩分，加水配漿，攪拌，加入酒精酶攪拌；發(fā)酵工序，水解后的物料進(jìn)入發(fā)酵罐，加入酒用干酵母，攪拌，發(fā)酵；餾提工序，經(jīng)發(fā)酵處理后的物料進(jìn)入組合蒸餾器進(jìn)行蒸餾提純；轉(zhuǎn)化工序，將餾提工序產(chǎn)生的物料液輸入汽化加熱器進(jìn)行汽化，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器，反應(yīng)得到的氣體經(jīng)冷卻，氣液分離，進(jìn)入聚合工序、造粒工序，包裝出廠。本發(fā)明能夠有效地分解玉米秸稈中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，提高產(chǎn)出率，降低生產(chǎn)聚乙烯的成本。
文檔編號C12R1/645GK101070362SQ200710106640
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者趙文學(xué) 申請人:新疆銅榜技術(shù)推廣服務(wù)有限公司