本發(fā)明涉及生物煉制領(lǐng)域，尤其涉及一種秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
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新能源的開發(fā)是解決我國能源大量需求與能源相對缺乏現(xiàn)狀的主要方法，也是解決環(huán)境問題的必經(jīng)之路，新能源具有高效性、低污染和可持續(xù)性等優(yōu)點，主要包括核能、風(fēng)能、水能、太陽能和生物質(zhì)能等，其中生物質(zhì)能更是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的燃料；將農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行資源化處理生產(chǎn)生物質(zhì)能源，不僅可以變廢為寶，又可減少污染物排放、保護(hù)環(huán)境，由于天然纖維素原料的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及缺乏高效的纖維素酶制劑，使得目前纖維素乙醇生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)成本較高，單一生產(chǎn)纖維素乙醇產(chǎn)品難以實現(xiàn)盈利成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸；現(xiàn)有纖維素乙醇生產(chǎn)工藝主要是秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行粉碎，粉碎后原料進(jìn)入預(yù)處理裝置進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后物料進(jìn)入酶解裝置進(jìn)行酶解，酶解混合液進(jìn)入分離裝置進(jìn)行固液分離，酶解糖液進(jìn)入發(fā)酵罐按比例加入發(fā)酵菌進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵液經(jīng)蒸餾裝置分離提純得到纖維素乙醇，分離的固體渣料作為燃料進(jìn)行燃燒；而現(xiàn)有技術(shù)方案生產(chǎn)的產(chǎn)品品種單一，生產(chǎn)成本較高；生產(chǎn)原料需進(jìn)行粉碎處理；酶解液需進(jìn)行固液分離，使得部分酶解糖液損失，也增加生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜性；酶解渣料進(jìn)行燃燒降低產(chǎn)品附加值，未實現(xiàn)原料全組分的充分利用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種利用秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇，并同時得到五種副產(chǎn)品的方法。
上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，包括如下步驟：（1）秸稈前期處理及水熱環(huán)境預(yù)處理；（2）混料及酶解糖化處理；（3）發(fā)酵提純處理；（4）發(fā)酵產(chǎn)生的CO2處理；（5）蒸餾廢醪處理；（6）酵母發(fā)酵后發(fā)酵醪液分離菌體蛋白，所述的發(fā)酵提純處理過程為：經(jīng)酶解后，將糖液降溫至32℃后接入20%酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵，發(fā)酵時間70h，發(fā)酵過程中進(jìn)行溫度控制，利用冰水帶走發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酵熱，控制發(fā)酵溫度在30—35℃，殘?zhí)?lt;0.3%視為發(fā)酵結(jié)束，結(jié)束發(fā)酵的酒精發(fā)酵醪液經(jīng)過沉淀48h酵母分離后，送至蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾提純得到纖維素乙醇，蒸餾采用雙粗塔差壓蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾操作，操作溫度為粗塔103—108℃、塔頂壓力0.06—0.15mpa，組合塔溫度85—95℃，塔頂壓力-0.05—-0.08mpa；精塔溫度120—128℃，塔頂壓力0.06—0.15mpa。
所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的秸稈前期處理及水熱環(huán)境預(yù)處理過程為：將玉米秸稈收集打捆、堆垛貯存、輸送粉碎、除塵除雜、烘干、壓塊后進(jìn)入乙醇生產(chǎn)裝置區(qū)，在裝置區(qū)中15%水分的壓塊秸稈經(jīng)水噴淋預(yù)浸泡、洗滌后水分達(dá)到60%后送至熱水環(huán)境式栓塞流反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中通入1.3—1.8mpa蒸汽，噸秸稈需要蒸汽0.2—0.5t，停留12—15min進(jìn)行反應(yīng)。
所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的混料及酶解糖化處理過程為：經(jīng)水熱環(huán)境處理后秸稈物料經(jīng)過混料器送至酶解罐，在混料器中加入液態(tài)NaOH調(diào)節(jié)PH至4.8—5.0，液態(tài)NaOH添加量2-5kg/噸秸稈、纖維素酶10kg/t秸稈進(jìn)行酶解糖化，控制酶解溫度50-55℃。
一種所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法副產(chǎn)的二氧化碳，所述的發(fā)酵產(chǎn)生的CO2處理過程為：發(fā)酵產(chǎn)生的CO2經(jīng)過水噴淋洗滌除去可溶性有機物氣體，凈化后的CO2氣體經(jīng)0.06%的高錳酸鉀溶液進(jìn)行噴淋洗滌除去不溶性油脂，經(jīng)過兩級凈化后的氣體過第一分水罐分水后進(jìn)入二氧化碳壓縮機進(jìn)行升壓，升壓至3.0MPa后，陸續(xù)經(jīng)過第一冷卻器、第二分水罐和干燥床進(jìn)一步脫水，脫水后的CO2通過第二冷卻器冷卻后進(jìn)入吸附床,進(jìn)行脫雜質(zhì)處理，吸附床是由八種不同類型的吸附劑按比例分層布置，保證高效的雜質(zhì)吸附曲線，是純化的關(guān)鍵設(shè)備之一，純化后的CO2進(jìn)入-30℃的預(yù)冷器和壓力為3.0MPa的液化器進(jìn)行液化，冷源為液氨;液化器出來的液態(tài)CO2進(jìn)入成品罐內(nèi)。
一種所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法副產(chǎn)的菌體蛋白，所述的酵母發(fā)酵后發(fā)酵醪液處理過程為：酵母發(fā)酵后停止發(fā)酵攪拌發(fā)酵醪液靜置沉淀48h、根據(jù)罐體中部取樣化驗發(fā)酵醪液罐內(nèi)酒母細(xì)胞數(shù)小于200萬株/ml時視為沉降結(jié)束，離心機分離后得到酵母菌體蛋白飼料，經(jīng)干燥得到商品菌體蛋白。
本發(fā)明的有益效果：
1.本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在本工藝中同時產(chǎn)生纖維素乙醇、木質(zhì)素、沼氣、生物肥料、菌體蛋白飼料、CO2等六種產(chǎn)品，實現(xiàn)原料的全組分充分利用。
2.本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，生產(chǎn)過程中秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物使用水熱環(huán)境處理方式極大的提高了原料秸稈的收率，降低了毒害物質(zhì)的產(chǎn)生。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，蒸餾廢醪液直接進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，厭氧后沼液進(jìn)行分離生產(chǎn)木質(zhì)素，提高了木質(zhì)素分離的可操作性。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，采用兩級膜分離了技術(shù)將厭氧污水進(jìn)行深度處理，達(dá)到鍋爐軟化水要求并生產(chǎn)出生物質(zhì)肥料。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在本工藝中同時產(chǎn)生纖維素乙醇、木質(zhì)素、蛋白飼料、生物肥料、沼氣、液體CO2等六種產(chǎn)品。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，所生產(chǎn)的酶解糖液不需進(jìn)行固液分離，可直接進(jìn)行發(fā)酵。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，所產(chǎn)生的蒸餾廢醪進(jìn)行厭氧發(fā)酵后，可分離木質(zhì)素、生物肥料、工藝水回用。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，發(fā)酵后期實現(xiàn)了酒精酵母的分離生產(chǎn)菌體蛋白飼料。
本發(fā)明的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇及五種副產(chǎn)品的方法，在生產(chǎn)過程中，秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物使用水熱環(huán)境處理方法。
附圖說明：
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式：
實施例1：
秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，包括如下步驟：（1）秸稈前期處理及水熱環(huán)境預(yù)處理；（2）混料及酶解糖化處理；（3）發(fā)酵提純處理；（4）發(fā)酵產(chǎn)生的CO2處理；（5）蒸餾廢醪處理；（6）酵母發(fā)酵后發(fā)酵醪液分離菌體蛋白，所述的發(fā)酵提純處理過程為：經(jīng)酶解后，將糖液降溫至32℃后接入20%酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵，發(fā)酵時間70h，發(fā)酵過程中進(jìn)行溫度控制，利用冰水帶走發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酵熱，控制發(fā)酵溫度在30—35℃，殘?zhí)?lt;0.3%視為發(fā)酵結(jié)束，結(jié)束發(fā)酵的酒精發(fā)酵醪液經(jīng)過沉淀48h酵母分離后，送至蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾提純得到纖維素乙醇，蒸餾采用雙粗塔差壓蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾操作，操作溫度為粗塔103—108℃、塔頂壓力0.06—0.15mpa，組合塔溫度85—95℃，塔頂壓力-0.05—-0.08mpa；精塔溫度120—128℃，塔頂壓力0.06—0.15mpa。
實施例2：
所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的秸稈前期處理及水熱環(huán)境預(yù)處理過程為：將玉米秸稈收集打捆、堆垛貯存、輸送粉碎、除塵除雜、烘干、壓塊后進(jìn)入乙醇生產(chǎn)裝置區(qū)，在裝置區(qū)中15%水分的壓塊秸稈經(jīng)水噴淋預(yù)浸泡、洗滌后水分達(dá)到60%后送至熱水環(huán)境式栓塞流反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中通入1.3—1.8mpa蒸汽，噸秸稈需要蒸汽0.2—0.5t，停留12—15min進(jìn)行反應(yīng)。
實施例3：
實施例1或2所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的混料及酶解糖化處理過程為：經(jīng)水熱環(huán)境處理后秸稈物料經(jīng)過混料器送至酶解罐，在混料器中加入液態(tài)NaOH調(diào)節(jié)PH至4.8—5.0，液態(tài)NaOH添加量2-5kg/噸秸稈、纖維素酶10kg/t秸稈進(jìn)行酶解糖化，控制酶解溫度50-55℃。
實施例4：
實施例1或2或3所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法副產(chǎn)的二氧化碳，所述的發(fā)酵產(chǎn)生的CO2處理過程為：發(fā)酵產(chǎn)生的CO2經(jīng)過水噴淋洗滌除去可溶性有機物氣體，凈化后的CO2氣體經(jīng)0.06%的高錳酸鉀溶液進(jìn)行噴淋洗滌除去不溶性油脂，經(jīng)過兩級凈化后的氣體過第一分水罐分水后進(jìn)入二氧化碳壓縮機進(jìn)行升壓，升壓至3.0MPa后，陸續(xù)經(jīng)過第一冷卻器、第二分水罐和干燥床進(jìn)一步脫水，脫水后的CO2通過第二冷卻器冷卻后進(jìn)入吸附床,進(jìn)行脫雜質(zhì)處理，吸附床是由八種不同類型的吸附劑按比例分層布置，保證高效的雜質(zhì)吸附曲線，是純化的關(guān)鍵設(shè)備之一，純化后的CO2進(jìn)入-30℃的預(yù)冷器和壓力為3.0MPa的液化器進(jìn)行液化，冷源為液氨;液化器出來的液態(tài)CO2進(jìn)入成品罐內(nèi)。
實施例5：
實施例1-4之一所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法副產(chǎn)的菌體蛋白，所述的酵母發(fā)酵后發(fā)酵醪液處理過程為：酵母發(fā)酵后停止發(fā)酵攪拌發(fā)酵醪液靜置沉淀48h、根據(jù)罐體中部取樣化驗發(fā)酵醪液罐內(nèi)酒母細(xì)胞數(shù)小于200萬株/ml時視為沉降結(jié)束，離心機分離后得到酵母菌體蛋白飼料，經(jīng)干燥得到商品菌體蛋白。
實施例6：
根據(jù)實施例1-4之一所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的秸稈前期處理及水熱環(huán)境預(yù)處理過程為：將玉米秸稈收集打捆、堆垛貯存、輸送粉碎、除塵除雜、烘干、壓塊造粒后，在栓塞流反應(yīng)器中，加入蒸汽，通過水熱環(huán)境裝置進(jìn)行預(yù)處理，控制汽爆壓力1.3-1.8Mpa。
實施例7：
根據(jù)實施例1-4之一或者實施例6所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的混料及酶解糖化處理過程為：經(jīng)水熱環(huán)境處理后秸稈物料經(jīng)過混料器送至酶解罐，在混料器中按工藝要求加入液堿、纖維素酶進(jìn)行酶解糖化，控制酶解溫度50-55℃。
實施例8：
根據(jù)實施例1-4之一或者實施例6或7所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的發(fā)酵提純處理過程為：經(jīng)酶解后，將糖液降溫至32℃后接入酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵，發(fā)酵后成熟醪液經(jīng)過酵母分離后送至蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾提純得到纖維素乙醇。
實施例9：
根據(jù)實施例1-4之一或者實施例6或7或8所述的秸稈生產(chǎn)纖維素乙醇的方法，所述的發(fā)酵產(chǎn)生的CO2處理過程為：發(fā)酵產(chǎn)生的CO2經(jīng)過水洗、鉀洗、壓縮、脫水、冷凍生產(chǎn)液體CO2。