CN101928733A - 一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，将秸秆类物质或农林废弃物粉碎后先用热水浸泡，然后采用稀酸为催化剂进行水解，然后固液分离，液体部分吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；所述稀酸水解后的固形物先用水冲洗，再酶解固形物中的纤维素，制成含六碳糖的水溶液；含戊碳糖的水溶液单独或含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液混合后发酵，发酵液经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇。本发明的方法实现了秸秆类物质或农林废弃物利用的最大化，降低了丙酮、丁醇和乙醇的成本，适合产业上的大规模应用。

Description

一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法及装置
技术领域
本发明属于秸秆类原料生产丁醇技术领域，涉及秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，同时涉及一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置。
背景技术
秸杆类物质和农林废弃物是大宗的可再生资源，农林废弃物包括树叶、树枝和木材加工后的木屑等。我国秸杆类物质每年至少收获8亿吨，全世界范围内大约有23亿吨。目前，尽管秸杆类物质和农林废弃物的一部分用于发电，一部分用作燃料，一部分作为生产糠醛、木糖的原料等，但大部分还是没有得到充分利用，还是存在一定资源上的浪费。
秸杆类物质和农林废弃物主要是由半纤维素、纤维素和木质素三大元素组成，半纤维素是来源于植物的生物聚糖，含有D-木糖基、D-甘露糖基与D-葡萄糖基或D--半乳糖基的基础链，其它糖基可以成为支链而连接在主链上。纤维素是D-葡萄糖以B-1，4糖苷键结合起来的链状高分子化合物，常温下不溶于稀酸或稀碱。半纤维素和纤维素与木质素中间是由阿魏酸和香对豆酸通过酯键和醚键进行连接的，其结构连接得相当紧密且比较稳定，要想加大纤维素秸杆的利用率，过去也通过简单的汽爆、水解等方法进行对纤维素秸杆组分的分离，但均未达到其最大利用价值。
丙酮和丁醇广泛用于有机合成塑料、树脂、油漆、医药和国防工业。丙酮可作为油漆、电影胶片、塑料、石油精炼脱蜡、植物油萃取、制药的溶剂和有机合成化学工业的原料。丁醇除可用作溶剂外还是一种潜在的大综动力燃料，它的燃烧值和汽油相当，是汽车用油的替代品。现有的丙酮、丁醇生产工艺有两种方法，一种是石化合成法，另一种是粮食发酵法。这两种方法的成本较高，均为实现资源的利用最大化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，实现了资源利用的最大化。
本发明的另一目的在于提供一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置
本发明采用以下技术方案：一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，将秸秆类物质或农林废弃物粉碎后先用热水浸泡，然后采用稀酸为催化剂进行水解，使秸秆类物质或农林废弃物中的半纤维素水解转化为戊碳糖并存在于水解液中，向含有戊碳糖的水解液中加碱性类物质中和pH值为3-7，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；所述稀酸水解、固液分离后的固形物先用水冲洗，加入碱性物质中和，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶协同酶解固形物中的纤维素，使纤维素分解成六碳单糖并存在于酶解液中，酶解液经活性炭吸附脱色，加水或浓缩调节浓度，制成含六碳糖的水溶液；将含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液送入配料装置，加碱性物质调pH值为3-7，加入营养原料，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为3-8％，然后在100-120℃下高温杀菌20-60分钟，然后冷却到30-42℃，接入发酵菌种发酵72-160小时，经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气；
该方法的具体步骤为：(1)先将秸杆类物质或农林废弃物清选，然后粉碎，水洗后送入水解锅，加入70～98℃热水浸泡1～3小时，然后加入质量百分比浓度为0.5～10％的稀酸进行水解，稀酸的加入量为所处理秸杆类物质或农林废弃物重量的2～10倍，然后通入100～125℃热蒸汽水解4～8小时，水解后的固液混合物固液分离为水解液和固形物；向水解液中加入碱性物质中和pH值为3-7，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；
(2)步骤(1)中水解后的的固形物用水冲洗，加入碱性物质调pH值为3-7，沉淀析出盐类物质，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶，按每克固形物加入20～80FPU纤维素酶和0.1～3IU阿魏酸酯酶，送入酶解装置协同酶解固形物中的纤维素，在40～55℃下连续酶解3～8天，酶解液经活性炭吸附脱色，加水或浓缩调节溶液中糖的质量百分比浓度为3-8％，制成含六碳糖的水溶液；
(3)将上述含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液送入配料装置，加碱性物质调pH值为3-7，再加入氮源类物质、水溶性磷酸盐类物质和生长因子，氮源类物质的加入量为含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液重量的1～30％，水溶性磷酸盐类物质的加入量为含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液重量的0.01～2％，生长因子的加入量为含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液重量的0.1～3％，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为3-8％，然后在100-120℃下高温杀菌20-60分钟，再冷却到30-42℃，接入发酵菌种发酵72-160小时，经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气，发酵过程中产生的尾气经尾气吸收塔吸收丁醇后经灭火装置排空。
所述发酵菌种为丙酮丁醇梭菌、丙酮丁酸杆菌、糖丁酸梭菌或巴氏芽孢梭菌。
所述稀酸为硫酸、磷酸、草酸、亚硫酸。
所述氮源类物质为硫酸铵、硫酸氢铵、氯化铵、磷酸氢铵、蛋白胨、鱼粉、豆粕、棉籽粕、花生粕、玉米糁或菜籽粕。
所述水溶性磷酸盐类物质为磷酸氢钾，所述生长因子为玉米浆、酵母抽提物或蛋白胨。
所述碱性物质为氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾或氢氧化钾中的一种或多种。
所述秸秆类物质为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、向日葵秸秆、稻草、玉米芯、甘蔗渣、花生壳或棉籽壳中的一种或多种；所述农林废弃物为树枝、树叶或木屑中的一种或多种。
一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置，包括依次连接的粉碎装置、水洗设备、提升机、输送设备、水解锅、固液分离装置、中和罐、脱色罐、离子交换装置、配料罐、杀菌装置、发酵罐、精馏装置，固液分离装置的液体出口与中和罐连接，所述水解锅、固液分离装置、中和罐、脱色罐、离子交换装置、配料罐、杀菌装置、发酵罐和精馏装置均与蒸汽管道相连。
所述固液分离装置的固体出口与配料罐之间通过中和罐、酶解装置和脱色罐连接；所述固液分离装置的固体出口连接的中和罐、酶解装置和脱色罐均与蒸汽管道相连；所述杀菌装置与发酵罐之间设有换热器。
所述发酵罐的种子液进口与种子罐连接，种子罐的净化空气进口与空气净化系统连接；所述发酵罐的气体出口与尾气吸收装置连接，尾气吸收装置和灭火装置连接。
本发明的方法实现了秸秆类物质或农林废弃物利用的最大化，原料经稀酸水解后的液体和固体部分均用于生产丙酮、丁醇和乙醇，原料经稀酸水解后的液体和固体部分分别经过处理后得到含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液，含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液混合后发酵、精馏得到丙酮、丁醇和乙醇，降低了丙酮、丁醇和乙醇的成本，适合产业上的大规模应用。
附图说明
图1为实施例1-3的装置示意图；
图2为实施例4的装置示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置，包括依次连接的粉碎装置1、水洗设备2、提升机3、输送设备4、水解锅5、固液分离装置51、中和罐7、脱色罐9、离子交换装置91、配料罐11、杀菌装置12、换热器13、三个串联的发酵罐16、暂存罐17、精馏装置20，固液分离装置51的液体出口与中和罐7连接，固液分离装置51的固体出口通过中和罐6、酶解装置8和脱色罐10与配料罐11连接，中和罐7和脱色罐9以及脱色罐9和离子交换装置91之间均设有固液分离装置71，发酵罐16的种子液进口与种子罐15连接，发酵罐16和种子罐15的净化空气进口与空气净化系统14连接，空气净化系统14包括压缩机141和过滤装置142，发酵罐16和暂存罐17的气体出口与尾气吸收装置18和灭火装置19连接。水解锅5、固液分离装置51、中和罐7、脱色罐9、固液分离装置71、离子交换装置91、配料罐11、杀菌装置12、三个串联的发酵罐16、暂存罐17、精馏装置20、中和罐6、酶解装置8和脱色罐10均与蒸汽管道相连。
秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，包括以下步骤：(1)先将玉米芯清选，然后经粉碎装置1粉碎，再经水洗设备2水洗后送入水解锅5，加入70℃热水浸泡3小时，然后加入质量百分比浓度为0.5％的硫酸进行水解，硫酸的加入量为玉米芯重量的10倍，然后通入i00℃热蒸汽水解8小时，水解后的固液混合物固液分离为水解液和固形物；向水解液中加入氢氧化钙中和pH值为3，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；
(2)步骤(1)中水解后的的固形物用水冲洗，加入氢氧化钙调pH值为3，沉淀析出盐类物质，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶，按每克固形物加入20FPU纤维素酶和3IU阿魏酸酯酶，送入酶解装置8协同酶解固形物中的纤维素，在40℃下连续酶解8天，酶解液经活性炭吸附脱色，加水调节溶液中糖的质量百分比浓度为3％，制成含六碳糖的水溶液；
(3)将步骤(1)的含戊碳糖的水溶液和步骤(2)的含六碳糖的水溶液混合并送入配料装置11，加氢氧化钙调pH值为3，再加入硫酸铵、磷酸氢钾和玉米浆，硫酸铵的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的1％，磷酸氢钾的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的0.01％，玉米浆的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的3％，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为3％，然后在100℃下高温杀菌20分钟，再冷却到30℃，接入丙酮丁醇梭菌发酵72小时，发酵液送入暂存罐17，最后经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气，发酵过程中产生的尾气经尾气吸收塔18吸收丁醇后经灭火装置19排空。
实施例2：如图1所示，秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置与实施例1中相同。
秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，包括以下步骤：(1)先将向日葵秸秆清选，然后经粉碎装置1粉碎，再经水洗设备2水洗后送入水解锅5，然后加入质量百分比浓度为5％的磷酸进行水解，磷酸的加入量为向日葵秸秆重量的6倍，然后通入110℃热蒸汽水解6小时，水解后的固液混合物固液分离为水解液和固形物；向水解液中加入碳酸钙中和pH值为5，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；
(2)步骤(1)中水解后的的固形物用水冲洗，加入碳酸钙调pH值为5，沉淀析出盐类物质，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶，按每克固形物加入50FPU纤维素酶和2IU阿魏酸酯酶，送入酶解装置8协同酶解固形物中的纤维素，在50℃下连续酶解5天，酶解液经活性炭吸附脱色，加水调节溶液中糖的质量百分比浓度为5％，制成含六碳糖的水溶液；
(3)将步骤(1)的含戊碳糖的水溶液和步骤(2)的含六碳糖的水溶液混合并送入配料装置11，加碳酸钙调pH值为5，再加入豆粕、磷酸氢钾和酵母抽提物，豆粕的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的15％，磷酸氢钾的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的1.5％，酵母抽提物的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的2％，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为5％，然后在110℃下高温杀菌40分钟，再冷却到36℃，接入丙酮丁酸杆菌发酵110小时，发酵液送入暂存罐17，最后经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气，发酵过程中产生的尾气经尾气吸收塔18吸收丁醇后经灭火装置19排空。
实施例3：如图1所示，秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置与实施例1中相同。
秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，包括以下步骤：(1)先将树枝和木屑清选，然后经粉碎装置1粉碎，再经水洗设备2水洗后送入水解锅5，加入98℃热水浸泡1小时，然后加入质量百分比浓度为10％的草酸进行水解，草酸的加入量为树枝和木屑总重量的2倍，然后通入125℃热蒸汽水解4小时，水解后的固液混合物固液分离为水解液和固形物；向水解液中加入碳酸钾和氢氧化钾中和pH值为7，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；
(2)步骤(1)中水解后的的固形物用水冲洗，加入碳酸钾和氢氧化钾调pH值为7，沉淀析出盐类物质，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶，按每克固形物加入80FPU纤维素酶和0.1IU阿魏酸酯酶，送入酶解装置协同酶解固形物中的纤维素，在55℃下连续酶解3天，酶解液经活性炭吸附脱色，浓缩调节溶液中糖的质量百分比浓度为8％，制成含六碳糖的水溶液；
(3)将步骤(1)的含戊碳糖的水溶液和步骤(2)的含六碳糖的水溶液混合并送入配料装置，加碳酸钾和氢氧化钾调pH值为7，再加入玉米糁、磷酸氢钾和蛋白胨，玉米糁的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的30％，磷酸氢钾的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的2％，蛋白胨的加入量为含戊碳糖的水溶液和含六碳糖的水溶液总重量的0.1％，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为8％，然后在120℃下高温杀菌20分钟，再冷却到42℃，接入巴氏芽孢梭菌发酵160小时，发酵液送入暂存罐17，最后经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气，发酵过程中产生的尾气经尾气吸收塔18吸收丁醇后经灭火装置19排空。
实施例4：如图2所示，秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置，包括依次连接的粉碎装置1、水洗设备2、提升机3、输送设备4、水解锅5、固液分离装置51、中和罐7、脱色罐9、离子交换装置91、配料罐11、杀菌装置12、换热器13、三个串联的发酵罐16、暂存罐17、精馏装置20，固液分离装置51的液体出口与中和罐7连接，中和罐7和脱色罐9以及脱色罐9和离子交换装置91之间均设有固液分离装置71，发酵罐16的种子液进口与种子罐15连接，发酵罐16和种子罐15的净化空气进口与空气净化系统14连接，空气净化系统14包括压缩机141和过滤装置142，发酵罐16和暂存罐17的气体出口与尾气吸收装置18和灭火装置19连接。水解锅5、固液分离装置51、中和罐7、脱色罐9、固液分离装置71、离子交换装置91、配料罐11、杀菌装置12、三个串联的发酵罐16、暂存罐17和精馏装置20均与蒸汽管道相连。
秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，包括以下步骤：(1)先将甘蔗渣清选，然后经粉碎装置1粉碎，再经水洗设备2水洗后送入水解锅5，然后加入质量百分比浓度为8％的磷酸进行水解，磷酸的加入量为甘蔗渣重量的6倍，然后通入120℃热蒸汽水解5小时，水解后的固液混合物固液分离为水解液和固形物；向水解液中加入碳酸钙中和pH值为6，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；
(2)将步骤(1)的含戊碳糖的水溶液送入配料装置11，加碳酸钙调pH值为6，再加入豆粕、磷酸氢钾和酵母抽提物，豆粕的加入量为含戊碳糖的水溶液重量的20％，磷酸氢钾的加入量为含戊碳糖的水溶液重量的1％，酵母抽提物的加入量为含戊碳糖的水溶液重量的1％，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为6％，然后在115℃下高温杀菌50分钟，再冷却到40℃，接入丙酮丁酸杆菌发酵130小时，发酵液送入暂存罐17，最后经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气，发酵过程中产生的尾气经尾气吸收塔18吸收丁醇后经灭火装置19排空。

Claims (10)

1.一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，将秸秆类物质或农林废弃物粉碎后先用热水浸泡，然后采用稀酸为催化剂进行水解，使秸秆类物质或农林废弃物中的半纤维素水解转化为戊碳糖并存在于水解液中，其特征在于：向含有戊碳糖的水解液中加碱性类物质中和pH值为3-7，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；所述稀酸水解、固液分离后的固形物先用水冲洗，加入碱性物质中和，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶协同酶解固形物中的纤维素，使纤维素分解成六碳单糖并存在于酶解液中，酶解液经活性炭吸附脱色，加水或浓缩调节浓度，制成含六碳糖的水溶液；将含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液送入配料装置，加碱性物质调pH值为3-7，加入营养原料，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为3-8％，然后在100-120℃下高温杀菌20-60分钟，然后冷却到30-42℃，接入发酵菌种发酵72-160小时，经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气；
该方法的具体步骤为：(1)先将秸杆类物质或农林废弃物清选，然后粉碎，水洗后送入水解锅，加入70～98℃热水浸泡1～3小时，然后加入质量百分比浓度为0.5～10％的稀酸进行水解，稀酸的加入量为所处理秸杆类物质或农林废弃物重量的2～10倍，然后通入100～125℃热蒸汽水解4～8小时，水解后的固液混合物固液分离为水解液和固形物；向水解液中加入碱性物质中和pH值为3-7，然后固液分离，液体部分加入活性炭吸附脱色然后固液分离，料液经离子交换脱酸后成为含戊碳糖的水溶液；
(2)步骤(1)中水解后的的固形物用水冲洗，加入碱性物质调pH值为3-7，沉淀析出盐类物质，再加入纤维素酶和阿魏酸酯酶，按每克固形物加入20～80FPU纤维素酶和0.1～3IU阿魏酸酯酶，送入酶解装置协同酶解固形物中的纤维素，在40～55℃下连续酶解3～8天，酶解液经活性炭吸附脱色，加水或浓缩调节溶液中糖的质量百分比浓度为3-8％，制成含六碳糖的水溶液；
(3)将上述含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液送入配料装置，加碱性物质调pH值为3-7，再加入氮源类物质、水溶性磷酸盐类物质和生长因子，氮源类物质的加入量为含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液重量的1～30％，水溶性磷酸盐类物质的加入量为含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液重量的0.01～2％，生长因子的加入量为含戊碳糖的水溶液或含戊碳糖的水溶液与含六碳糖的水溶液的混合液重量的0.1～3％，加水调整溶液中糖的质量百分比浓度为3-8％，然后在100-120℃下高温杀菌20-60分钟，再冷却到30-42℃，接入发酵菌种发酵72-160小时，经精馏分离得到丙酮、丁醇和乙醇，发酵过程中回收废气二氧化碳和氢气，发酵过程中产生的尾气经尾气吸收塔吸收丁醇后经灭火装置排空。
2.如权利要求1所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，其特征在于：所述发酵菌种为丙酮丁醇梭菌、丙酮丁酸杆菌、糖丁酸梭菌或巴氏芽孢梭菌。
3.如权利要求1或2所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，其特征在于：所述稀酸为硫酸、磷酸、草酸、亚硫酸。
4.如权利要求3所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，其特征在于：所述氮源类物质为硫酸铵、硫酸氢铵、氯化铵、磷酸氢铵、蛋白胨、鱼粉、豆粕、棉籽粕、花生粕、玉米糁或菜籽粕。
5.如权利要求4所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，其特征在于：所述水溶性磷酸盐类物质为磷酸氢钾，所述生长因子为玉米浆、酵母抽提物或蛋白胨。
6.如权利要求5所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾或氢氧化钾中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法，其特征在于：所述秸秆类物质为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、向日葵秸秆、稻草、玉米芯、甘蔗渣、花生壳或棉籽壳中的一种或多种；所述农林废弃物为树枝、树叶或木屑中的一种或多种。
8.一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置，其特征在于：包括依次连接的粉碎装置、水洗设备、提升机、输送设备、水解锅、固液分离装置、中和罐、脱色罐、离子交换装置、配料罐、杀菌装置、发酵罐、精馏装置，固液分离装置的液体出口与中和罐连接，所述水解锅、固液分离装置、中和罐、脱色罐、离子交换装置、配料罐、杀菌装置、发酵罐和精馏装置均与蒸汽管道相连。
9.如权利要求8所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置，其特征在于：所述固液分离装置的固体出口与配料罐之间通过中和罐、酶解装置和脱色罐连接；所述固液分离装置的固体出口连接的中和罐、酶解装置和脱色罐均与蒸汽管道相连；所述杀菌装置与发酵罐之间设有换热器。
10.如权利要求8或9所述的秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的装置，其特征在于：所述发酵罐的种子液进口与种子罐连接，种子罐的净化空气进口与空气净化系统连接；所述发酵罐的气体出口与尾气吸收装置连接，尾气吸收装置和灭火装置连接。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102250967A (zh) * 2011-05-31 2011-11-23 北京科技大学 一种用食品废物制备生物燃料丁醇的方法
CN102286549A (zh) * 2011-06-21 2011-12-21 中国科学院广州能源研究所 一种以纤维二糖、戊糖和己糖共发酵生产丙酮丁醇方法
CN102690898A (zh) * 2012-06-15 2012-09-26 王建设 纤维素类秸秆物质连续水解装置及方法
CN102688864A (zh) * 2012-05-22 2012-09-26 江苏华机环保设备有限责任公司 一种新型秸秆水洗器
CN102703303A (zh) * 2012-06-21 2012-10-03 重庆大学 纤维素包埋颗粒气载乙醇固态同步酶解发酵组合系统
CN102978245A (zh) * 2012-12-13 2013-03-20 上海中科高等研究院 一种利用玉米皮发酵丁醇并联产膳食纤维的方法
CN103131733A (zh) * 2011-11-26 2013-06-05 嘉兴慧升生物技术咨询有限公司 一种利用生物废弃物组合生产生物质能的新方法
CN103146765A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 北京林业大学 一种来源于枫树半纤维素的乙醇及其制备方法
CN104004582A (zh) * 2014-06-13 2014-08-27 沈阳航空航天大学 木质纤维素生物质制备生物油反应物及生物油的方法
CN105189765A (zh) * 2013-03-08 2015-12-23 希乐克公司 加工和转化生物质
CN105861567A (zh) * 2016-04-27 2016-08-17 安徽香杨林业有限公司 一种利用农林废弃物生产高热值生物质燃料的方法
CN107419589A (zh) * 2017-08-10 2017-12-01 合肥龙发包装有限公司 一种环保瓦楞纸板用纸浆
CN114478105A (zh) * 2022-03-30 2022-05-13 四川大学 一种农林废弃混合秸秆的水解方法
WO2023123805A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 浙江华康药业股份有限公司 一种利用玉米秸秆制备精制木糖及可发酵糖的系统和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326032A (en) * 1979-08-20 1982-04-20 Grove Leslie H Process for the production of organic fuel
CN101358218B (zh) * 2008-09-22 2011-04-20 王建设 一种利用秸秆生产木糖联产丙酮、丁醇和乙醇的方法
CN101358214B (zh) * 2008-09-23 2012-03-28 王建设 利用秸秆生产糠醛耦合联产丙酮和丁醇的方法
CN101492700B (zh) * 2009-03-05 2012-07-04 王建设 一种秸秆类物质或农林废弃物精深加工的方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102250967A (zh) * 2011-05-31 2011-11-23 北京科技大学 一种用食品废物制备生物燃料丁醇的方法
CN102250967B (zh) * 2011-05-31 2014-02-12 北京科技大学 一种用食品废物制备生物燃料丁醇的方法
CN102286549A (zh) * 2011-06-21 2011-12-21 中国科学院广州能源研究所 一种以纤维二糖、戊糖和己糖共发酵生产丙酮丁醇方法
CN103131733A (zh) * 2011-11-26 2013-06-05 嘉兴慧升生物技术咨询有限公司 一种利用生物废弃物组合生产生物质能的新方法
CN102688864A (zh) * 2012-05-22 2012-09-26 江苏华机环保设备有限责任公司 一种新型秸秆水洗器
CN102690898A (zh) * 2012-06-15 2012-09-26 王建设 纤维素类秸秆物质连续水解装置及方法
CN102703303A (zh) * 2012-06-21 2012-10-03 重庆大学 纤维素包埋颗粒气载乙醇固态同步酶解发酵组合系统
CN102703303B (zh) * 2012-06-21 2014-06-11 重庆大学 纤维素包埋颗粒气载乙醇固态同步酶解发酵组合系统
CN102978245A (zh) * 2012-12-13 2013-03-20 上海中科高等研究院 一种利用玉米皮发酵丁醇并联产膳食纤维的方法
CN103146765A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 北京林业大学 一种来源于枫树半纤维素的乙醇及其制备方法
CN105189765A (zh) * 2013-03-08 2015-12-23 希乐克公司 加工和转化生物质
US10543460B2 (en) 2013-03-08 2020-01-28 Xyleco, Inc. Upgrading process streams
CN104004582A (zh) * 2014-06-13 2014-08-27 沈阳航空航天大学 木质纤维素生物质制备生物油反应物及生物油的方法
CN104004582B (zh) * 2014-06-13 2016-07-06 沈阳航空航天大学 木质纤维素生物质制备生物油反应物及生物油的方法
CN105861567A (zh) * 2016-04-27 2016-08-17 安徽香杨林业有限公司 一种利用农林废弃物生产高热值生物质燃料的方法
CN107419589A (zh) * 2017-08-10 2017-12-01 合肥龙发包装有限公司 一种环保瓦楞纸板用纸浆
WO2023123805A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 浙江华康药业股份有限公司 一种利用玉米秸秆制备精制木糖及可发酵糖的系统和方法
CN114478105A (zh) * 2022-03-30 2022-05-13 四川大学 一种农林废弃混合秸秆的水解方法

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