CN103045765B - 一种提高木质纤维素生物质综合利用的酸解处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高木质纤维素生物质综合利用的酸解处理方法，N级酸水解的反应釜首尾相接，其中，N为大于等于2的整数，从第一级酸水解反应釜到第N级酸水解反应釜各级反应参数逐级降低。采用上述技术方案可以最大程度地提取半纤维素，同时尽量少地破坏木质素和纤维素，保持木质素的活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高木质纤维素生物质综合利用的酸解处理方法，具体地说是一种多级酸解处理方法。
背景技术
随着化石燃料资源的日趋枯竭和环境污染的日益严重，利用再生能源为石化产品的替代品变得愈加重要。而燃料乙醇是生物质液体能源的物质的主要形式，也是化石燃料最可能的替代品。目前，世界乙醇生产主要以淀粉类(玉米、木薯等)和糖类(甘蔗、甜菜等)作为发酵的原料。采用微生物法法发酵生产乙醇技术成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮与粮争地等弊端，并且导致粮食价格持续走高，因此寻找新的原料势在必行。现在科学家把目光投向成本更为低廉、来源更广泛的木质纤维素生物质。
木质纤维素生物质以植物体的形式存在，主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中，纤维素占40％左右，半纤维素占25％左右，木质素占20％左右，地球上每年由光合作用生成的木质纤维素生物质总量超过2000亿吨，因此木质生物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。
如果能以木质纤维素生物质为原料生产乙醇，将极大地解决人类的能源问题，但是在这方面仍存在很多技术难题尚未解决。目前，在以木质纤维素生物质为原料生产乙醇过程中，遇到的第一个问题是对半纤维素、纤维素和木质素未能很好地综合利用，现有处理生物质的工艺技术，大多以降解糖类得到乙醇为目的，不能同时提取得到高纯度、高活性的木质素，往往把木质素作为一个去除对象，同时在对半纤维素的利用中，存在要么对半纤维素的利用率低(即半纤维素转化为戊糖的产率低)，要么虽然利用率高，但是对木质素和纤维素破坏性也高的缺点，同时还存在生成很多纤维素酶抑制剂的缺点。
如在CN100564667C中公开了一种木质纤维素生物质的联合预处理方法及其系统，将木质纤维素生物质粉碎后装入循环反应釜中，并注入稀酸，打开循环泵在温度为50℃-200℃下进行循环反应，反应结束后将得到的水解液；循环反应釜内剩余的木质纤维素冲洗后，放入球磨机中加碱液进行球磨，进一步除去木质素，球磨完毕除碱后用于后继酶解，得到乙醇。该专利采用一次酸解去除半纤维素会造成两个不利影响，一方面，若要想尽可能多地提取半纤维素则需采用较高的温度和/或长的反应时间和/或高的酸溶液浓度，这样导致木质素和纤维素的活性被破坏，且在较高温度和/或长的反应时间和/或酸溶液浓度下易产生糠醛和乙酸等纤维素酶抑制剂，最终影响乙醇的产率；另一方面，如果不采用较高的温度和/或长的反应时间和/或高的酸溶液浓度，则酸解后残渣中含有较多的半纤维素，对半纤维素的利用率低，且不利于后续碱溶液提取木质素。
在以木质纤维素生物质为原料生产乙醇的过程中遇到另一个问题是纤维素酶解的转化率低，造成酶解的成本过高(占总生产成本的40-50％)，生产成本过高，无法真正实现工业化。纤维素酶解的转化率低的重要原因是：半纤维素作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间，而木质素具有的网状结构，作为支撑骨架包围并加固着纤维素和半纤维素，木质素和半纤维素在空间上可阻碍纤维素分子与酶的接触，酶可及度差，增加了酶解的难度。因此有必要对木质纤维素生物质进行有效的预处理，破坏木质素和半纤维素的空间障碍，同时还要避免预处理产生不利于酶解的酶抑制物(如糠醛，乙酸等)，从而有利于纤维素的酶解。
在CN101130530B中公开了利用农林废弃物生产糠醛的系统及方法，通过两步法生产糠醛，包括水解系统和脱水蒸馏系统，其中水解系统包括相互首尾连接的N级酸水解反应釜，将农林废弃物连续水解生成戊糖溶液。上述N级酸水解系统存在的缺点是，由于各级水解反应釜中水解时间相同、反应温度相同、酸溶液的浓度相同，因此对木质素和纤维素的破坏率非常大，且生成的糠醛、乙酸等酶抑制剂较多，不利于木质纤维素生物质的综合利用。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的要么对半纤维素的利用率低，要么对半纤维素的利用率虽高但对木质素和纤维素的破坏率高的缺点，从而提出一种提高木质纤维素生物质综合利用的酸解处理方法。
为达到上述目的，本发明提供一种提高木质纤维素生物质综合利用的酸解处理方法，对木质纤维素生物质进行N级酸水解，N级酸水解的反应釜首尾相接，将其中一个反应釜设为第一级，最后一个设为第N级，新配制的酸溶液加入第一级酸水解反应釜，第一级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第二级酸水解反应釜内，第二级酸水解反应釜内排出的酸溶液加入第三级酸水解反应釜内，依次顺序，直到第N-1级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第N级酸水解反应釜，第N级酸水解反应釜排出的酸溶液为最终的戊糖溶液，然后取出第一级酸水解反应釜内的酸水解残渣、并装入新的木质纤维素生物质原料，并将其作为新的第N级酸水解反应釜，相应地，将原第二级酸水解级反应釜作为新的第一级酸水解反应釜，原第三级酸水解反应釜作为新的第二级酸水解反应釜，直到原第N级酸水解反应釜作为新的第N-1级酸水解反应釜，继续进行水解反应，如此水解循环往复可以实现木质纤维素生物质的连续水解；其中，N为大于等于2的整数，其特征在于：从第一级酸水解反应釜到第N级酸水解反应釜各级反应参数逐级降低。
所述反应参数为酸溶液的浓度、水解反应温度或水解反应时间中的一种或几种。
进一步地，所述反应参数为酸溶液的浓度，从第一级到第N级反应釜所述酸溶液的浓度逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的10-40％。
所所述反应参数为水解反应温度，第一级水解反应温度为100-150℃，随后每级逐级降低5-25℃。更优选的是第一级水解反应温度为120-140℃，随后每级逐级降低10-20℃。
所述反应参数为水解反应时间，第一级水解反应的时间为1-4小时，以后水解反应的时间逐级减少0.25-1.5小时。较为理想地，所述第一级水解反应的时间为1.5-3小时，随后各级水解反应的时间逐级减少0.5-1小时。
上面所述N较为理想的选择所述N为3-5的整数。
所述酸溶液的种类没有特别的限定，可以是木质纤维素生物质进行酸水解的常规使用的酸，例如N级酸水解的酸可以为硫酸、盐酸、硝酸和磷酸中的一种或几种。最好是磷酸。
所述木质纤维素生物质可以为玉米秸秆、稻秸、甘蔗渣、棉柴、棉子壳、玉米芯、稻草、高粱杆、阔叶木材和木片等的一种或几种。
根据原料情况进行预处理，对木质纤维素生物质原料进行切割或粉碎，接着对该秸秆段进行洗涤除尘。
本发明的上述技术方案与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用N级酸水解工艺对木质纤维素生物质进行处理，且在水解过程中采用了从第一级反应釜到第N级反应釜各级反应参数逐级降低的方法，该方法可以根据半纤维素酸解的难易程度和戊糖损失情况采用不同的工艺参数，由于第N级反应釜中的物料为新物料，半纤维素较易去除，因此采用较低的酸浓度、温度或较短的时间等即可，另外，第N级反应釜中戊糖的浓度最高，采用较低的酸浓度、温度或较短的时间可以防止戊糖转化成糠醛等酶抑制剂产物，从而降低纤维素的酶解率；而对于第一级反应釜中的物料，去除剩下的半纤维素比较困难，采用较高的酸浓度、温度或较长的时间等有利于最大程度地去除去半纤维素。由此可以看出，采用上述技术方案可以最大程度地提取半纤维素，同时尽量少地破坏木质素和纤维素，保持木质素的活性；另外从生产效率和成本上看，还缩短了整个工艺的运行时间、减少了酸的使用量，也降低了能耗。
采用上述方法使得水解后半纤维素的提取率达到80重量％以上，同时对纤维素和木质素结构的破坏程度最小，纤维素的损失小于10重量％，木质素的损失小于10重量％。
2、所述N级优选3-5级，在该范围内既经济(设备投入少，操作简便)又能得到高的半纤维素提取率，且对木质素和纤维素的破坏率最低(级数越多对木质素和纤维素的破坏率越大)。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是N级酸解所用的设备示意图。
具体实施方式
以下实施例参照图1。
以下实施例中酸水解温度对应的压力均为饱和水蒸汽的压力，因此不再为每个实施例给出压力数据。
以下实施例中，除有特殊说明外，所用百分含量均表示重量百分含量，即“％”表示“重量％”。
实施例1
采用的是三级酸水解，首先将玉米芯(质量成分组成：水分6.12％、纤维素35.19％、半纤维素32.1％、木质素23.7％、其它2.95％，下同)打碎，用水洗涤除尘。将其中一个反应釜设为第一级，最后一个设为第三级，将新配制的酸溶液加入第一级水解反应釜内，调节第一级酸水解反应釜排出的酸溶液的浓度，然后将其加入第二级酸水解反应釜内，调节第二级酸水解反应釜内排出的酸溶液的浓度，然后将其加入第三级酸水解反应釜内，第三级酸水解反应釜排出的溶液为最终的戊糖溶液，然后将第一级酸水解反应釜中的酸水解残渣排出、并装入新的玉米芯原料，将其作为第三级酸水解反应釜，将原第二级酸水解反应釜作为第一级酸水解反应釜，将原第三级酸水解反应釜作为第二级酸水解反应釜，再进行酸水解反应，如此循环往复可以实现木质纤维素生物质的连续水解；
本实施例中，所述酸溶液为磷酸溶液；所述酸溶液的浓度逐级降低的幅度为第一级酸浓度的33.33％，这样第一级酸水解反应釜中磷酸的浓度为15％，第二级酸水解反应釜中磷酸的浓度为10％，第三级酸水解反应釜中磷酸的浓度为5％，则从第一级到第三级逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的33.3％；每级酸水解反应的时间为1.0小时，每级酸水解反应的温度为130℃、压力为0.27MPa，液固比为8∶1(新配制酸液与绝干玉米芯原料的质量比，下同)，通过上述方法对1.06×103kg新的玉米芯原料进行连续酸水解处理后，使用1×103kg的水对所述酸水解残渣进行水洗，水洗液和酸解液合并，最终得到酸水解残渣的重量为1.70×103kg(含水率为65％左右，半纤维素的绝干含量为6.87％，纤维素的绝干含量为53.32％，木质素的绝干含量为34.53％)；戊糖溶液的重量为8.297×103kg，戊糖浓度为3.62％，半纤维素的提取率为88％。
半纤维素提取率的计算公式如下：
半纤维素的提取率％＝(戊糖溶液质量×戊糖溶液浓度)/(玉米芯质量×玉米芯中半纤维素的含量)×100％。
本步骤中，涉及对各级酸浓度的变化，其它各个参数的选择，由所采用的酸在相应的反应过程中依据常规的因素确定。以下各个实施例在酸水解步骤中，均采用相同的参数选取方式。
对比例1
方法同实施例1，不同点在于第1、2和3级酸水解时磷酸的浓度均为相同数值，磷酸浓度、半纤维素的提取率、纤维素的损失率和木质素的损失率的数值见表1。
表1
实施例2
方法同实施例1，不同点在于，每级酸水解的温度为120℃，所述酸溶液的浓度从第一级到第三级逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的40％，这样第一级酸水解中磷酸溶液的浓度为20％，第二级酸水解中磷酸溶液的浓度为12％，第三级酸水解中磷酸溶液的浓度为4％；最终得到酸水解残渣的重量为1.82×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为5.88％，纤维素的绝干含量为53.63％，木质素的绝干含量为35.08％)，戊糖溶液的重量为8.29×103kg，戊糖浓度为3.62％，半纤维素的提取率为90％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于，所述酸溶液的浓度从第一级到第三级逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的30％，这样第一级酸水解磷酸的浓度为10％，第二级酸水解磷酸的浓度为7％，第三级酸水解磷酸的浓度为4％，每级酸水解的时间为2小时，温度为140℃；最终得到酸水解残渣的重量为1.79×103kg(水含量为65％左右，半纤维素的绝干含量为8.72％，纤维素的绝干含量为52.70％，木质素的绝干含量为33.56％)，戊糖溶液的重量为8.21×103kg，戊糖浓度为3.49％，半纤维素的提取率为84％。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于，所述酸溶液的浓度从第一级到第五级逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的10％，所采用的酸溶液为硫酸溶液，第一级酸水解中硫酸的浓度为0.8％，第二级酸水解中硫酸的浓度为0.72％，第三级酸水解中硫酸的浓度为0.64％，第四级酸水解中硫酸的浓度为0.56％，第五级酸水解中硫酸的浓度为0.48％。最终得到酸水解残渣的重量为1.68×103kg(水含量为65％左右，半纤维素的绝干含量为4.65％，纤维素的绝干含量为54.06％，木质素的绝干含量为35.94％)，戊糖溶液的重量为8.32×103kg，戊糖浓度为3.78％，半纤维素的提取率为92％。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于，原料为1.11×103kg麦秸秆(质量成分组成：水分10.1％、纤维素44％、半纤维素22.2％、木质素17％、其它6.7％)，所采用的酸溶液为硫酸，所述酸溶液的浓度从第一级到第三级逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的20％，第一级水解酸的浓度为1.0％，第二级水解酸的浓度为0.8％，第三级水解酸的浓度为0.6％。最终得到酸水解残渣的重量为1.92×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为4.77％，纤维素的绝干含量为60.46％，木质素的绝干含量为23.71％)，戊糖溶液的重量为8.07×103kg，戊糖浓度为2.66％，半纤维素的提取率为87％。
对比例5
方法同实施例5，不同点在于第一、二和三级酸水解时硫酸的浓度均为相同数值，硫酸浓度、半纤维素的提取率、纤维素的损失率和木质素的损失率的数值见表2。
表2
实施例6
在本实施例中：采用的是三级酸水解，首先将玉米芯打碎，用水洗涤除尘。将其中一个反应釜设为第一级，最后一个设为第三级，将新配制的酸溶液加入第一级水解反应釜内，第一级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第二级酸水解反应釜内，第二级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第三级酸水解反应釜内，第三级酸水解反应釜内排出的溶液为最终戊糖溶液，然后将第一级酸水解反应釜中的酸水解残渣排出、并装入新的玉米芯原料，将其作为第三级酸水解反应釜，将原第二级酸水解反应釜作为第一级酸水解反应釜，将原第三级酸水解反应釜作为第二级酸水解反应釜，再进行酸水解反应，如此水解循环往复可以实现木质纤维素生物质的连续水解。
本实施例中，随着各级酸水解反应釜中的温度逐级降低，在各酸水解反应釜中的压力随温度的变化而变化。其中，第一级酸水解的温度为140℃，第二级酸水解的温度为120℃，第三级酸水解的温度为100℃；每级酸水解的时间为1小时，酸溶液为磷酸的水溶液，磷酸溶液的浓度为10％，液固比为8∶1(新配制酸溶液与绝干玉米芯原料的质量比，下同)，通过上述方法对1.06×103kg新的玉米芯原料进行连续酸水解处理后，使用1×103kg的水对所述酸水解残渣进行水洗，水洗液和酸解液合并，最终得到酸水解残渣的重量为1.71×103kg(含水率为65％左右，半纤维素的绝干含量为6.27％，纤维素的绝干含量为53.06％，木质素的绝干含量为35.42％)戊糖溶液的重量为8.29×103kg，戊糖浓度为3.66％，，半纤维素的提取率为89％。
本步骤中，涉及对各级温度的变化，其它各个参数的选择，由所采用的酸在相应的反应过程中依据常规的因素确定。以下各个实施例在酸水解步骤中，均采用相同的参数选取方式。
对比例6
方法同实施例6，不同点在于第1、2和3级酸水解时的温度均为相同数值，半纤维素的提取率、纤维素的损失率和木质素的损失率的数值见表3。
表3
实施例7
原料和方法同实施例6，不同点在于，第一级酸水解的温度为135℃，第二级酸水解的温度为120℃，第三级酸水解的温度为105℃。最终得到酸水解残渣的重量为1.79×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为8.69％，纤维素的绝干含量为51.9％，木质素的绝干含量为34.4％)，戊糖溶液的重量为8.21×103kg，戊糖浓度为3.49％，半纤维素的提取率为84％。
实施例8
方法同实施例6，不同点在于，每级反应釜中磷酸溶液的浓度为15％，每级酸水解的时间为2小时，第一级酸水解的温度为100℃，第二级酸水解的温度为95℃，第三级酸水解的温度为90℃。最终得到酸水解残渣的重量为1.83×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为10.65％，纤维素的绝干含量为50.56％，木质素的绝干含量为33.89％)，戊糖溶液的重量为8.17×103kg，戊糖浓度为3.34％，半纤维素的提取率为80％。
实施例9
方法同实施例6，不同点在于，酸溶液为硫酸溶液，浓度为1％；每级酸水解的时间为1.5小时；第一级酸水解的温度为120℃，第二级酸水解的温度为110℃，第三级酸水解的温度为100℃，第四级酸水解的温度为90℃，第五级酸水解的温度为80℃。最终得到酸水解残渣的重量为1.77×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为5.5％，纤维素的绝干含量为53.75％，木质素的绝干含量为35.68％)，戊糖溶液的重量为8.23×103kg，戊糖浓度为3.73％，半纤维素的提取率为90％。
实施例10
方法同实施例6，不同点在于，原料为1.11×103kg的麦秸秆(质量成分组成：水分10.1％、纤维素44％、半纤维素22.2％、木质素17％、其它6.7％)，酸溶液为0.8％的硫酸，第一级酸水解的温度为150℃，第二级酸水解的温度为125℃，第三级酸水解的温度为100℃。最终得到酸水解残渣的重量为1.86×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为3.42％，纤维素的绝干含量为61.17％，木质素的绝干含量为23.96％)，戊糖溶液的重量为8.14×103kg，戊糖浓度2.76％，半纤维素提取率为91％。
对比例10
方法同实施例10，不同点在于第1、2和3级酸水解的温度均为相同数值，酸水解的温度、半纤维素的提取率、纤维素的损失率和木质素的损失率的数值见表4：
表4
实施例11
在本实施例中：采用的是三级酸水解，首先将玉米芯打碎，然后将新配制的酸溶液加入第一级水解反应釜内，将第一级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第二级水解反应釜内，第二级解反应釜排出的酸溶液加入第三级水解反应釜内，第三级反应釜排出的酸溶液为最终的戊糖溶液，并取出第一级水解反应釜内的酸水解的残渣，然后装入新的玉米芯原料，此时将原第一级水解反应釜作为新的第三级反应釜，将原第二级反应釜作为新的第三级反应釜，原第三级反应釜则作为新的第二级反应釜，继续进行水解反应，如此水解循环往复可以实现玉米芯的连续酸水解。
其中，第一级水解反应的时间为1.5小时，第二级水解反应的时间为1.0小时，第三级水解反应的时间为0.5小时，每级酸水解的温度为130℃、压力为0.27MPa，酸溶液为磷酸的水溶液，磷酸溶液的质量浓度为10％；液固比为8∶1(新配制酸溶液与绝干玉米芯原料的质量比，下同)，通过上述方法对1.06×103kg新的玉米芯原料进行连续酸水解处理后，使用1.0×103kg的水对所述酸水解残渣进行水洗，水洗液和酸解液合并，最终得到酸水解残渣的重量为1.73×103kg(含水率为65％左右，半纤维素的绝干含量为7.33％，纤维素的绝干含量为52.61％，木质素的绝干含量为34.86％)，戊糖溶液重量为8.27×103kg，戊糖浓度为3.59％，得到半纤维素的提取率为87％。
本步骤中，涉及对各级反应时间的变化，其它各个参数的选择，由所采用的酸在相应的反应过程中依据常规的因素确定。以下各个实施例在酸水解步骤中，均采用相同的参数选取方式。
对比例11
方法同实施例11，不同点在于第1、2和3级酸水解的时间相同，则半纤维素的提取率、纤维素的损失率和木质素的损失率的数值见表5：
表5
实施例12
方法同实施例11，不同点在于，第一级水解反应的时间为3小时，第二级水解反应的时间为2小时，第三级水解反应的时间为1小时，每级酸水解的温度为110℃。最终得到酸水解残渣的重量为1.66×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为6.44％，纤维素的绝干含量为52.9％，木质素的绝干含量为35.27％)，戊糖溶液的重量为8.33×103kg，戊糖浓度为3.64％，半纤维素的提取率为89％。
实施例13
方法同实施例11，不同点在于，第一级水解反应的时间为1小时，第二级水解反应的时间为0.75小时，第三级水解反应的时间为0.5小时，每级酸水解磷酸的浓度为15％。最终得到酸水解残渣的重量为1.80×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为10.27％，纤维素的绝干含量为50.74％，木质素的绝干含量为34.01％)，戊糖溶液的重量为8.20×103kg，戊糖浓度为3.37％，半纤维素的提取率为81％。
以上实施例11-14中，仅仅以三级酸水解为例。但是按照试验结果的趋势来看，酸水解级数越多，越有利于最大程度地提取半纤维素。然而从经济性的角度来看，第一级提取得半纤维素最多、最明显，越往后的各级可提取出来的半纤维素越少、越微不足道。同样从试验中认识到，五级以后的酸水解所能提取的半纤维素已经明显地失去了工业上的经济价值，且对木质素和纤维素的破坏高。因此本案中较优的酸水解级数是3-5级。
实施例14
方法同实施例11，不同点在于，原料为1.11×103kg麦秸秆(质量成分组成：水分10.1％、纤维素44％、半纤维素22.2％、木质素17％、其它6.7％)，每级酸水解的温度为100℃，酸溶液为1％的硫酸溶液，第一级水解反应的时间为4小时，第二级水解反应的时间为2.5小时，第三级水解反应的时间为1小时。最终得到酸水解残渣的重量为1.86×103kg(水含量65％左右，半纤维素的绝干含量为3.42％，纤维素的绝干含量为61.17％，木质素的绝干含量为23.96％)，戊糖溶液的重量为8.14×103kg，戊糖浓度为2.76％，半纤维素提取率为91％。
对比例14
方法同实施例14，不同点在于第一、二和三级的酸水解时间相同，则半纤维素的提取率、纤维素的损失率和木质素的损失率的数值见表6：
表6
以上实施例分别对不同单一参数的逐级递减的情形进行了说明，而其它相关的参数则采用常规的技术手段，目的是为了说明本申请的技术方案对解决技术问题的有效性。但是对于所属领域技术人员来说，在上述实施例的启示下，将其中的不同参数逐级递减进行组合，将获得比上述实施例中单独参数逐级递减更优的技术效果是显而易见的。由于这样的组合的情形将更加众多和复杂，为了简明起见，这里不再赘述。
另外，以上各实施例中，仅仅以单一参数等幅度降低为例，但是根据本发明的原理和实验测试，非等幅度降低也能实现本发明的目的，在此不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明技术方案所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于所确定的权利要求的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种提高木质纤维素生物质综合利用的酸解处理方法，对木质纤维素生物质进行 N 级酸水解，N 级酸水解的反应釜首尾相接，将其中一个反应釜设为第一级，最后一个设为第 N 级，新配制的酸溶液加入第一级酸水解反应釜，第一级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第二级酸水解反应釜内，第二级酸水解反应釜内排出的酸溶液加入第三级酸水解反应釜内，依次顺序，直到第 N-1 级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第 N 级酸水解反应釜，第 N 级酸水解反应釜排出的酸溶液为最终的戊糖溶液，然后取出第一级酸水解反应釜内的酸水解残渣、并装入新的木质纤维素生物质原料，并将其作为新的第 N级酸水解反应釜，相应地，将原第二级酸水解级反应釜作为新的第一级酸水解反应釜，原第三级酸水解反应釜作为新的第二级酸水解反应釜，直到原第 N级酸水解反应釜作为新的第 N-1 级酸水解反应釜，继续进行水解反应，如此水解循环往复可以实现木质纤维素生物质的连续水解；其特征在于：从第一级酸水解反应釜到第 N 级酸水解反应釜各级反应参数逐级降低，所述 N 为2-5 的整数;
所述反应参数为酸溶液的浓度、水解反应温度或水解反应时间中的一种或几种;
所述反应参数为酸溶液的浓度时，从第一级到第 N 级反应釜所述酸溶液的浓度逐级降低的幅度为第一级酸溶液浓度的 10-40%；
所述反应参数为水解反应温度时，第一级水解反应温度为 100-150℃，随后每级逐级降低 5-25℃；
所述反应参数为水解反应时间时，第一级水解反应的时间为 1-4 小时，以后水解反应的时间逐级减少 0.25-1.5 小时。
2.根据权利要求 1所述的方法，其特征在于：第一级水解反应温度为120-140℃，随后每级逐级降低 10-20℃。
3.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述第一级水解反应的时间为 1.5-3 小时，随后各级水解反应的时间逐级减少 0.5-1 小时。
4.根据权利要求 1-3任一所述的方法，其特征在于：所述酸溶液为磷酸溶液。
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