CN103820504A - 秸秆的预处理方法 - Google Patents

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祝涛
巩传志
李晓亮
陆洋
苑文博
代国兴
张艳博
张凤涛
娄喜营
林港
李洪明
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Abstract

本发明提供了一种秸秆的预处理方法，包括将秸秆烘干并研磨成秸秆颗粒，该预处理方法还包括对秸秆颗粒除蜡的步骤。本发明去除了秸秆表面的蜡质，使预处理的溶剂和水解酶更易向秸秆样品中的渗透，减少了预处理时间、降低了能耗以及试剂和酶的用量。

Description

秸秆的预处理方法
技术领域
本发明属于生物质能源与资源技术领域，具体而言，涉及一种秸秆的预处理方法。
背景技术
随着世界人口的增加以及工业化水平的提升，全球对能源的需求与日俱增。当今世界各国消耗的能源大部份来自石油资源，不仅储量有限，还会导致全球气候变暖和生态环境日益恶化。近年来，科学家将目光转向木质纤维素乙醇。木质纤维素乙醇不仅可以使人类摆脱对有限的石油资源的过分依赖，而且能够大幅度减少污染物和温室气体的排放、减少雾霾天气、增加农民收入。
当前，木质纤维素乙醇的原料主要为农业废弃物，即秸秆。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，结构复杂，同时表面存在着角质蜡状膜，这种蜡质一般由脂溶性的脂肪酸、烷烃、脂肪醇、醛类、酮类和酯类组成，具有强疏水性，形成了一道坚固的屏障，这层蜡质的存在阻碍了预处理的溶剂和水解酶在秸秆样品中的渗透，不利于对秸秆后续的转化，使秸秆很难降解为可发酵单糖，而且蜡质本身也含有一些包括高附加值化学品在内的有机化合物。遗憾的是，当前对秸秆的预处理过程多不包括除蜡过程，增加了预处理的时间、能耗以及试剂和酶的用量。
发明内容
为了解决乙醇生产过程中能耗高、环境负荷大、效率低等问题，本发明提供了一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：常温下，将已称量的秸秆烘干，然后研磨至一定的粒度，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐，在一定温度下，加入适量的有机溶剂进行浸取脱去秸秆表面的蜡质。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至一定温度后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液由离心泵返回至溶剂储罐循环利用。一定时间后，取出秸秆，然后在室温下干燥一定时间，称量计算除蜡率后，供后续工序备用。
上述秸秆的研磨粒度优选40～80目。
上述除蜡有机溶剂与秸秆的质量之比为10～30。
上述除蜡有机溶剂为苯/乙醇、正己烷、氯仿或乙醚。
上述除蜡步骤的温度为40～80℃。
上述浸取液的冷却温度为0～10℃。
上述除蜡步骤的时间为4～8h。
上述秸秆优选玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆或高粱秸秆。
本发明具有如下优点：
（1）本发明去除了秸秆表面的蜡质，使预处理的溶剂和水解酶更易向秸秆样品中的渗透，减少了预处理时间、降低了能耗以及试剂和酶的用量。
（2）本发明与其他除蜡方法相比，实现了除蜡溶剂的循环利用，回收了蜡质，增加了经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺过程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好的理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
实施例1
一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：
常温下，将已称量的玉米秸秆烘干，然后研磨至60目，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐（带换热夹套），在60℃下，加入苯/乙醇进行浸取脱去秸秆表面的蜡质，苯/乙醇的加入为秸秆量的20倍。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至5℃后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液返回至溶剂储罐循环利用。6h后，取出秸秆，然后在室温下干燥24h，称量计算除蜡率为1.4%。
实施例2
一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：
常温下，将已称量的水稻秸秆烘干，然后研磨至40目，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐（带换热夹套），在70℃下，加入正己烷进行浸取脱去秸秆表面的蜡质，正己烷的加入量为秸秆量的25倍。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至4℃后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液返回至溶剂储罐循环利用。5h后，取出秸秆，然后在室温下干燥24h，称量计算蜡质的产量，即除蜡率为1.9%。
实施例3
一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：
常温下，将已称量的小麦秸秆烘干，然后研磨至50目，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐（带换热夹套），在60℃下，加入氯仿溶液进行浸取脱去秸秆表面的蜡质，氯仿溶液的加入质量为秸秆量的15倍。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至5℃后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液返回至溶剂储罐循环利用。5h后，取出秸秆，然后在室温下干燥24h，称量计算蜡质的产量，即除蜡率为1.8%。
实施例4
一种秸秆的预处理方法，包括如下步骤：
常温下，将已称量的高粱秸秆烘干，然后研磨至60目，将研磨后的秸秆颗粒加入到除蜡装置中。除蜡装置上方安装有溶剂储罐（带换热夹套），在50℃下，加入乙醚溶液进行浸取脱去秸秆表面的蜡质，乙醚溶液的加入质量为秸秆量的20倍。浸取液由浸取液出口输送至带有换热夹套的浸取液储罐，降至3℃后由浓浆泵输送至过滤装置过滤，除去析出的蜡质后，固体富集回收蜡质，清液返回至溶剂储罐循环利用。5h后，取出秸秆，然后在室温下干燥24h，称量计算蜡质的产量，即除蜡率为1.5%。
以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变通。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变通，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种秸秆的预处理方法，包括将秸秆烘干并研磨成秸秆颗粒，其特征在于：所述预处理方法还包括对秸秆颗粒除蜡的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对秸秆颗粒除蜡的步骤是利用有机溶剂浸取脱去秸秆颗粒表面的蜡质。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为苯/乙醇、正己烷、氯仿或乙醚。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂与秸秆颗粒的质量比为10～30。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：浸取时间为4～8h。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：浸取温度为40～80℃。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在利用有机溶剂浸取脱去秸秆颗粒表面的蜡质之后收集浸取液，然后冷却和过滤所述浸取液，回收滤渣滤液，其中滤液返回除蜡步骤使用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述浸取液的冷却温度为0～10℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述秸秆颗粒的粒度为40～80目。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述秸秆是玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆或高粱秸秆。
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