CN105132473A

CN105132473A - 一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料

Info

Publication number: CN105132473A
Application number: CN201510570008.6A
Authority: CN
Inventors: 陈新德; 杨丹; 白国福; 利森林; 张海荣; 熊莲; 黄超
Original assignee: Qinzhou Dipai Fuel Development Co ltd; Shenzhen Dipai Fuel Development Co ltd; Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Qinzhou Dipai Fuel Development Co ltd; Shenzhen Dipai Fuel Development Co ltd; Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，以质量份数计，由以下组份组成，将木质纤维素类生物质水解液经过发酵得到含丙酮、丁醇和乙醇的混合生物质燃料70～90份，0.5-3份增氧剂、0.5-1份抗震防爆剂、0.5-5份调味剂和8.5-21份自来水。本发明中以ABE发酵法得到的生物质丙酮、丁醇和乙醇为主料，添加增氧剂、抗震防爆剂和调味剂，按固定比例混合、搅拌得到生物质民用燃料，该生物质民用燃料是由木质纤维素水解液通过发酵得到，制备工艺简单、使用设备少，得到的燃料燃烧充分，燃烧速度快，且便于管道输送。

Description

一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料

技术领域：

本发明涉及生物燃料技术领域，具体涉及一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料。

背景技术：

随着全世界经济的快速持续发展，化石能源需求量不断增加，而作为不可再生的化石能源将会逐渐枯竭。因此，开发新的石油替代燃料迫在眉睫。生物柴油具有原料可再生、闪点高、使用安全性好等特征，成为大家公认的理想的石化柴油替代燃料，由此引起了关于生物柴油生产和研发的热潮。

我国是能源消费大国，伴随产生的空气污染十分严重，除工业废气外，民用燃料燃烧带来的废气也不容小视，为此国家大力支持新能源产业的发展，治理雾霾，保护环境，缓解能源的危机。目前，已有不同的新能源民用燃料因其环保、清洁卫生，进入机关、学校和酒店的厨房，代替了煤、柴油和液化石油气，如：二甲醚、甲醇水型燃料和醇烃型燃料。二甲醚热值高，毒性低，但要加压液化且使用专用的储罐和导管，运输和搬运不方便，劳动强度高；甲醇水型燃料中甲醇的热值本身就很低，和水混合使用使得燃料热值更低；醇烃型厨用燃料成本高，挥发性大、闪点过低、易爆烧，火力大小不好控制。另外，还有一种醇醚型燃料，这种燃料的特点是将二甲醚大部分溶解在甲醇及水中，同时利用二甲醚在钢瓶中产生压力，这样避免了现有醇水型和醇烃型燃料在点火过程中需要外预热与加压过程，然而醇醚型燃料中二甲醚成本高，储存困难，而且燃料中含较多水，使配套的炉具很难使用该类燃料，没有规模化推广。因此，以上这些燃料在使用时，都要对灶具进行特殊改进，不能得到广泛的推广。

生物乙醇和生物丁醇燃料燃烧时，无烟尘、无味，使用无需烟道、无残留物、热效能高，并且能完全燃烧、燃烧速度快，便于管道输送。与液化石油气相比，生物质燃料能够节约15％～20％的成本，且火势强劲，同时该类燃料的原料木质纤维素生物质非常丰富。木质纤维素生物质是可再生的，且其资源丰富，包括农业生产的废弃物和剩余物(如农作物秸秆、谷壳、麸皮、蔗渣等)、草类等，利用ABE发酵法生产生物质燃料，不存在“与人和动物争粮”问题，同时解决了焚烧秸秆等所带来的环境污染问题，也为农民带来了福利，符合国家的绿色、可持续发展路线。

中国专利104531258A、103509629A和103509627A公开了一种生物质燃料，都是通过一定的方法对秸秆等生物质原料进行处理，然后直接用于炉体燃烧，这样仅仅是提高了原料的燃烧率，提高了炉体的使用寿命，并未解决目前燃料燃烧带来的环境污染等问题，治标不治本。

发明内容：

本发明的目的是针对现有民用燃料的不足和缺陷而提出的一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，以质量份数计，由以下组份组成，将木质纤维素类生物质水解液经过发酵得到含丙酮、丁醇和乙醇的混合生物质燃料70～90份，0.5-3份增氧剂、0.5-1份抗震防爆剂、0.5-5份调味剂和8.5-21份自来水。本发明中以ABE发酵法得到的生物质丙酮、丁醇和乙醇为主料，添加增氧剂、抗震防爆剂和调味剂，按固定比例混合、搅拌得到生物质民用燃料。该生物质民用燃料是由木质纤维素水解液通过发酵得到，制备工艺简单、使用设备少，得到的燃料燃烧充分，燃烧速度快，且便于管道输送。

优选地，以质量份数计，所述混合生物质燃料包括丙酮10～45份、丁醇30～85份和乙醇5～25份。

在本发明中，木质纤维素水解液发酵得到含丙酮、丁醇和乙醇的混合生物质燃料为现有技术，其制备方法具体参见CN103409470A。

优选地，所述增氧剂选自双氧水、高锰酸钾、硝酸钾中的一种。

优选地，所述抗震防爆剂选自植酸、植酸盐中的一种。

优选地，所述调味剂选自茨酮、乙酸乙酯、薰衣草油中的一种。

优选地，所述木质纤维类生物质水解液选自秸秆、谷壳、蔗渣和草类水解液中的一种。

本发明提出的木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其总的热利用率>60％，产品用量较小、火力大、使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；与液化石油气相比，生物质燃料能够节约15％～20％的成本，可广泛应用在民用燃料领域，如无天然气地区的酒店、商场、学校、机关、团体、部队、工地等集体灶、中央空调、小型锅炉等。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的生物质民用燃料，其主料来源于ABE发酵得到的生物质混合燃料，该制备方法不存在与人和动物争夺粮食资源的问题；同时解决了焚烧秸秆所带来的环境污染等问题，符合国家的绿色、可持续发展路线。更关键的是得到的民用燃料，成本低廉，配制简单，储存、运输方便安全，用普通耐压铁桶灌装；由于含氧量高，燃烧充分，燃烧无烟，无积碳，不黑锅底，无残渣残液；

2)常温常压下，生物质民用燃料本身为液体，气化过程是在敞开的燃烧器内完成，绝无高压力而产生爆炸的危险，也不会因漏气而发生煤气中毒，更不会因漏气而发生火灾，保证了应用的安全；同时各地灶具技术成熟，操作简单方便，价格低；

3)本发明提出的燃料能真正达到安全、环保和节能的效果，是石油液化气及燃料柴油的最佳替代燃料，具备较好的经济、环境效益和广阔的应用前景。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

除特别说明，本发明采用的试剂和设备为本技术领域常规市购，本发明采用的方法为本技术领域常规使用的方法。

实施例1

以生产本发明产品100kg为例：

首先选用玉米秸秆水解液分段、混菌发酵生产乙醇、丁醇和丙酮。发酵培养基为：总糖为70g/l，其中戊糖为30g/l，加入有机添加物(多种农副产品混合配制，富含磷、氮，包括麸皮、米糠、豆饼粉和豆饼等)7g/l。混匀，分装在灭菌罐中135℃灭菌20分钟。灭菌后冷却到37℃，接入丙酮丁醇梭菌，在37℃厌氧发酵72小时后接入酿酒酵母，在28℃继续厌氧发酵至总发酵时间144小时。发酵完毕后得到生物质丙酮、丁醇和乙醇混合生物质燃料，混合物中丙酮、丁醇和乙醇的质量比为10:85:5。

取0.5kg双氧水+0.5kg植酸+0.5kg茨酮+8.5kg自来水，混合生物质燃料90kg，一次加入到不锈钢制作的搅拌容器中，混合搅拌6小时后，沉淀、密封存放24小时即得到生物质民用燃料。

该生物质民用燃料总的热利用率为85％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于大酒店专用炉。

实施例2

与实施例相同，区别在于：

混合生物质醇85kg，1.5kg高锰酸钾+0.8kg植酸盐+2.2kg乙酸乙酯+10.5kg自来水。

该生物质民用燃料总的热利用率为70％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于大炒炉。

实施例3

与实施例相同，区别在于：

混合生物质醇70kg，3kg硝酸钾+1kg植酸+5kg薰衣草油+21kg自来水。

该生物质民用燃料总的热利用率为65％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于中小型炒炉。

实施例4

以生产本发明产品100kg为例：

首先选用谷壳水解液分段、混菌发酵生产乙醇、丁醇和丙酮。发酵培养基为：总糖为70g/l，其中戊糖为30g/l，加入有机添加物(多种农副产品混合配制，富含磷、氮，包括麸皮、米糠、豆饼粉和豆饼等)7g/l。混匀，分装在灭菌罐中135℃灭菌20分钟。灭菌后冷却到37℃，接入丙酮丁醇梭菌，在37℃厌氧发酵72小时后接入酿酒酵母，在28℃继续厌氧发酵至总发酵时间144小时。发酵完毕后得到生物质丙酮、丁醇和乙醇混合生物质燃料，混合物中丙酮、丁醇和乙醇的质量比为20:65:15。

该生物质民用燃料总的热利用率为80％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于酒店专用炉。

实施例5

与实施例4相同，区别在于：

该生物质民用燃料总的热利用率为75％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于大炒炉。

实施例6

与实施例4相同，区别在于：

该生物质民用燃料总的热利用率为62％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于中小型炒炉。

实施例7

以生产本发明产品100kg为例：

首先选用蔗渣水解液分段、混菌发酵生产乙醇、丁醇和丙酮。发酵培养基为：总糖为70g/l，其中戊糖为30g/l，加入有机添加物(多种农副产品混合配制，富含磷、氮，包括麸皮、米糠、豆饼粉和豆饼等)7g/l。混匀，分装在灭菌罐中135℃灭菌20分钟。灭菌后冷却到37℃，接入丙酮丁醇梭菌，在37℃厌氧发酵72小时后接入酿酒酵母，在28℃继续厌氧发酵至总发酵时间144小时。发酵完毕后得到生物质丙酮、丁醇和乙醇混合生物质燃料，混合物中丙酮、丁醇和乙醇的质量比为45:30:25。

实施例8

与实施例7相同，区别在于：

该生物质民用燃料总的热利用率为68％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于中小型。

实施例9

与实施例7相同，区别在于：

该生物质民用燃料总的热利用率为60％，用户使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；主要用于中小型炒炉。

由实施例1～实施例9得出，本发明所提出的生物质民用燃料，其总的热利用率>60％，产品用量较小、火力大、使用时不会发生刺鼻、流眼泪等现象；与液化石油气相比，生物质燃料能够节约15％～20％的成本，可广泛应用在民用燃料领域，如无天然气地区的酒店、商场、学校、机关、团体、部队、工地等集体灶、中央空调、小型锅炉等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其特征在于，以质量份数计，由以下组份组成，将木质纤维素类生物质水解液经过发酵得到含丙酮、丁醇和乙醇的混合生物质燃料70～90份，0.5-3份增氧剂、0.5-1份抗震防爆剂、0.5-5份调味剂和8.5-21份自来水。

2.根据权利要求1所述的木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其特征在于，以质量份数计，所述混合生物质燃料包括丙酮10～45份、丁醇30～85份和乙醇5～25份。

3.根据权利要求1所述的木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其特征在于，所述增氧剂选自双氧水、高锰酸钾、硝酸钾中的一种。

4.根据权利要求1所述的木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其特征在于，所述抗震防爆剂选自植酸、植酸盐中的一种。

5.根据权利要求1所述的木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其特征在于，所述调味剂选自茨酮、乙酸乙酯、薰衣草油中的一种。

6.根据权利要求1所述的木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料，其特征在于，所述木质纤维类生物质水解液选自秸秆、谷壳、蔗渣和草类水解液中的一种。