CN105861569A - 一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，先取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒，再将所得颗粒与处理液按重量比1：10～15混合，熏蒸，挤压去除处理液，加水浸泡，缩水，然后将所得预处理颗粒与水混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，于40～45℃下发酵40～60小时，放冷，最后将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。本发明所得燃料乙醇易点燃、无黑烟、无异味、对环境无污染、燃烧后残渣少；生产工艺简单、原料易得，成本低廉，便于工业化生产，生产过程安全可靠。

Description

一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法
技术领域
本发明属于植物燃料技术领域，具体涉及一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法。
背景技术
能源是一个国家发展经济的基础，能源短缺也是制约一国经济发展的重要因素。现阶段，我国的能源结构和产业结构都面临着新的调整和突破，旧的能源产业结构正被以使用新型的、清洁能源为主的新型产业逐步替代。生物质能源作为一种清洁、高效、便宜的能源正越来越受到青睐，充分利用丰富的生物质资源，加快生物质能源工程项目的发展是急需研究的课题。
木质纤维素(Lignoccllulose)是指自然界生长的、未经任何处理的植物的叶、干、茎等材料，它含有纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、水、灰分等物质，地球上每年大约形成1000亿吨木质纤维素，是自然界分布最广、含量最多、价格低廉而又可再生的资源。在中国仅农业生产中形成的农业废弃物，每年约有7亿吨，这些废弃物的利用率很低，甚至污染了环境，如果能将其转化为可利用的能源---燃料乙醇，将具有重大的意义和广阔的前景。然而，到目前利用农作物秸秆制作燃料乙醇的工业化生产技术还未得到较为理想的解决。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，所得燃料乙醇易点燃、无黑烟、无异味、对环境无污染、燃烧后残渣少。
一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，包括以下步骤：
步骤1，取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒；
步骤2，将步骤1所得颗粒与处理液按重量比1：10～15混合，熏蒸4～6h，挤压去除处理液，加水浸泡1～3h，缩水，得预处理颗粒；
步骤3，将预处理颗粒与水按重量比1：5～10混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，纤维素酶的重量是预处理颗粒的5％、木聚糖酶的重量是预处理颗粒的2％，于40～45℃下发酵40～60小时，放冷，得混合发酵液；
步骤4，将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。
进一步地，步骤2中处理液是腐植酸钠、半胱氨酸、尿素、琼脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰、烟酰胺的混合水溶液，浓度分别为：腐植酸钠2～5g/L、半胱氨酸1～3g/L、尿素3～6g/L、琼脂1～5g/L、硬脂酸2～4g/L、蛋白胨3～6g/L、半乳糖2～4g/L、四水硝酸钙1～5g/L、硝酸钾2～4g/L、磷酸氢二铵2～5g/L、七水硫酸镁1～3g/L、硫酸锰2～6g/L、烟酰胺1～4g/L。
进一步地，步骤2中熏蒸温度为80～100℃。
进一步地，步骤2中加水量是颗粒重量的8倍。
进一步地，步骤3中用稀硫酸调节pH。
进一步地，步骤3中在水中还需要加入柠檬酸，加入量是预处理颗粒的4％。
进一步地，步骤4中离心条件为4℃、10000～12000rpm、10～15min。
本发明所得燃料乙醇易点燃、无黑烟、无异味、对环境无污染、燃烧后残渣少；生产工艺简单、原料易得，成本低廉，便于工业化生产，生产过程安全可靠。
具体实施方式
实施例1
一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，包括以下步骤：
步骤1，取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒；
步骤2，将步骤1所得颗粒与处理液按重量比1：10混合，熏蒸4h，挤压去除处理液，加水浸泡1h，缩水，得预处理颗粒；
步骤3，将预处理颗粒与水按重量比1：5混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，纤维素酶的重量是预处理颗粒的5％、木聚糖酶的重量是预处理颗粒的2％，于40℃下发酵60小时，放冷，得混合发酵液；
步骤4，将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。
其中，步骤2中处理液是腐植酸钠、半胱氨酸、尿素、琼脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰、烟酰胺的混合水溶液，浓度分别为：腐植酸钠2g/L、半胱氨酸1g/L、尿素3g/L、琼脂1g/L、硬脂酸2g/L、蛋白胨3g/L、半乳糖2g/L、四水硝酸钙1g/L、硝酸钾2g/L、磷酸氢二铵2g/L、七水硫酸镁1g/L、硫酸锰2g/L、烟酰胺1g/L，熏蒸温度为80℃，加水量是颗粒重量的8倍；步骤3中用稀硫酸调节pH，在水中还需要加入柠檬酸，加入量是预处理颗粒的4％；步骤4中离心条件为4℃、10000rpm、15min。
所得燃料乙醇易点燃，燃烧热值在15410kJ/kg，燃烧时无黑烟、无异味、燃烧后残渣5.1g/100g，燃烧时间42s/g。
实施例2
一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，包括以下步骤：
步骤1，取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒；
步骤2，将步骤1所得颗粒与处理液按重量比1：13混合，熏蒸5h，挤压去除处理液，加水浸泡2h，缩水，得预处理颗粒；
步骤3，将预处理颗粒与水按重量比1：6混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，纤维素酶的重量是预处理颗粒的5％、木聚糖酶的重量是预处理颗粒的2％，于45℃下发酵50小时，放冷，得混合发酵液；
步骤4，将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。
其中，步骤2中处理液是腐植酸钠、半胱氨酸、尿素、琼脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰、烟酰胺的混合水溶液，浓度分别为：腐植酸钠4g/L、半胱氨酸2g/L、尿素5g/L、琼脂4g/L、硬脂酸3g/L、蛋白胨4g/L、半乳糖3g/L、四水硝酸钙4g/L、硝酸钾3g/L、磷酸氢二铵3g/L、七水硫酸镁2g/L、硫酸锰5g/L、烟酰胺2g/L，熏蒸温度为90℃，加水量是颗粒重量的8倍；步骤3中用稀硫酸调节pH，在水中还需要加入柠檬酸，加入量是预处理颗粒的4％；步骤4中离心条件为4℃、12000rpm、15min。
所得燃料乙醇易点燃，燃烧热值在17025kJ/kg，燃烧时无黑烟、无异味、燃烧后残渣4.5g/100g，燃烧时间38s/g。
实施例3
一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，包括以下步骤：
步骤1，取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒；
步骤2，将步骤1所得颗粒与处理液按重量比1：14混合，熏蒸4h，挤压去除处理液，加水浸泡1h，缩水，得预处理颗粒；
步骤3，将预处理颗粒与水按重量比1：8混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，纤维素酶的重量是预处理颗粒的5％、木聚糖酶的重量是预处理颗粒的2％，于40℃下发酵50小时，放冷，得混合发酵液；
步骤4，将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。
其中，步骤2中处理液是腐植酸钠、半胱氨酸、尿素、琼脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰、烟酰胺的混合水溶液，浓度分别为：腐植酸钠4g/L、半胱氨酸2g/L、尿素5g/L、琼脂2g/L、硬脂酸3g/L、蛋白胨5g/L、半乳糖3g/L、四水硝酸钙4g/L、硝酸钾3g/L、磷酸氢二铵4g/L、七水硫酸镁2g/L、硫酸锰5g/L、烟酰胺3g/L，熏蒸温度为80℃，加水量是颗粒重量的8倍；步骤3中用稀硫酸调节pH，在水中还需要加入柠檬酸，加入量是预处理颗粒的4％；步骤4中离心条件为4℃、10000rpm、15min。
所得燃料乙醇易点燃，燃烧热值在16520kJ/kg，燃烧时无黑烟、无异味、燃烧后残渣4.2g/100g，燃烧时间37s/g。
实施例4
一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，包括以下步骤：
步骤1，取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒；
步骤2，将步骤1所得颗粒与处理液按重量比1：15混合，熏蒸6h，挤压去除处理液，加水浸泡3h，缩水，得预处理颗粒；
步骤3，将预处理颗粒与水按重量比1：10混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，纤维素酶的重量是预处理颗粒的5％、木聚糖酶的重量是预处理颗粒的2％，于45℃下发酵40小时，放冷，得混合发酵液；
步骤4，将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。
其中，步骤2中处理液是腐植酸钠、半胱氨酸、尿素、琼脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰、烟酰胺的混合水溶液，浓度分别为：腐植酸钠5g/L、半胱氨酸3g/L、尿素6g/L、琼脂5g/L、硬脂酸4g/L、蛋白胨6g/L、半乳糖4g/L、四水硝酸钙5g/L、硝酸钾4g/L、磷酸氢二铵5g/L、七水硫酸镁3g/L、硫酸锰6g/L、烟酰胺4g/L，熏蒸温度为100℃，加水量是颗粒重量的8倍；步骤3中用稀硫酸调节pH，在水中还需要加入柠檬酸，加入量是预处理颗粒的4％；步骤4中离心条件为4℃、12000rpm、10min。
所得燃料乙醇易点燃，燃烧热值在17040kJ/kg，燃烧时无黑烟、无异味、燃烧后残渣3.8g/100g，燃烧时间40s/g。

Claims (7)

1.一种利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，取木质纤维植物原料，烘干，粉碎成粒径在1～5cm的颗粒；
步骤2，将步骤1所得颗粒与处理液按重量比1：10～15混合，熏蒸4～6h，挤压去除处理液，加水浸泡1～3h，缩水，得预处理颗粒；
步骤3，将预处理颗粒与水按重量比1：5～10混合，调节pH至3.0～4.0，加入纤维素酶和木聚糖酶，纤维素酶的重量是预处理颗粒的5％、木聚糖酶的重量是预处理颗粒的2％，于40～45℃下发酵40～60小时，放冷，得混合发酵液；
步骤4，将混合发酵液离心，上清经高压蒸馏，得到燃料乙醇。
2.根据权利要求1所述的利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：步骤2中处理液是腐植酸钠、半胱氨酸、尿素、琼脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰、烟酰胺的混合水溶液，浓度分别为：腐植酸钠2～5g/L、半胱氨酸1～3g/L、尿素3～6g/L、琼脂1～5g/L、硬脂酸2～4g/L、蛋白胨3～6g/L、半乳糖2～4g/L、四水硝酸钙1～5g/L、硝酸钾2～4g/L、磷酸氢二铵2～5g/L、七水硫酸镁1～3g/L、硫酸锰2～6g/L、烟酰胺1～4g/L。
3.根据权利要求1所述的利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：步骤2中熏蒸温度为80～100℃。
4.根据权利要求1所述的利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：步骤2中加水量是颗粒重量的8倍。
5.根据权利要求1所述的利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：步骤3中用稀硫酸调节pH。
6.根据权利要求1所述的利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：步骤3中在水中还需要加入柠檬酸，加入量是预处理颗粒的4％。
7.根据权利要求1所述的利用木质纤维植物制备燃料乙醇的方法，其特征在于：步骤4中离心条件为4℃、10000～12000rpm、10～15min。
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