[发明专利]一种利用植物秸秆制备燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氧有机化合物的制备方法，特别涉及一种以含纤维素材料基质制备乙醇基燃料的制备方。

背景技术

乙醇是一种无色、透明，具有特殊香味的液体(易挥发)，密度比水小，能跟水以任意比互溶(一般不能做萃取剂)。是一种重要的溶剂，能溶解多种有机物和无机物。

乙醇的用途很广，主要有：

(1)消毒剂：医院用的一般用浓度为70％～75％的乙醇溶液，因为这种浓度的乙醇溶液杀菌能力最强；(2)饮料：乙醇是酒主要成分(含量和酒的种类有关系)如白酒为56度的酒。注意：我们喝的酒内的乙醇不是把乙醇加进去，而是发酵出来的乙醇，当然根据使用的发酵酶不同还会有乙酸或糖等有关物质。(3)基本有机化工原料：乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂料、洗涤剂等产品的原料；(4)汽车燃料：乙醇可以调入汽油，作为车用燃料，美国销售乙醇汽油已有20年历史。

此外乙醇还做：稀释剂、有机溶剂、涂料溶剂等几大方面，其中用量最大的是消毒剂。

工业上一般用淀粉发酵法或乙烯的水化法制取乙醇：

1.淀粉发酵法，是以粮食为原料，用传统酵母法发酵制备乙醇的，该法存在与人争粮的问题，且产率只有55-60％产能低，并有大量CO₂排出。

2.乙烯水化法

CH₂＝CH₂+H-OH→C₂H₅OH(该反应分两步进行，第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原)，该法存在利用有毒性原辅料来生产，其对环境污染严重，且能耗大，操作安全性差等缺陷。

目前，除传统的工业法外，还有利用秸杆类生物质为原料，以气化合成法来制取乙醇基混全醇的方法，正在研发阶段，没有进入工业化程度。

植物可再生质的利用有多种方法，有的科研工作者先将木质素用碱溶解，提高了纤维素对酶的敏感性，再用纤维素酶水解制备葡萄糖；也有人在>160℃的条件下(Enzyme and Microbial Technology 24(1999)667一674)，用硫酸、盐酸、碱等处理秸秆后再用纤维素酶降解纤维素为葡萄糖。但是目前尚无从植物秸秆制备富马酸酯的相关研究。

植物秸秆中主要化学成分是木质素、半纤维素、纤维素(植物纤维化学第三版第6页；中国经工业出版社)，将半纤维素、纤维素降解成以木糖、葡萄糖为主的糖类物质(可制备液体燃料乙醇)、木质素转化为化工原料和能源是高值化利用秸秆植物的理想途径之一。

现在利用植物秸秆制备乙醇等产物的方法种类繁多，主要是采用将植物秸秆水解后再进行发酵或采用酶制剂反应制得。例如：公开号为CN1283701的中国发明专利申请公开了一种农作物秸秆生产乙醇工艺，该工艺方法是由将农作物秸秆粉碎经硫酸处理及石灰乳中和水解得糖液，所得糖液按常规乙醇发酵工艺加酵母发酵、蒸馏制得乙醇。公开号为CN101134970的中国发明专利申请公开了一种玉米秸秆酶法水解生产乙醇的预处理方法，原料切段除杂，喷淋含碳酸钠5％-15％碱液后，依次装入各个以排余汽的蒸汽管路相串联的反应罐中；装罐封闭装料口后，抽罐内空气，充0.1-1MPa氧气或富氧空气；向一个反应罐通100℃-165℃饱和蒸汽蒸煮，3-10min后，把反应罐内多余饱和蒸汽排入与之串联的下一反应罐；然后，分别向前一个罐通中压压缩空气和向后一反应罐补充饱和蒸汽，前一个反应罐通压缩空气达1.6-2.5MPa，1-3min后喷放，后一个反应罐补充饱和蒸汽达蒸煮要求后，再把余汽排入与之相连的下一个反应罐，相互串联的各罐依次进行排放蒸煮后多余的饱和蒸汽。公开号为CN101168749的中国发明专利申请公开了用甜高粱秸杆制取乙醇的方法：(1)取甜高粱秸杆，去掉甜高粱秸杆的穗和根，得到净甜高粱秸杆；(2)把净甜高粱秸杆用甘蔗榨汁机榨汁，得到甜高粱秸杆汁；(3)把甜高粱秸杆汁放入发酵罐，在甜高粱秸杆汁内加入酒精酵母，酒精酵母的重量是甜高粱秸杆汁重量的0.8‰～1.2‰，调节pH值为4.5～4.7，得到接种液体料；(4)把接种液体料在温度30℃～38℃下发酵50～56个小时，得到发酵醪；(5)把发酵醪在蒸馏塔里蒸馏，得到乙醇。本发明以甜高粱秸杆为原料，用先进的液态发酵工艺制乙醇，将甜高粱秸秆经压榨提取汁液，汁液液态发酵后，发酵醪经蒸馏可直接生产出乙醇。