[发明专利]三氧化硫气体处理秸秆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及三氧化硫，含三氧化硫混合气体结合稀碱液协同处理秸秆等木质纤维素类生物质，再通过纤维素酶水解糖化获得可发酵糖的新方法。属于木质纤维素预处理和糖化技术。

背景技术

对于缓解石油资源短缺、解决“与人争粮”矛盾、减少大气污染都是目前极为重要的战略意义，燃料乙醇、丁醇等作为可再生能源具有优良的环境效益，可以显著减少排入大气中温室气体量，所以生物燃料需求供应在不断扩大。而生物燃料生产工艺分为两步，第一步，糖化；第二步，发酵。大多都是用粮食作为原料进行制备，导致粮食的紧缺，价格上涨，研究人员把目光纷纷投入木质纤维素类生物质作为生产生物燃料的原料。而此类原料结构复杂，转化率较低，木质纤维素的充分糖化，是实现木质纤维素转化成生物燃料及其它化工产品的突破口。

木质纤维素类生物质包括：农作物的废弃物，如稻草、稻壳、玉米芯、甘蔗渣，造纸厂处理过纤维素渣及废纸和锯末以及林产废弃物。这些原料都可作为木质纤维素原料通过生物法水解产糖并进行后续发酵制备乙醇、丁醇、丁酸及乳酸等化工产品。木质纤维素原料中含纤维素40％-60％、半纤维素20％-40％、木质素10％-25％，其中能被水解产糖的只有纤维素和半纤维素。木质素是由芳香族化合物组合成的一种高分子化合物，能够防止水分流失、高抗酶水解并且保护植物免受昆虫和微生物的攻击，所以必须采用合理的预处理方法去除木质素，以提高生物酶法水解效率。

虽然可利用白腐真菌等微生物发酵产酶降解的方法脱去木质素，但这一方法处理周期太长，不适用于秸秆乙醇等的工业化生产。

为了脱除木质素并获得可糖化的木质纤维素，酸解的方法和汽爆法是被常用的。瑞士的Paszner L.等在申报的英国专利GB2036826A(申请日期1978.8.31)中介绍了他们发明的高温酸解法，具体的是：在160～185℃的高温下用稀硫酸处理，然后，用乙醇或酮脱去木质素，处理过程需要耐腐蚀的热压处理设备以及有机溶剂回收工序。日本专利公开JP2007151433(公开日期：2007.6.27)提出一种改进的高温酸解方法，不用有机溶剂而直接生石灰中和处理，再进行纤维素酶水解糖化；但高达140-220℃温度下的稀酸水解对设备及生产操作要求仍非常高。徐光明等人(中国专利CN200710003394申请日期2007.02.07、公开日期2008.08.13)采用几种酸与碱液联用的方法，其中，无机酸法前期采用浓硫酸后期采用盐酸处理，有机酸法采用甲酸、乙酸、三氯乙酸等处理；但用浓硫酸处理极易产生秸秆碳化的问题，而所用盐酸或有机酸均因用于秸秆的浸泡需要有酸回收处理工序；但酸回收过程损耗较大，并且需要处理的废水量大。

已经报道的汽爆法中有氨爆和水蒸汽爆破法，这类方法可以增大木质纤维素的比表面积及其可及度，因而有利于秸秆纤维素生产可发酵糖。如，Rebeller Michelr(法国专利FR2580669申请日期1985.4.18公开日期1986.10.24)提出的蒸汽爆破与稀酸联用预处理木质纤维素的方法，但存在废酸处理问题；美国杜邦公司(美国专利US4644060申请日期1985.5.21公开日期1987.2.17)发明的超临界与液氨联用的木质纤维素预处理技术，但这类超高压设备的处理能力有限而难以用于规模化生产过程，同时需要有氨回收系统；南京大学郑正(中国专利CN200710130844.8申请日期：2007.08.20公开日期：2008.02.06)公开了氨水和真空爆破方法联用的预处理技术，同样需要解决氨回收问题；中国科学院过程工程研究所陈洪章等(中国发明专利CN100999739A，申请日期2006.1.13公开日期2007.7.18)发明了“蒸汽爆破与碱性双氧水氧化耦合处理秸秆的方法”，此方法废水量小，过程简单，但水蒸汽爆破法需要消耗大量的能量，且设备投资大。

发明内容

本发明目的在于提供一种效率高、耗能少、成本低、能有效地降低环境污染并提高后续纤维素酶水解糖化率的三氧化硫气体处理秸秆的方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

1、三氧化硫气体处理秸秆的方法，其特征是按如下步骤进行：

a、秸秆烘干至含水率不高于10％，通入三氧化硫气体，或其混合气体，或通入以发烟硫酸在30-100℃的温度条件下蒸发形成的三氧化硫气体进行反应，反应温度为室温～130℃，压力不超过0.1Mpa，反应时间为5分钟～4小时；