一种木质纤维素的联合预处理方法及其系统的制作方法

专利名称：一种木质纤维素的联合预处理方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属于化工领域，具体涉及一种采用稀酸循环与碱性球磨相结合进 行木质纤维素预处理的方法和系统。
技术背景木质纤维素预处理是指利用化学和物理方法，使它的三种成份纤维素与 木质素、半纤维素分离开。同时打开纤维素内部氢键，成为无定型纤维素，打 断部分糖苷键，降低聚合度，水解半纤维素成木糖、阿拉伯糖等单糖，并提高 后续酶解效率。目前预处理的方法有浓酸法、稀酸温烤法、碱处理法、二氧化硫法、过 氧化物法、蒸汽爆破法、氨纤爆破法、二氧化碳爆破法、湿氧化法、热液法 等多种方法。但其中的很多方法因产率低、环境污染、设备成本和运行成本 高、操作复杂等原因未被推广，其中较为成熟的方法仅蒸汽爆破法及稀酸温 烤法两种。蒸汽爆破法(Browndl and Saddler， 1984)是在不加任何催化剂的情况下， 利用高压蒸汽(一般20(TC 23(TC)迅速升温，期间产生的乙酸及水在高温 下解离出的H+催化木质纤维素中大部分半纤维素水解，并改变纤维素的晶型 为无定型结构以有利于后继酶解。但是，由于蒸汽爆破法产生的乙酸及其他 一些酸的酸性较弱，导致催化效率较低，反应速率较慢，半纤维水解效果并不 是很理想(一般仅65% 70%左右)，并且乙酸也是一种发酵抑制产物；蒸汽 爆破法木质素去除率比较低， 一些未被转化为糖单体的糖低聚体以及一些高 温时溶解的木质素会在冷却后沉降黏附于纤维素表面，影响后续酶解；同时 这些未被完全水解的糖低聚体要用不同的酶对它们进行酶解，因此要一一利 用它们显然不太现实。缘下侧设置一圆凹槽，所述的圆凹槽正好允许内齿圈2插入，即，所述 的圆凹槽一侧为光滑的， 一侧为和内齿圈2的齿配合的齿状，考虑到内 齿圈2和外壳内侧的配合，可以在内齿圈上，和圆环形顶板4边缘下侧 圆凹槽配合的地方形成一凸台即可，参见附图3。当用于双桶双波轮洗衣机中时，只需要将外输出空心轴5固定在洗 涤桶的外侧下面，而中心输出轴7的延长轴连接中心波轮，而中间输出 空心轴6的延长轴连接外波轮即可。当用于本发明的申请人所述的双动力全自动洗衣机时(即内桶和波轮都受控地反向旋转，所述的受控是指，内桶和波轮分别独立地被驱动， 当内桶或者波轮之一受到外力阻止时，二者都将停止转动)，在外输出空 心轴5可旋转地固定在支架上，所述的支架固定在外桶的外侧下面，中 间输出空心轴6和中心输出轴7分别连接内桶和波轮，洗涤时，锁定外 输出空心轴5即可形成所述的双动力，甩干时，将外输出空心轴5和中 心输出轴7彼此锁定即可(当然，也可以参照现有技术的其他方式对本 发明的减速器进行锁定)，至于其洗涤漂洗和甩干的控制，在现有技术中 已经公开。如果需要在全自动洗衣机中设置双波轮，可以将外输出空心轴5可 旋转地固定在支架上，所述的支架固定在外桶的外侧下面，外输出空心 轴5固定在内桶底部，中间输出空心轴6和中心输出轴7分别连接中心 波轮和外波轮，洗涤时，锁定外输出空心轴5即可形成所述的双波轮洗 涤，甩干时，可参照前述方法。本发明的目的具体可以通过以下措施达到一种木质纤维素的预处理方法，将木质纤维素(玉米秸杆、麦草、稻壳 稻草、甘蔗渣、柳枝、玉米叶、玉米芯等)通过粉碎机(如万能粉碎机)粉 碎成5 50目的颗粒，然后装入循环反应器中，并注入稀酸，打开循环泵在温度为50°C 200°C (50。C 10(TC常压反应，100。C 200。C氮气加压到2 4MPa反应)下进行循环反应，即将反应液不停地抽出并重新加入反应器中 进行反应，反应结束后将得到的水解液(绝大部分为半纤维素水解所得)除 酸、过滤，用于发酵。其中所述的稀酸为质量分数为0.1% 5%的硫酸或盐 酸；木质纤维素与稀酸的固液质量比为l:5 15。循环泵的流速可以为5mL 20L/min。循环反应在IO(TC以上时采用氮气加压，加压到2 4 MPa。反应 时间通常为0.3 5h (—般是0.5 4h)，以最终得到的水解液的浓度为判断 终点。反应结束后循环反应器内剩余的木质纤维素(绝大部分为纤维素)用 热水冲洗以除去残酸，随后放入球磨机中加碱液(NaOH/Ca(OH)2/氨水)进 行球磨，以进一步除去木质素，其中碱液(NaOH/Ca(OH)2/氨水)的质量浓 度为1 20%，剩余木质纤维素与碱液的固液比为1:1 1:15，球磨时间为0.1 5 h，反应温度为常温，球磨机公转速度为20 500转/min，自转速度为50 800转/min，球磨完毕除碱后用于后续酶解。一种木质纤维素预处理系统，包括A木质纤维素粉碎、B稀酸循环处理、 C球磨三个部分。木质纤维素粉碎步骤用万能粉碎机进行粉碎，稀酸循环处 理步骤包括反应器、储酸罐和储液罐，其中反应器的顶部通过管道与储酸罐 相通，反应器的底部通过管道与储液罐相通；在反应器的进出口之间串接有 循环泵，循环泵的入口与反应器底部相通，循环泵的出口与设在反应器顶部 的喷淋头相通。还包括氮气瓶，其中氮气瓶经由管道与所述的反应器顶部相 通。在反应器的顶部设有热水入口，在所述的反应器的底部设有废液出口。 其中循环泵为防酸循环泵。第三步骤球磨即用球磨机对剩余木质纤维素进行 加碱球磨，可以使用1 6个球磨罐，优选使用4个球磨罐，及4个备用罐； 球磨罐的材质有不绣钢、玛瑙、陶瓷、工程塑料、聚四氟乙烯或聚胺脂。球空心位置填塞能在水中浮起的轻质材料，这样即使可浮动凸筋4有细小裂缝，内部进入 水也可浮起。另外本发明也有其它浮起方式，于所述的可浮动凸筋4的底侧和与其对应的固定凸 筋3中空底部的波盘1表面分别固定有一层同性的磁铁，通过同性排斥原理使得可浮动 凸筋4可以升起，所述的设于波盘l上的磁铁与波盘l对应设有通水孔ll，固定凸筋3 在波盘1上通过开口32与通水孔11上下相通，排水时，可以将水完全排出，该结构简 单，使用方便。如图9所示，为了保证可浮动凸筋4可从固定凸筋3开口处浮起，且不能脱离固定 凸筋3，所述的可浮动凸筋4下部位置长度Ll大于固定凸筋开口 32长度L2，以满足当 可浮动凸筋4升起时，阻止可浮动凸筋4脱离固定凸筋3，且可浮动凸筋4底端还有一 部分在开口 32内，该部分高度可以为可浮动凸筋整体高度的1/10 1/5。本发明所述的可浮动凸筋4两侧表面靠近下部位置与开口32内部两侧对应设有阻挡 机构，当波轮转动且可浮动凸筋4升到最高位置时，可浮动凸筋4其中一侧的阻挡机构 与开口一内侧的阻挡机构对应。该阻挡机构可以都为凸肋或凸纽，也可以其中一方为凸 肋或凸纽，另一方为凹口，或者为其它可以增大摩擦的结构，波轮转动时，以增大可浮 动凸筋与固定凸筋连接强度及减小可浮动凸筋由于水阻力产生的扭曲力。如图4和图5 所示，本发明所述的实施例采用凸肋结构，可浮动凸筋4升到最高时，波轮转动，可浮 动凸筋4的一侧面凸肋41满足与开口内对应侧面的凸肋35摩擦阻挡。本发明所述的可浮动凸筋升起，无论是别的装置使其升起或是自身浮起，都会在凹 槽内进入水，尤其自身浮起的结构更需要下方水的浮力，最后需要将水排出，因此，于 所述的波盘1对应固定凸筋中空底部的位置设有通水孔11 (参阅图10)，固定凸筋3 在波盘1上通过开口 32与通水孔11上下相通，洗衣水最后完全可以排出，为了排出干 净，可以设有多个通水孔。本发明所述的可浮动凸筋升高后，凸筋整体高度理论上可以达到原来高度的2倍， 为了避免由于波轮转动水的阻力使可浮动凸筋脱离或折断，可浮动凸筋会有一部分在凹 槽内，故实际增加高度达不到原来的2倍，本发明安装方式将可浮动凸筋4从脊板2 下面对应开口处放入固定凸筋中空内部，然后将脊板2对应固定在波盘1上，安装非常 方便。量进行反应，节约用水量并降低能耗，使其与发酵浓度相匹配；2、根据后续 发酵浓度的不同，预处理时也可以根据需要设定水量；3、装置中的喷淋头可 以抑制酸液的挥发，在100'C下可以在不加压的条件下进行反应，降低能耗； 4、循环反应时当糖在反应器中生成后，会迅速流入管道中，此时反应管道中 的温度不如反应器中高，因此糖不会被继续反应为糠醛等副产物，因此在反 应过程中不必考虑副产物增加的问题。第三个步骤碱性球磨可以进一步除去木质素并增加木质纤维素的比表面 积，利于后续酶解。木质纤维素经第二步稀酸循环处理后，尚有一部分木质 素残留其中，这些木质素的存在会阻碍纤维素的酶解，加入碱后，可以破坏 木质素的结构，到达溶解木质素的目的，此外碱液通过有限溶胀使木 质纤维素细胞壁上部分氢键打开，增加胞壁上的孔隙度，提高木材的渗透性。 通过无限溶胀,使纤维素发生溶解，这种现象尤其易发生在无定形区内低聚合 度的纤维素上，所以碱液对纤维素中的低聚合度糖类具溶解抽提作用，部分阻 塞的纹孔和毛细管道被打开，有益于溶液的渗透，它可以促使纤维素的晶形改变，使其膨胀，纤维素的晶形从平行(parallel)结构经由过渡态到反平行 (anti-pamlld)结构(图l),纤维素的无序度增大，熵增大，在热力学上达到 一个更稳定的结构，即与前面所述的膨胀是相对应的。在这种结构下，微纤 维的聚合度降低。这些都使得在酶解过程中，酶能与反应物充分接触，节省 纤维素酶的用量并达到理想的酶解效果。球磨中的磨球采用大球搭配小球的 方法，通过大球可以用来配重并砸碎样品以及分散小球，通过小球用来混合 并研磨样品，这样可使球磨达到最高的效率，使研磨颗粒更小，比表面积更 大，更利于后续酶解。本发明的方法能够有效地提高木质纤维素中半纤维素转化率、木质素去 除率、纤维素酶解转化率以及减少发酵抑制产物，同时还能减少酶解时的酶 用量、縮短反应时间，提高糖浓度，且能根据后续发酵浓度的需要设定预处 理的用水量。


图1碱处理后纤维素晶型的改变示意图。图2本预处理系统和稀酸温烤法预处理玉米秸秆木糖转化率的对比图。图3实施例l(A)与对比例l(B)在不同纤维素酶活下酶解转化率对比图。 图4为稀酸循环装置流程图。图中1-8.阀门，9.循环泵，10.反应器，11.出料口， 12.进料口， 13.滤板，14.喷淋头，15.储酸罐，16.储液罐，17.氮气瓶，18.氮气阀， 19.万能粉碎机，20.储碱罐，21.球磨机，22-25.不锈钢球磨罐。
具体实施方式
实施例1将风干玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、 半纤维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)经万能粉碎机19粉碎成40 目的颗粒，然后从进料口 12装入稀酸循环装置10，打开阀l、阀2，从储酸 罐15中注入0.8。/。稀H2SO4于反应器，玉米秸秆和稀H2SO4的固液比为1:10; 打开阀3、阀4，关闭阀l、阀2，启动循环泵9，流量设为10 L/min，反应 时液位位于滤板13的上端，在95 'C下循环反应4h，反应时液体部分通过滤 板13进行循环，固体物料部分通过滤板13阻挡留在反应器中，液体部分经 过泵9后再通过喷淋头14以喷淋的方式回到反应器中；反应结束后关闭阀4 和泵9，打开阀2、阀5和通气阀7，反应液流入储液罐16，经Ca(OH)2中和 用于后继发酵；关闭阀5和通气阀7，打开阀8和阀6，通95'C热水(PL) 冲洗固体，洗去残留稀酸和木质素，废液(CS)经阔6排出用于后继处理； 最后打开出料口 11，把剩余的纤维素取出，输入球磨机21的四个不锈钢球 磨罐22、 23、 24、 25，同时从储碱罐20中输入5% (WT) NaOH于其中， 球磨罐中固液比为1:6，打开电源球磨30 min后取出，经除碱后用于后续酶 解发酵。半纤维转化率达到98%，木糖浓度为15.7 g/L;木质素去除率达到 94.3%;纤维素在10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶作用下酶解48 h(50。C，pH4.8)， 得率95.2%,在15 FPU/g葡聚糖的纤维素酶作用下酶解48 h (50°C， pH4.8)， 得率96.7%,在20 FPU/g葡聚糖的纤维素酶下酶解48 h (50°C， pH4.8)，得率 96.9%，在60 FPU/g葡聚糖的纤维素酶下酶解48 h((TC ，pH4.8)，得率99.1% 。将风干玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、 半纤维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52°/。)经万能粉碎机19粉碎成50 目的颗粒，然后从进料口 12装入稀酸循环装置10，打开阀l、阀2，从储酸 罐15中注入0.8。/。稀H2SO4于反应器，玉米秸秆和稀H2SO4的固液比为1:10; 打开阀3、阀4，关闭阀l、阀2，启动循环泵9，流量设为10L/min,反应时 液位位于滤板13的上端，在90 'C下循环反应4 h，反应时液体部分通过滤板 13进行循环，固体物料部分通过滤板13阻挡留在反应器中，液体部分经过 泵9后再通过喷淋头14以喷淋的方式回到反应器中；反应结束后关闭阀4 和泵9，打开阀2、阀5和通气阀7，反应液流入储液罐16，经Ca(OH)2中和 用于后续发酵；关闭阀5和通气阀7，打开阀8和阀6，通95。C热水(PL) 冲洗固体，洗去残留稀酸和木质素，废液(CS)经阀6排出用于后继处理； 最后打开出料口 11，把剩余的纤维素取出，输入球磨机21的四个不锈钢球 磨罐22、 23、 24、 25，同时从储碱罐20中输入3% (WT) NaOH于其中， 球磨罐中固液比为1:7，打开电源球磨30 min后取出，经除碱后用于后续酶 解发酵。半纤维转化率达到79.9%，木糖浓度为12.8 g/L;木质素去除率达到 90.7%;纤维素在10 FPU/g葡聚糖的纤维素酶作用下酶解4S h(5(TC ，pH4.8)， 得率91.4%。 实施例3将风干玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、 半纤维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)经万能粉碎机19粉碎成50 目的颗粒，然后从进料口 12装入稀酸循环装置10，打开阀l、阀2，从储酸 罐15中注入0.98 %稀H2S04于反应器，玉米秸秆和稀H2S04的固液比为1:6; 打开阀3、阀4，关闭阀l，打开氮气阀18，从氮气瓶17中通入N2，加压到 2.5 MP,启动循环泵9，流量设为10 L/min，反应时液位位于滤板13的上端， 在105 。C下循环反应2 h,反应时液体部分通过滤板13进行循环，固体物料 部分通过滤板13阻挡留在反应器中，液体部分经过泵9后再通过喷淋头14 以喷淋的方式回到反应器中；反应结束后关闭阀4和泵9，关闭氮气阀18，打开阀5和通气阀7，反应液流入储液罐16，经Ca(0H)2中和用于后续发酵; 关闭阀5和通气阀7，打开阀8和阀6，通95。C热水(PL)冲洗固体，洗去 残留稀酸和木质素，废液(CS)经阀6排出用于后续处理；最后打开出料口 11，把剩余的纤维素取出，输入球磨机21的四个不锈钢球磨罐22、 23、 24、 25,同时从储碱罐20中输入3。/。(WT)NaOH于其中，球磨罐中固液比为1:7， 打开电源球磨30min后取出，经除碱后用于后继酶解发酵。半纤维转化率达 到95.4%，木糖浓度为25.4 g/L;木质素去除率达到96.7%;纤维素在10FPU/g 葡聚糖的纤维素酶作用下酶解48h (50°C， pH4.8),得率97.4%。 实施例4将风干玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、 半纤维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)经万能粉碎机19粉碎成50 目的颗粒，然后从进料口 12装入稀酸循环装置10，打开阀l、阀2，从储酸 罐15中注入0.98 %稀H2S04于反应器，玉米秸秆和稀H2S04的固液比为1:8; 打开阀3、阀4，关闭阀l，打开氮气阀18，从氮气瓶17中通入N2，加压到 2.5 MP,启动循环泵9，流量设为10 L/min，反应时液位位于滤板13的上端， 在12(TC下循环反应30 min，反应时液体部分通过滤板13进行循环，固体物 料部分通过滤板13阻挡留在反应器中，液体部分经过泵9后再通过喷淋头 14以喷淋的方式回到反应器中；反应结束后关闭阀4和泵9，关闭氮气阀18, 打开阀5和通气阀7，反应液流入储液罐16，经Ca(OH)2中和用于后续发酵； 关闭阀5和通气阀7，打开阀8和阀6，通95。C热水(PL)冲洗固体，洗去 残留稀酸和木质素，废液(CS)经阀6排出用于后续处理；最后打开出料口 11，把剩余的纤维素取出，输入球磨机21的四个不锈钢球磨罐22、 23、 24、 25，同时从储碱罐20中输入3。/。(WT)NaOH于其中，球磨罐中固液比为1:7， 打开电源球磨30min后取出，经除碱后用于后继酶解发酵。半纤维转化率达 到96.8%,木糖浓度为19.1 g/L;木质素去除率达到93.7e/o;纤维素在10FPU/g 葡聚糖的纤维素酶作用下酶解48h (50'C， pH4.8)，得率98.9%。 实施例5将风干玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08°/。、 半纤维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)经万能粉碎机19粉碎成40 目的颗粒，然后从进料口 12装入稀酸循环装置10，打开阀l、阀2，从储酸 罐15中注入1.2%稀盐酸于反应器，玉米秸秆和稀盐酸的固液比为1:10;打 开阀3、阀4，关闭阀l、阀2，启动循环泵9，流量设为10 L/min，反应时 液位位于滤板13的上端，在95 'C下循环反应4h，反应时液体部分通过滤板 13进行循环，固体物料部分通过滤板13阻挡留在反应器中，液体部分经过 泵9后再通过喷淋头14以喷淋的方式回到反应器中；反应结束后关闭阀4 和泵9，打开阀2、阀5和通气阀7，反应液流入储液罐16，经Ca(OH》中和 用于后继发酵；关闭阀5和通气阀7，打开阀8和阔6，通95"C热水(PL) 冲洗固体，洗去残留稀酸和木质素，废液(CS)经阀6排出用于后继处理； 最后打开出料口 11，把剩余的纤维素取出，输入球磨机21的四个不锈钢球 磨罐22、 23、 24、 25，同时从储碱罐20中输入5% (WT) NaOH于其中， 球磨罐中固液比为1:6，打开电源球磨30 min后取出，经除碱后用于后续酶 解发酵。半纤维转化率达到93.7%，木糖浓度为16.7 g/L;木质素去除率达到 92.3%;纤维素在10FPU/g葡聚糖的纤维素酶下酶解48h (50°C， pH4.8)， 得率97.1%。 对比例1将玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、半纤 维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)风干粉碎后装入反应器中，注入 0.8。/。稀H2S04于反应器，玉米秸秆和稀H2S04的固液比为1:10;在95'C下反 应8h;反应结束后反应液经Ca(OH)2中和用于后续发酵，固体部分通95'C 热水冲洗，洗去残留稀酸和木质素,废液排出用于后续处理；最后剩余的纤维 素取出，用于后续酶解发酵。半纤维转化率达到75.1%，木糖浓度为12.03 g/L; 木质素去除率达到15.5%;纤维素在10FPU/g葡聚糖的纤维素酶作用下酶解 48h (50°C， pH4.8),得率39.4%，纤维素在15 FPU/g葡聚糖的纤维素酶作 用下酶解(50°C， pH4.8)，得率47.3%，纤维素在20 FPU/g葡聚糖的纤维素 酶作用下酶解48h (50°C， pH4.8)，得率53.7%，纤维素在60 FPU/g葡聚糖的纤维素酶下酶解48h (50°C， pH4.8)，得率70.4%。 对比例2将玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、半纤 维素20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)风干粉碎装入反应器中，注入 0.8。/。稀H2S04于反应器，玉米秸秆和稀H2S04的固液比为1:10;在9(TC下 反应8h;反应结束后，反应液经Ca(OH)2中和用于后继发酵，固体部分通 95 t:热水冲洗，洗去残留稀酸和木质素，废液排出用于后继处理；最后剩余 的纤维素取出，用于后继酶解发酵。半纤维转化率达到61.3%，木糖浓度为 9.8g/L;木质素去除率达到11.3%;纤维素在60FPU/g葡聚糖的纤维素酶下 酶解48h (50。C， pH4.8)，得率57.5%。 对比例3将玉米秸杆(水分12.82%、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、半纤 维素20.03%、木质素19.95°/。、灰分5.52%)风干粉碎后装入反应器中，注入0.8。/。稀H2S04于反应器，玉米秸秆和稀H2S04的固液比为1: 10;在105 。C 下加压2.5 MP反应8 h;反应结束后反应液经Ca(OH)2中和用于后续发酵， 固体部分通95"C热水冲洗，洗去残留稀酸和木质素，废液排出用于后续处 理；最后剩余的纤维素取出，用于后续酶解发酵。半纤维转化率达到81.3%， 木糖浓度为13.0 g/L;木质素去除率达到33.7%;纤维素在纤维素在60 FPU/g 葡聚糖的纤维素酶作用下酶解48h (50'C， pH4.8)，得率76.8%。 对比例4将玉米秸杆(水分12.82°/。、苯醇抽提物17.44%、纤维素40.08%、半纤维素 20.03%、木质素19.95%、灰分5.52%)风干粉碎后装入反应器中，注入0.8 % 稀H2S04于反应器，玉米秸秆和稀H2S04的固液比为1:10;在12(TC下加压 2.5MP反应8h;反应结束后反应液经Ca(OH)2中和用于后续发酵，固体部 分通95 C热水冲洗，洗去残留稀酸和木质素，废液排出用于后续处理；最后 剩余的纤维素取出，用于后续酶解发酵。半纤维转化率达到85.9%，木糖浓 度为13.7g/L;木质素去除率达到39.6%;纤维素在60FPU/g葡聚糖的纤维 素酶作用下酶解48h (5(TC， pH4.8)，得率80.2%。
权利要求
1、一种木质纤维素的联合预处理方法，其特征在于将木质纤维素粉碎后装入循环反应器中，并注入稀酸，打开循环泵在温度为50～200℃下进行循环反应，反应结束后将得到的水解液除酸，用于发酵；循环反应器内剩余的木质纤维素冲洗后，放入球磨机中加碱液进行球磨，球磨完毕除碱后用于后续酶解。
2、 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于循环反应前先将木质 纤维素粉碎为5 50目的颗粒。
3、 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于所述的稀酸为质量分 数为0.1% 5%的硫酸或盐酸。
4、 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于木质纤维素与稀酸的 固液质量比为1:5 15。
5、 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于50 10(TC循环反应 时为常压反应；100 20(TC循环反应时采用氮气加压，加压到2 4MPa。
6、 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于所述的碱液为浓度为 1 20。/。的NaOH水溶液、Ca(0H)2水溶液、Ca(OH)2悬浊液或氨水。
7、 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于剩余木质纤维素与碱 液的固液比为1:1 1:15,球磨时间为0.1 5h。
8、 一种木质纤维素的联合预处理系统，包括反应器、储酸罐和储液罐， 其中反应器的顶部通过管道与储酸罐相通，反应器的底部通过管道与储液罐 相通，其特征在于在反应器的进出口之间串接有循环泵，循环泵的入口与反 应器底部相通，循环泵的出口与设在反应器顶部的喷淋头相通；反应器固体 物料的入口与粉碎机的出口相通，反应器固体物料的出口与连有储碱罐的球 磨机相通。
9、 根据权利要求8所述的木质纤维素的联合预处理系统，其特征在于还 包括氮气瓶，其中氮气瓶经由管道与所述的反应器顶部相通。换句话说，在使用传统粉碎机的情况下，即使废纸被切成小片并 且印刷的字符和图形不易读取，且切碎的小片被浸软，但不能完全避 免向外散布。为此，废纸碎片可以储存在内部仓库中，但是需要这种 储存位置，而且资源只能被应用一次而不能被有效使用。相比之下，根据优选实施例的废纸再循环设备1，印制在废纸上 的信息不会散布到封闭系统以外，从而可以有效利用资源。优选实施例2图11和图12显示了该优选实施例，其与优选实施例l相类似， 除了对浓度调节部分3的结构进行改动之外，此外也对与其相关的清 洁系统CS稍微做了改动。也就是说，在优选实施例的废纸再循环系统1中，主要对纸浆浓 度调节部分3的结构做了变动，从而节省了水消耗，并使废纸再循环 设备1的整体结构更加紧凑。该优选实施例中的纸浆浓度调节部分3被设计来对在制浆部分2 中的废纸纸浆UPP的分离部分的浓度进行调节，其主要包括废纸纸浆 分离部分301和浓度调节部分302，如图11和图12所示。因此，优选实施例1中的浓度调节箱26在该实施例中用作纸浆存 储箱，该纸浆存储箱26结合如下所述的下限位浮子开关45、上限位 浮子开关46、纸浆浓度调节部分3的纸浆分离泵306。废纸纸浆分离部分301从制浆部分2中制作的废纸纸浆UPP的总 容积中分离出规定部分，其包括纸浆分离箱305和纸浆分离泵306。纸浆分离箱305将由制浆部分2在在先工艺中制作的废纸纸浆分 离出规定部分并进行存储，特别地，只有存储在纸浆存储箱26中的废 纸纸浆UPP总容积的规定部分被分离出来且通过纸浆分离泵306供应 到纸浆分离箱305中。所述纸浆分离箱305安装在如下所述的浓度调 节部分302的浓度调节箱307中。浓度调节部分302被设计来将用于浓度调节的水添加到由纸浆分 离部分301分离出的规定部分的废纸纸浆UPP中，并特别地包括由浓
全文摘要
本发明公开了一种木质纤维素的联合预处理方法，将木质纤维素粉碎后装入循环反应器中，并注入稀酸，打开循环泵在温度为50℃～200℃下进行循环反应，反应结束后将得到的水解液除酸，用于发酵；循环反应器内剩余的木质纤维素冲洗后，放入球磨机中加碱液进行球磨，球磨完毕除碱后用于后继酶解。本发明能够有效地提高木质纤维素中半纤维素转化率、木质素去除率、纤维素酶解转化率以及减少发酵抑制产物，同时还能减少酶解时的酶用量、缩短反应时间，提高糖浓度，且能根据后继发酵浓度的需要设定预处理的用水量。
文档编号D21C5/00GK101230546SQ20081002022
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者严立石, 张红漫, 林增祥, 贾红华, 陈敬文, 振 高, 和 黄, 黄之初 申请人:中国石油化工股份有限公司;南京工业大学