一種利用城市固廢制備工業(yè)乙醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種利用城市固廢制備工業(yè)乙醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]早在19世紀(jì)后期，厭氧消化的產(chǎn)品被用于產(chǎn)生沼氣，用于街道照明。由細(xì)菌引起的生物物質(zhì)的厭氧發(fā)酵或消化，已被公知可產(chǎn)生各種使用的氣體。目前厭氧發(fā)酵一直被視為既可以減少發(fā)送到垃圾填埋場(chǎng)的有機(jī)物的量，又可用于制備有用的化學(xué)物質(zhì)，如醇類(lèi)、酸類(lèi)等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，美國(guó)專(zhuān)利5753474描述了一種連續(xù)的兩階段厭氧發(fā)酵工藝，使用二種不同的細(xì)菌菌株制備丁醇，通過(guò)原料的氣化制備一氧化碳和氫氣，從而用于從生物物質(zhì)原料生產(chǎn)醇的厭氧發(fā)酵工藝，下一步可使用厭氧菌發(fā)酵生成碳原子數(shù)大于2的醇類(lèi)。已發(fā)現(xiàn)合適的一氧化碳發(fā)酵工藝的實(shí)例，如美國(guó)專(zhuān)利2003/0211585和2007/0275447，以及在美國(guó)能源部合同號(hào)DEAC22-92PC92118里也有描述，見(jiàn)“從煤合成氣實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)生物乙醇的示范”(專(zhuān)題報(bào)告5，1995年11月)。
[0004]已知的一些細(xì)菌在這樣的工藝中，這些細(xì)菌可以從碳氧化物和氫氣制備乙醇，對(duì)乙醇的選擇性，可以通過(guò)選擇菌種和控制反應(yīng)條件來(lái)控制，一般來(lái)說(shuō)保持細(xì)菌的功能，與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，有利于制備乙醇，乙酸。菌種和工藝的具體實(shí)例可以見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利2003/0211585和2007/0275447。然而依照上述工藝制得的工業(yè)乙醇產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，純度波動(dòng)較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用城市固廢制備工業(yè)乙醇的方法，以城市固廢為原料有效控制二氧化碳的排放，且可降低產(chǎn)生的溫室氣體。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的:
[0007]本發(fā)明以城市固廢為原料，經(jīng)發(fā)酵、氣化、再發(fā)酵的過(guò)程，溫和、高效率制備得到乙醇。
[0008]具體地，本發(fā)明提供的利用城市固廢制備工業(yè)乙醇的方法，包括如下步驟:
[0009]I)對(duì)城市固廢原料進(jìn)行預(yù)處理；
[0010]2)使用單一混合細(xì)菌菌株，對(duì)預(yù)處理后的城市固廢原料進(jìn)行第一次厭氧發(fā)酵處理，發(fā)酵溫度20?70°C，發(fā)酵pH值為3.0?5.5，得料液；
[0011]3)過(guò)濾步驟2)所得料液，得液相和固相，固相進(jìn)行氣化處理；
[0012]4)將步驟3)得到的液相及經(jīng)氣化處理所得的氣體進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵處理；
[0013]5)步驟4)厭氧發(fā)酵后所得料相經(jīng)蒸餾、處理、精餾制備得到工業(yè)乙醇。
[0014]另，所述的城市固廢原料包括但不限于城市固相廢棄物、木質(zhì)纖維素生物質(zhì)、垃圾滲濾液、市政和工業(yè)廢水、生物污泥、能源作物及農(nóng)業(yè)殘余物中的可生物降解部分。
[0015]另有，所述的預(yù)處理方法包括但不限于切碎、研磨、超聲及水壓粉碎。
[0016]再，所述步驟2)中的發(fā)酵溫度為40?60°C。
[0017]再有，步驟2)和步驟4)中所述的厭氧發(fā)酵分別在誘導(dǎo)床反應(yīng)器中進(jìn)行。
[0018]且，所述步驟2)厭氧發(fā)酵過(guò)程中，添加含氮、磷、鎂、鈉、錳、鈣和鈷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混合物。
[0019]其中，步驟3)所述的氣化處理可選用專(zhuān)利W02007/143673，W02007/131241和US6817388實(shí)施例中所述的氣化工藝。且，本發(fā)明所使用的氣化原料為共進(jìn)原料(共進(jìn)原料指添加的原料，如廢塑料、煤等)被輸送到步驟3)所述的氣化處理工藝中；在第一次厭氧發(fā)酵中形成的甲烷，均可被循環(huán)到氣化工藝中，而垃圾填埋氣體可未經(jīng)處理即可輸送到的氣化工藝。
[0020]所述步驟4)中第二次厭氧發(fā)酵用的細(xì)菌包括但不限于US2003/0211585和US2007/0275447中描述的細(xì)菌為C-1和C-C。
[0021]本發(fā)明的反應(yīng)方程式可以表示為:
[0022]第一次厭氧發(fā)酵:C6H1206—CH 3COOH
[0023]氣化處理步驟:C6H1206—CO+CO 2+H2
[0024]第二次厭氧發(fā)酵:3CH3COOH+H2—3C 2H50H+3H20，
[0025]6C0+3H20 — C2H50H+4H20，
[0026]2C02+6H2—C2H50H+3H20。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較的有益效果:
[0028]本發(fā)明以城市固廢為原料，經(jīng)發(fā)酵、氣化、再發(fā)酵過(guò)程，制備得到乙醇。本發(fā)明在利用城市固廢中的生物物質(zhì)原料制備乙醇過(guò)程中能有效控制二氧化碳的排放，且可降低產(chǎn)生的溫室氣體，利用城市固廢制備所得到的工業(yè)乙醇產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，純度高達(dá)99%，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但實(shí)施例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030]實(shí)施例1
[0031]用城市固體廢棄物作為城市固廢原料，物理切碎后置于誘導(dǎo)床反應(yīng)器中進(jìn)行第一次厭氧發(fā)酵，發(fā)酵使用混合細(xì)菌菌株，發(fā)酵溫度為40°C，發(fā)酵pH值為3.5 ;發(fā)酵后過(guò)濾，液體備用，固體進(jìn)入氣化罐進(jìn)行氣化工藝；將發(fā)酵液和氣化罐產(chǎn)生的氣體置于誘導(dǎo)床反應(yīng)器中進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵，發(fā)酵細(xì)菌選用專(zhuān)利US2003/0211585和US2007/0275447中描述的C-1 ;發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾，濾液經(jīng)蒸餾、處理、精餾制備得到符合工業(yè)用途的無(wú)水乙醇。
[0032]實(shí)施例2:
[0033]用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)作為城市固廢原料，其余同實(shí)施例1。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]用農(nóng)業(yè)殘余物作為城市固廢原料，其余同實(shí)施例1。
[0036]需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用城市固廢制備工業(yè)乙醇的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)對(duì)城市固廢原料進(jìn)行預(yù)處理； 2)使用單一混合細(xì)菌菌株，對(duì)預(yù)處理后的城市固廢原料進(jìn)行第一次厭氧發(fā)酵處理，發(fā)酵溫度20?70°C，發(fā)酵pH值為3.0?5.5，得料液； 3)過(guò)濾步驟2)所得料液，得液相和固相，固相進(jìn)行氣化處理； 4)將步驟3)得到的液相及經(jīng)氣化處理所得的氣體進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵處理； 5)步驟4)厭氧發(fā)酵后所得料相經(jīng)蒸餾、處理、精餾制備得到工業(yè)乙醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工業(yè)乙醇的方法，其特征在于，所述的城市固廢原料包括但不限于城市固相廢棄物、木質(zhì)纖維素生物質(zhì)、垃圾滲濾液、市政和工業(yè)廢水、生物污泥、能源作物及農(nóng)業(yè)殘余物中的可生物降解部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工業(yè)乙醇的方法，其特征在于，所述的預(yù)處理方法包括但不限于切碎、研磨、超聲及水壓粉碎。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工業(yè)乙醇的方法，其特征在于，所述步驟2)中的發(fā)酵溫度為40?60°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工業(yè)乙醇的方法，其特征在于，步驟2)和步驟4)中所述的厭氧發(fā)酵分別在誘導(dǎo)床反應(yīng)器中進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的制備工業(yè)乙醇的方法，其特征在于，所述步驟2)厭氧發(fā)酵過(guò)程中，添加含氮、磷、鎂、鈉、錳、鈣和鈷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混合物。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用城市固廢制備工業(yè)乙醇的方法。發(fā)明包括如下步驟：1)對(duì)城市固廢原料進(jìn)行預(yù)處理；2)使用單一混合細(xì)菌菌株，對(duì)預(yù)處理后的城市固廢原料進(jìn)行第一次厭氧發(fā)酵處理，發(fā)酵溫度20～70℃，發(fā)酵pH值為3.0～5.5，得料液；3)過(guò)濾步驟2)所得料液，得液相和固相，固相進(jìn)行氣化處理；4)將步驟3)得到的液相及經(jīng)氣化處理所得的氣體進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵處理；5)步驟4)厭氧發(fā)酵后所得料相經(jīng)蒸餾、處理、精餾制備得到工業(yè)乙醇。發(fā)明以城市固廢為原料，利用城市固廢中的生物物質(zhì)原料制備得到乙醇，能有效控制二氧化碳的排放，且可降低產(chǎn)生的溫室氣體，所得到的乙醇產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類(lèi)】C12P7-08, C12P7-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104561131
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510044055
【發(fā)明人】程春峰, 馮苗, 凌芳, 郭建國(guó), 劉征宙
【申請(qǐng)人】國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日