專利名稱：用玉米秸稈生產聚乙烯的方法
技術領域：
本發明屬于農作物秸稈生產聚乙烯的方法，特別是用玉米秸稈生產聚乙烯的方法。
背景技術：
眾所周知，目前世界上生產聚乙烯的方法，主要是通過石油裂解產生的乙烯氣體經過加成聚合反應(加聚反應)生產聚乙烯，這是一種比較成熟的工藝方法，但是由于石油價格的波動和石油資源的日益衰竭，通過石油化工生產聚乙烯已經不能滿足日益增長的需求，同時由于供需矛盾，聚乙烯的價格也在不斷上揚。
近些年來，人們不斷研究利用生物資源替代石油的途徑和方法，生物乙醇、生物丁醇等相繼開發成功，我國在生物能源領域發展力度最強的品種是燃料乙醇。
目前，生產非糧生物乙醇主要是通過兩種方法一種是利用木薯，經過預處理后經水解、發酵，即可制得乙醇。二是利用甜高粱秸桿，將秸稈中的汁液榨出，經發酵制得乙醇。第二種方法雖然利用秸稈，但利用的是秸稈中的糖份物質，其纖維素、半纖維素和木質素并沒有很好的利用，因此出產率很低，一般情況下，需要5～6噸甜高粱榨液才能生產1噸乙醇。目前，有報道稱除甜高粱外其它秸稈(包括玉米秸稈)需要15～16噸以上的干物料才能生產1噸乙醇。據資料顯示，利用植物纖維制備乙醇的項目在國內亦有上馬，年產3000噸的纖維乙醇項目已經在河南鎮平縣奠基，據悉這是國內首條千噸級纖維乙醇產業化試驗生產線。當然，由于受規模限制，纖維乙醇的生產成本高達6000元～6500元/噸。成本較高的一個主要原因是分解纖維素的工藝成本較高，對木質素和大部分纖維素、半纖維素都將作為廢渣對外排放，造成環境污染和資源浪費。

發明內容
本發明的目的在于提供一種用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，能夠有效地分解玉米秸稈中的木質素、纖維素和半纖維素，提高產出率，降低生產聚乙烯的成本。
本發明的目的是這樣實現的一種用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，該方法包括聚合工序，造粒工序，還包括下述步驟
1、秸稈預處理工序將秸稈切碎，其細度為1.5-2.5cm，然后裝入壓力罐內，通入蒸氣壓力0.5-1.0兆帕，溫度130℃-160℃，時間為8-12分鐘，然后減壓噴放，使物料膨化，對膨化處理的物料進行粉碎篩分，粒度為0.5-1cm；2、菌解工序用白腐菌對處理后的物料進行菌解，生產用種白腐菌的用量為6-10kg/噸物料，將在溫度為24℃-27℃，相對濕度為65％-70％條件下，菌解周期為15-20天，到菌絲生滿，并覆蓋全部物料為宜；3、水解工序菌解后的物料經粉碎、篩分，粒度為100-120目，加水進行調配漿化處理，其液固比為1.7-2.4∶1，然后注入反應罐用攪拌器進行攪拌，轉速為5-8rpm，溫度為24℃-27℃，水解時間為15-20h，然后在反應罐內的料漿中加入酒精酶，酒精酶的用量為物料干重的0.4-0.6‰，溫度為46℃-50℃，用攪拌器進行攪拌，轉速為5-8rpm，水解時間為7-8h；4、發酵工序經水解后的物料進入發酵罐，加入酒用干酵母，用量為物料重量的0.5-1‰，用攪拌器攪拌，轉速為10-15rpm，溫度為35℃-39℃，發酵周期為68-74h；5、餾提工序經發酵處理后的物料進入組合蒸餾器進行蒸餾提純，對餾提后殘存物進行二次發酵和二次餾提；6、轉化工序將餾提工序產生的物料液輸入汽化加熱器進行汽化，溫度為148℃-152℃，汽化產生的氣體，主要是乙醇蒸汽和水蒸汽進入填充有4A分子篩的固定床反應器，溫度控制在340℃-400℃，反應得到的氣體經冷卻，氣液分離的產物進入聚合工序，生產出聚乙烯，再經造粒工序，包裝出廠。
攪拌器為槳葉式攪拌裝置。
酒精酶為酒精專用復合酶，其酶活構成β-葡聚糖酶≥136萬μ/ml，纖維素酶≥11萬μ/ml，半纖維素酶≥120萬μ/ml，果膠酶≥0.3萬μ/ml，蛋白酶≥1.5萬μ/ml。
這些酶系的協同作用能夠一、水解醪液中的纖維素、半纖維素、β-葡聚糖酶和果膠質，充分釋放淀粉、蛋白質，促進酵母旺盛發酵，增加生產率。二、降低醪液粘度，減少動力消耗。三、增加殘渣中的蛋白質含量，提高其飼用價值。
生產廠家和氏璧生物技術有限公司，地址銀川市高新技術開發區一號廠房。
酒用干酵母為奧力牌耐高溫酒用高活性干酵母。
性能該產品其有耐高溫(主發酵溫度40℃)、耐酸(pH2.5)、耐乙醇(13％)、耐濃糖(60％)，出酒率高，不產酸等特點，適用于玉米、大米、木薯、高粱等糖化醪以及糖蜜等原料的酒精、白酒的發酵。
用途本產品可應用于酒精、白酒、黃酒、果酒、大曲及麩曲白酒等釀酒生產中，替代傳統的純培養酵母；也可以添加到酒精及白酒、曲酒生產中彌補酵母數量不足，提高出酒率。具有簡化工藝，減少投資，降低成本、提高效益的獨特優點，特別適用于夏季大、中型酒精、白酒廠的生產及技術力量薄弱的山村造酒廠和家庭自制白酒等使用，使釀酒企業提高經濟效益的最佳選擇。
生產廠家廣東省珠海紫英生物科技有限公司地址珠海市金灣區平沙鎮鎮平西路36號4A分子篩4A分子篩的孔徑為4A，吸附水，甲醇、乙醇、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯，不吸附直徑大于4A的任何分子(包括丙烷)，對水的選擇吸附性能高于任何其他分子。這是工業上用量最大的分子篩品種之一。
表1為4A分子篩的技術指標

化學式Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O硅鋁比SiO2/Al2O3≈2有效孔徑約4A用途主要用于天然氣以及各種化工氣體和液體、冷凍劑、藥品、電子材料及易變物質的干燥，氬氣純化，甲烷、乙烷、丙烷的分離等。
本發明的秸稈預處理工序可以是將鮮秸稈切碎，然后分批裝入壓力罐內進行蒸汽加壓，然后噴放，蒸爆、膨化，粉碎篩分。也可以是將鮮秸稈切碎，其細度為1.5-2.5cm，然后通過壓榨機壓榨出汁液，經過烘干脫水，壓塊打捆后倉貯，然后陸續分批裝入壓力罐內，蒸汽加壓，噴放、膨化、粉碎篩分。
將鮮秸稈切碎、加壓去汁、烘干脫水，倉貯備用，可以實現全年連續均衡生產的問題。
物料在蒸爆處理時，利用蒸氣的熱效應，在高溫高壓下使木質素溶化，纖維素分子斷裂、降解，同時因高壓突然卸壓，產生內摩擦力噴爆，使纖維素細胞撕裂，細胞壁疏松，從而改變了粗纖維的整體結構和化學鏈分子結構。
本發明的菌解工序在菌解過程中，白腐真菌的菌絲首先利用其分泌的超纖維素酶溶解表面的蠟質；然后菌絲進入秸稈內部，并產生纖維素酶、半纖維素酶、內切聚糖酶、外切聚糖酶，降解秸稈中的木質素和纖維素。水解工序是利用菌解物料自身在菌解過程中產生的各種酶進行水解。經本工序處理后對水解液進行化學分析，所得結果非常理想，纖維素、木質素和半纖維素都得到了比較好的分解。
表2為玉米秸稈未進行菌解工序和水解工序的成分分析表

表3為水解工序后水解液中未分解成分分析表

經水解工序處理后，產出率可達85％以上。實驗最大值為91％，使纖維素、木質素、半纖維素得到了充分的分解，提高了產出率。為進一步提高產出率，還可以在一次水解的基礎上，進行二次水解，二次水解的工藝參數與一次水解的工藝參數相同。
轉化工序是將發酵工序中餾提產生的物料脫水制備生物乙烯，利用4A分子篩置備乙烯，反應得到的氣體經過冷卻，氣液分離，產物進入聚合工序。乙醇轉化乙烯產出率可到98％以上。
表4為轉化工序反應溫度對乙烯產出率的影響

由表4可看出，反應溫度對乙烯產出率影響較大，但超過400℃以上時，乙烯產出率有所下降。因此，反應溫度控制在340℃-400℃。
表5為物料濃度對乙烯產出率的影響

從表5可看出，物料濃度對乙烯氣體的產出率影響甚微。
本發明利用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，有效地分解玉米秸稈中的木質素、纖維素和半纖維素，提高了產出率。經檢測當玉米秸稈為干態時，1.5噸-2.5噸生產1噸乙醇；若以鮮玉米秸稈計算，2.5-3噸即可生產1噸乙醇。由于制備乙醇成本較低，由乙醇進一步制取乙烯和低密度聚乙烯的成本比石油裂解生產低密度乙烯的成本大大降低，從而提高了產品的市場競爭力。
具體實施例方式
一種用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，包括有如下步驟1、秸稈預處理工序包括將秸稈切碎，其細度為2cm，然后裝入壓力罐內，通入蒸氣壓力1.0兆帕，溫度150℃，時間為10分鐘，然后減壓噴放，使物料膨化，對膨化處理的物料進行粉碎篩分，粒度為0.5-1cm；2、菌解工序用白腐菌對處理后的物料進行菌解，生產用種白腐菌的用量為8kg/噸物料，將在溫度為24℃-27℃，相對濕度為65％-70％條件下，菌解周期為20天，到菌絲生滿，并覆蓋全部物料為宜；3、水解工序菌解后的物料經粉碎、篩分，粒度為100目，加自來水進行調配漿化處理，其液固比為2∶1，然后注入反應罐用攪拌器進行攪拌，轉速為8rpm，溫度為26℃，水解時間為18h，然后在反應罐內的料漿中加入酒精酶，酒精酶的用量為物料干重的0.5‰，溫度為48℃，用攪拌器進行攪拌，轉速為8rpm，水解時間為8h；4、發酵工序經水解后的物料進入發酵罐，加入酒用干酵母，用量為物料重量的1‰，用攪拌器攪拌，轉速為12rpm，溫度為36℃，發酵周期為72h；5、餾提工序經發酵處理后的物料進入組合蒸餾器進行蒸餾提純，對餾提后殘存物進行二次發酵和二次餾提；6、轉化工序將餾提工序產生的物料液輸入汽化加熱器進行汽化，溫度為150℃，汽化產生的氣體，主要是乙醇蒸汽和水蒸汽進入填充有4A分子篩的固定床反應器，溫度控制在400℃，反應得到的氣體經冷卻，氣液分離的產物進入聚合工序，生產出聚乙烯，再經造粒工序，包裝出廠。
權利要求
1.一種用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，該方法包括聚合工序和造粒工序，其特征還包括下述步驟(1)秸稈預處理工序將鮮秸稈切碎，其細度為1.5-2.5cm，然后裝入壓力罐內，通入蒸汽壓力0.5-1.0兆帕，溫度130℃-160℃，時間為8-12分鐘，然后減壓噴放，使物料膨化，對膨化處理的物料進行粉碎篩分，粒度為0.5-1cm；(2)菌解工序用白腐菌對處理后的物料進行菌解，生產用種白腐菌的用量為6-10kg/噸物料，將白腐菌與物料混勻，在溫度為24℃-27℃，相對濕度為65％-70％條件下，菌解周期為15-20天；(3)水解工序菌解后的物料經粉碎、篩分，粒度為100-120目，加水進行調配漿化處理，其液固比為1.7-2.4∶1，然后注入反應罐用攪拌器進行攪拌，溫度為24℃-27℃，水解時間為15-20h，然后在反應罐內的料漿中加入酒精酶，酒精酶的用量為物料干重的0.4-0.6‰，溫度為46℃-50℃，用攪拌器進行攪拌，水解時間為7-8h；(4)發酵工序經水解后的物料進入發酵罐，加入酒用干酵母，用量為物料重量的0.5-1‰，用攪拌器攪拌，溫度為35℃-39℃，發酵周期為68-74h；(5)餾提工序經發酵處理后的物料進入組合蒸餾器進行蒸餾提純；(6)轉化工序將餾提工序產生的物料液輸入汽化加熱器進行汽化，溫度為148℃-152℃，汽化產生的氣體進入填充有4A分子篩的固定床反應器，溫度控制在340℃-400℃，反應得到的氣體經冷卻，氣液分離的產物進入聚合工序，生產出聚乙烯，再經造粒工序，包裝出廠。
2.根據權利要求1所述的用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，其特征是秸稈預處理工序是將切碎的鮮秸稈通過壓榨機榨出汁液，經過烘干脫水、壓塊打捆后倉貯，然后陸續分批裝入壓力罐內進行加壓、膨化、粉碎、篩分。
3.根據權利要求1所述的用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，其特征是水解工序使用的攪拌器為槳葉式攪拌裝置，工作轉速為5-8rpm。
4.根據權利要求1所述的用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，其特征是發酵工序使用的攪拌器為槳葉式攪拌裝置，工作轉速為10-15rpm。
全文摘要
本發明公開了一種用玉米秸稈生產聚乙烯的方法，該方法包括下述步驟秸稈預處理工序，將秸稈切碎裝入壓力罐內進行蒸氣加壓和蒸爆膨化處理；菌解工序，用白腐菌與物料混均，控制溫度和濕度，使物料菌解；水解程序，菌解后的物料經粉碎、篩分，加水配漿，攪拌，加入酒精酶攪拌；發酵工序，水解后的物料進入發酵罐，加入酒用干酵母，攪拌，發酵；餾提工序，經發酵處理后的物料進入組合蒸餾器進行蒸餾提純；轉化工序，將餾提工序產生的物料液輸入汽化加熱器進行汽化，再進入固定床反應器，反應得到的氣體經冷卻，氣液分離，進入聚合工序、造粒工序，包裝出廠。本發明能夠有效地分解玉米秸稈中的木質素、纖維素和半纖維素，提高產出率，降低生產聚乙烯的成本。
文檔編號C12R1/645GK101070362SQ200710106640
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月25日 優先權日2007年5月25日
發明者趙文學 申請人:新疆銅榜技術推廣服務有限公司