本发明涉及木质纤维素生物炼制领域，是一种低压蒸汽加热的木质纤维素原料干法稀酸预处理方法。
背景技术：
预处理是通过生物炼制生产生物燃料和生物基化学品过程中破坏木质纤维素原料结构，提高后续纤维素酶解效率的必要步骤。目前有诸多预处理方法，例如稀酸预处理，蒸汽爆破预处理，氨纤维爆破预处理，碱预处理和离子液体预处理等，而几乎在所有的这些预处理方法中，温度都是一个影响预处理效果的关键因素。通常来讲，相对较高的温度可以获得更好的预处理效果。
目前用于预处理升温的加热方式主要有油浴、沙浴和电热丝加热等，而工业上多采用蒸汽。为了得到较高的预处理温度，工业上常常采用压力较高的饱和蒸汽或者压力较低的过热蒸汽进行加热，前者对饱和蒸汽压力要求较高，对设备投资以及操作的安全性都有显著影响，而后者需通过火电厂供给过热蒸汽，对设备的要求极高，需要对木质纤维素原料进行集中预处理，影响整个生物炼制过程的经济性。
小型分散式预处理-大型集中式生物炼制模式是将生物炼制过程中的预处理操作分散至原料产地进行，木质纤维素原料经过干法稀酸预处理过程加工后呈干固体形态并且无任何废水产生，通过干燥和成球化增加物料密度后运输至大型生物炼制工厂进行集中处理，该过程显著降低了原料收集成本和生物炼制产品的生产成本。而分散预处理工厂规模较小，不适于配建投资成本大的火电厂和高压蒸汽锅炉。因此，开发一种只需低压蒸汽进行加热的预处理方法至关重要。该方法在保证木质纤维素原料预处理效果的同时，由于加热蒸汽压力较低，大幅降低了蒸汽锅炉的设备投资，有利于小型化；此外，低压蒸汽具有较高的进汽速率，促进了预处理过程中的混合和传热，有效减少了预处理过程中的抑制物生成。低压蒸汽加热的干法稀酸预处理，为小型分散式预处理-大型集中式生物炼制模式奠定了基础。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低压蒸汽加热的木质纤维素原料干法稀酸预处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种低压蒸汽加热的木质纤维素原料干法稀酸预处理方法，其具体步骤为：
(1)将木质纤维素原料进行前处理；
(2)将步骤(1)得到的木质纤维素原料进行干法稀酸预处理，预处理时的加热蒸汽压力1.0-2.1MPa的低压饱和蒸汽；
所述的干法稀酸预处理的条件为硫酸用量1-10g/100g木质纤维素原料，加热温度130-220℃，加热时间0-60分钟，预处理时固体秸秆的质量分数30-90％，蒸汽热源压力1.0-2.1Mpa；
所述的干法稀酸预处理时的加热蒸汽压力为1.0-2.1MPa的饱和蒸汽，优选1.5MPa的饱和蒸汽；
所述的低压蒸汽的产生方式包括电加热锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉等。
(3)将步骤(2)得到的预处理后的木质纤维素原料进行后续的生物加工。
所述的后续的生物加工包括酶解制糖以及基于糖平台的其他生物转化和化学转化生产液体燃料和化学品的过程。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
与工业上常常采用压力较高的饱和蒸汽或者压力较低的过热蒸汽进行加热的预处理相比，该预处理过程只需要低压蒸汽进行加热，在保证木质纤维素原料预处理效果的同时，由于加热蒸汽压力较低，大幅降低了蒸汽锅炉的设备投资；此外，低压蒸汽具有较高的进汽速率，促进了预处理过程中的混合和传热，有效减少了预处理过程中的抑制物生成。低压蒸汽加热的干法稀酸预处理，为小型分散式预处理-大型集中式生物炼制模式奠定了基础。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种低压蒸汽加热的木质纤维素原料干法稀酸预处理方法的具体实施方式。
实施例1
将除尘粉碎后的1200g干玉米秸秆与5％质量分数的600g稀硫酸加入安装螺带式搅拌桨的预处理反应器中，搅拌3分钟，搅拌转速50转/分钟。向预处理反应器中通入饱和蒸气压力为1.5Mpa的饱和蒸汽，进行干法稀酸预处理，反应温度175℃，反应时间5分钟。从反应器中取出物料，进行酶水解实验，酶水解实验固含量2.5％，温度50℃，搅拌转速150转/分钟，纤维素酶用量20FPU/g DM，72小时后测定葡萄糖浓度，计算纤维素转化率，该条件下纤维素转化率为91.76％。
实施例2
将除尘粉碎后的1200g干玉米秸秆与5％质量分数的600g稀硫酸加入安装螺带式搅拌桨的预处理反应器中，搅拌3分钟，搅拌转速50转/分钟。向预处理反应器中通入饱和蒸汽压力为1.7Mpa的饱和蒸汽，进行干法稀酸预处理，反应温度175℃，反应时间5分钟。从反应器中取出物料，进行酶水解实验，酶水解实验固含量2.5％，温度50℃，搅拌转速150转/分钟，纤维素酶用量20FPU/g DM，72小时后测定葡萄糖浓度，计算纤维素转化率，该条件下纤维素转化率为97.88％。
实施例3
将除尘粉碎后的1200g干玉米秸秆与5％质量分数的600g稀硫酸加入安装螺带式搅拌桨的预处理反应器中，搅拌3分钟，搅拌转速50转/分钟。向预处理反应器中通入饱和蒸汽压力为1.9Mpa的饱和蒸汽，进行干法稀酸预处理，反应温度175℃，反应时间5分钟。从反应器中取出物料，进行酶水解实验，酶水解实验固含量2.5％，温度50℃，搅拌转速150转/分钟，纤维素酶用量20FPU/g DM，72小时后测定葡萄糖浓度，计算纤维素转化率，该条件下纤维素转化率为98.86％。
实施例4
将除尘粉碎后的1200g干玉米秸秆与5％质量分数的600g稀硫酸加入安装螺带式搅拌桨的预处理反应器中，搅拌3分钟，搅拌转速50转/分钟。向预处理反应器中通入饱和蒸汽压力为2.1Mpa的饱和蒸汽，进行干法稀酸预处理，反应温度175℃，反应时间5分钟。从反应器中取出物料，进行酶水解实验，酶水解实验固含量2.5％，温度50℃，搅拌转速150转/分钟，纤维素酶用量20FPU/g DM，72小时后测定葡萄糖浓度，计算纤维素转化率，该条件下纤维素转化率为98.20％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构想的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。