[發明專利]結合生物煉制的植物纖維原料制漿方法

無效

• 申請號: 200710050372.5
• 申請日: 2007-10-27
• 公開（公告）號: CN101158126A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 胡湛波;王景全;柴欣生
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: D21C3/22
• 分類號: D21C3/22
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司
• 代理人: 翁建華

技術領域

本發明屬結合生物煉制的植物纖維原料制漿方法的技術領域。

背景技術

隨著能源、資源、環境問題的日趨嚴峻，生物煉制已成為世界各國的戰略研究方向。美國國家委員會預測，到2020年，將有50％的有機化學品和材料產自生物質原料，2000年～2020年將是世界各國大力發展生物質能的關鍵時期。預計到2010年我國生物質能的利用量將占到一次能源總消費量的1％，2020年將達到4％。但是，自從世界各國逐步調整政策減少或禁止將糧食(淀粉)轉換為燃料乙醇后，利用年產量巨大的植物纖維資源，生產纖維質乙醇和其他大宗化學品的技術成為發展工業生物技術的重點。纖維素生物質資源化的技術，已從單一的木材加工、造紙、發酵堆肥、焚燒利用熱能等方式，轉換到將生物質盡可能在一個相對完整的生產系統內實現多組分全分離及綜合利用，通過生物質煉制技術分別提取其中的纖維素、半纖維素和木質素，并生產為各種化學品、燃料、生物基材料和紙漿等，已成為世界可再生資源利用的發展趨勢。

纖維植物中主要組成是纖維素、半纖維素、木質素。統計資料表明，全球植物每年產生的纖維素、半纖維素總量可高達8.5×10¹⁰t干物質。其中半纖維素有3.5×10¹⁰t之多，是自然界含量第二豐富的糖類資源。半纖維素在植物中的含量約為15％～30％，不同植物含量不同，例如針葉木的半纖維素含量為15％～20％(以聚甘露糖為主)，非木材纖維原料的半纖維素含量為20％～30％(以聚木糖為主，含量為18％～26％)。這些植物纖維原料中所含有的多糖類物質如半纖維素、植物粘液、淀粉、果膠質等均能溶于水，可以轉化為燃料乙醇或化學品，替代石化產品成為化工聚合物的原材料。如何充分利用好半纖維素是生物量全利用的關鍵之一，但是半纖維素的利用長期被忽視。

目前對植物纖維原料利用量最大的途徑之一是制漿造紙。制漿造紙過程主要利用的成份是纖維素纖維和少量的木質素和半纖維素。傳統化學法制漿過程沒有對原料半纖維素等糖類物質進行抽提提取的預處理工藝，而是直接將原料與蒸煮藥劑混合后在高溫下將木質素降解獲得纖維素纖維紙漿，同時原料的20％～30％會以半纖維素和木質素的形式降解進入廢液系統，增加污染負荷，這些可進一步加工成乙醇等高附加值產品的半纖維素、木質素基本被燒掉，但是半纖維素和木質素的燃燒值都很低(分別為13.6MJ/kg和27MJ/kg)，如果轉化為新的生物質產品則可以大大提高其附加值。

近年來，有機溶劑法制漿因其具有無臭氣、無需昂貴的黑液回收系統、成漿容易漂白、能回收木質素和其他副產品進行綜合利用等優點，受到廣泛關注。在中國專利申請中，《高沸醇溶劑制備纖維素及木質素的方法》(申請號02157689.0)、《利用植物廢棄物制備高沸醇木質素的方法》(申請號200510018127.7)等均采用了高沸醇為溶劑從植物或植物廢棄物中提取木質素和纖維素。雖然這些技術方案都有不少積極效果，但是將植物纖維原料直接用高沸醇提取木質素和纖維素遇到的最大問題是：原料中的半纖維素糖類大部分降解溶于蒸煮殘液中，使得木質素、醇、溶解的糖類等產物難于分離。而如何將木質素、醇、溶解的糖類分離，獲得純的木質素，去除醇中殘留的糖份，是決定醇能否回收循環使用的關鍵，也是有機溶劑法制漿產業化必須解決的瓶頸問題。

專利號為ZL02145150.8的中國發明專利《由生物質水解制備還原性單糖的方法》，公布了一種以生物質為原料，以稀酸為催化劑，在100℃～200℃的溫度范圍內水解制備還原性單糖的方法。該發明針對現有生物質水解方法的水解產品中糖濃度低的缺點，目的是提高生物質水解產品中糖濃度，將生物質盡可能水解為單糖產物(如木糖、葡萄糖等)，沒有涉及原料水解僅作為預處理的制漿方法。

總之，現有制漿方法有以下不足：

(1)植物纖維原料的傳統化學法制漿和高得率法制漿過程，均沒有對原料抽提提取半纖維素等糖類進行利用的預處理工藝，這部分糖類與溶于廢液中的木質素一起基本被燒掉，其利用價值低，造成資源的極大浪費和環境污染；

(2)現有有機溶劑法制漿工藝，也沒有對原料抽提提取半纖維素等糖類的預處理工藝。這部分糖類與木質素一起溶于蒸煮后的有機溶劑殘液中，除了造成半纖維素多糖資源的浪費、不能實現生物質多組分全分離及綜合利用外，還增加了糖與有機溶劑的分離難度，嚴重影響有機溶劑的循環再利用和有機溶劑法制漿產業化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種能提取半纖維素等糖類進行綜合利用的結合生物質煉制的植物纖維原料制漿方法。