[發明專利]一種稻草制漿及綜合利用的新方法

有效

• 申請號: 201110436726.6
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102517973A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王子忱;劉妍;張曉君;郭玉鵬;丁雪峰;楊曉敏
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: D21H11/12
• 分類號: D21H11/12;D21C11/04;C07D307/50
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技術領域

本發明涉及一種稻草制漿及資源綜合利用的新工藝，具體涉及：酸催化水解半纖維素制備糠醛；堿溶木質素、沉淀法除硅、濾液經濃縮、燃燒、苛化制備氫氧化鈉溶液循環利用；纖維素濾渣經漂白、磨漿、濃縮制備稻草纖維素紙漿。

背景技術

我國是一個森林資源匱乏，木材供應比較短缺的國家。稻草作為糧食生產的伴生物，資源豐富。發展造紙業，必須高度重視稻草等非木材纖維造紙發展的技術進步。傳統的稻草制漿生產工藝一般采用堿法化學制漿，受稻草原料組成所限，黑液處理常用的堿回收工藝技術難度加大，主要原因在于黑液中的硅化物和溶解的半纖維素一起，使黑液的粘度提高，從而降低槳料的濾水性能；影響黑液的蒸發效率和燃燒速度；燃燒后得到的濾液含有較多的硅酸鈉，硅的存在影響碳酸鈉的苛化。堿回收過程中必須采取措施對稻草漿黑液的性質進行改良，方法如加堿降黏，加熱分解降黏，加強備料，蒸煮同步除硅降黏等。這樣堿回收技術對于堿法稻草漿黑液而言，治理污染投資大，運行成本高，企業難以承受。近年來有6000-7000家小造紙廠因不能解決制漿廢水污染而關閉，大量可再生稻草資源被廢棄。

許多科學家和企業家就如何開展稻草制漿及資源綜合利用進行了大量的研究工作。專利CN?101177356A公開了一種利用亞硫酸銨和尿素(化肥)制漿，蒸煮結束后，化肥中的氮元素等均保留在制漿廢液中，將其加壓氧化以提高有機氮的含量，經濃縮后與粉碎后的草末、粉煤灰等混合造粒成緩釋放氮與硅的復合肥。專利CN?1432687A公開了一種草漿造紙的制漿方法：制漿原料切段除塵，放入蒸煮鍋中，加入亞硫酸鈉，甲醛和蒽醌，混合，加熱至160-175℃，反應3小時。專利CN?101275371A公開了一種無化學蒸煮半機械漿造紙新工藝，適用于對傳統造紙廠制漿工藝的改造及新建禾草類造紙工藝。該方法制漿工藝中蒸煮不使用化學藥品及助劑，原料經預處理、蒸制、噴爆、高濃熱磨等工藝制漿。專利CN?1420229A公開了一種造紙草漿制漿工藝，其要點是在蒸煮前先進行生物發酵，工藝制漿成本低，排放的廢水對環境無污染。專利CN1061820公開了一種一段法草漿造紙黑液除硅技術。其特點是擠漿黑液不經蒸發濃縮、以6-7B°e稀濃度進行煙道氣處理，在一定的pH、溫度、時間等析硅最佳工藝控制條件下，使其硅去除率＞90％。專利CN1298985涉及草漿造紙產生的黑液的堿回收方法，該方法是在將草漿造紙產生的黑液先用蒸發器濃縮、再噴入堿爐內干燥、燃燒后生成呈熔融狀態含硅的碳酸鈉，直接投入泡化堿爐內，與按重量份計是碳酸鈉的0.5-2.26倍的石英砂在爐內溫度為1200-1600℃的條件下反應，生成泡花堿和二氧化碳氣體。

以上專利提供了一些稻草制漿和制漿黑液處理回收堿的新方法，但沒有從根本上解決傳統稻草漿生產工藝所采用的堿法化學制漿中黑液治理難度大的問題。

發明內容

本發明公開了一種稻草制漿及綜合利用的新方法。首先酸催化水解稻草半纖維素制備木糖液，木糖脫水制備糠醛，醛水分離的廢水返回纖維素水解工序循環利用；然后堿溶水解廢渣得到木質素和硅酸鹽的堿溶液，調整濾液溫度，加入適量氧化鈣或氫氧化鈣懸浮液至硅酸鹽全部轉化為硅酸鈣沉淀為止，板框過濾，沉淀作為制備硅肥的原料，濾液經濃縮、燃燒、苛化制備氫氧化鈉溶液循環利用；最后堿溶濾渣經過漂白、磨漿、濃縮制備出稻草纖維素紙漿。

一種稻草制漿及資源綜合利用的新方法，具體步驟如下：

(1)首先將稻草與1～3wt％的硫酸溶液按固液比1∶5～8混合，在溫度為95～110℃條件下，水解30～90分鐘，過濾得木糖溶液和濾渣(I)，將木糖溶液濃縮至濃度為5～10wt％。

2)將1～3mol的硫酸溶液加入到反應釜中，加熱至回流，再加入氯化鈉至飽和，形成一個固定體積和濃度的催化劑層，再將步驟(1)中得到的木糖溶液滴加到反應釜中，進行木糖脫水反應，生成的糠醛蒸汽經冷凝得到糠醛溶液；糠醛溶液進入醛水分離塔，得到糠醛產品，經精餾得到純度達到99％以上的糠醛，產率達到50～70％；分離的水相返回步驟(1)半纖維素水解工序，循環利用。

(3)將步驟(1)中的濾渣(I)與濃度為1～2mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比1∶5～8混合，在常壓煮沸反應3～5小時，過濾，分離濾渣(II)和濾液；調整濾液溫度為60～95℃，加入適量氧化鈣或氫氧化鈣懸浮液至硅酸鹽全部轉化為硅酸鈣沉淀為止，板框過濾，沉淀作為制備硅肥的原料，濾液經濃縮、燃燒、苛化制備氫氧化鈉溶液，循環利用。

(4)步驟(2)中的濾渣(II)經過漂白、磨漿、濃縮制備出稻草纖維素紙漿。

本發明的先進性在于：