[發明專利]造紙黑水用于轉化生物質為有機酸的技術

有效

• 申請號: 201110459071.4
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102584540A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 朱作霖;孫萌;蘇春高;趙紅梅;馬雪梅;史先磊;朱振吉
• 申請（專利權）人: 淮北中潤生物能源技術開發有限公司
• 主分類號: C07C39/04
• 分類號: C07C39/04;C07C39/08;C07C37/54;C07C43/23;C07C41/01;C07C59/08;C07C59/06;C07C55/10;C07G1/00;C10G1/00;D21C11/00
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技術領域

本發明涉及環境保護和廢物利用領域，具體的說，是使用包括造紙堿法制漿得到的黑水為氧化劑及溶劑，將碳水化合物轉化為有機酸的技術。?

背景技術

有機酸是重要的有機化合物之一，廣泛應用于化工、涂料、樹脂、醫藥、食品、等領域，并且，有機酸的酯衍生物，是性能遠遠優于乙醇的液體燃料。和乙醇相比，有機酸的酯的燃燒熱一般等于或大于乙醇，它們的揮發性低于乙醇，因而易于運輸和儲存；酯類一般不溶于水，易于制備為無水產品，但是乙醇和水混溶且共沸，制備為無水產品的成本高；酯類一般都有很好的脂溶性，易于和當前的汽柴油混合，而乙醇需要借助較多的混合助劑；另外，酯類一般沒有腐蝕性，可以和當前為石化汽柴油建設的設施，使用成本低，而乙醇必須使用獨立的罐車進行運輸。當前，有機酸化合物主要來源于石油化工，生產成本高于汽柴油和乙醇，不能用于替代汽柴油，需要找到合適的有機酸生產方法。?

石油的供應不僅正在枯竭，枯竭導致的全球戰略安全受到重大挑戰。而石油的開采和使用，還造成了巨大的環境污染和全球暖化。使用替代的可再生資源來制備來自石化的有機產物，是人類的必經之路。纖維素、半纖維素、淀粉、等可再生的碳水化合物，傳統的制備方法需要首先將它們水解為單糖，然后再以單糖為原料經發酵制備出有機酸。生產工藝復雜，總有機碳轉化率低，造成產品的成本高昂。堿性水相高溫液化碳水化合物，液體有機酸產率不到50％，反應產生大量的碳焦和氣體，且有機酸的選擇性差。最近的研發結果顯示，直接一步氧化法可以將這些碳水化合物原材料氧化為有機酸。2009年發表在生物資源雜志上(BioResources，2009，4，704-713)的研發結果，使用50％以上的雙氧水，在反應溫度300℃以上，可以一步選擇性較好的制備出超過20％產率的有機酸；除可以使用強氧化劑如高濃度的雙氧水、2005年生物資源技術雜志發表的研究結果顯示(Bioresource?Technology，2005，96，831-842)每1克的碳水化合物用4ml的30％硝酸為氧化劑，雖然可以得到超過50％產率的有機酸，但是，有機酸以多羥基酸為主，分離它們為純品非常困難。由此可知，這些已知方法因為使用高濃度氧化劑和/或高溫反應，導致生物質過度氧化產生大量二氧化碳的問題、碳化問題、及爆炸等安全問題；或者氧化劑的使用過量很高，從氧化產品混合物中分離出純品的成本很高。?

堿法制漿(Kraft)是造紙生產過程中最常用的化學制漿法，在中美兩國的造紙業中，這種方法占超過80％。造紙黑水產生的廢水排放為每噸干紙漿20-250立方米，BOD為10-40kg，固體懸浮物為50kg，COD為20-200kg。燃燒法處理蒸發后得到的半固體殘留物，其產生的污?染物按每噸干紙漿計算為，粉塵75-150kg，氧化硫0.5-30kg，氧化氮為1-3kg，揮發性有機物為15kg。由此可知，制漿產生的黑水污染，據報導是中國每年總污染的三分之一。造紙黑水的處理，耗費很多熱能，并且產生大量的塵埃污染物、二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、有機硫污染物、氧化氮、等氣體污染物。有效徹底的處理過程，會耗費大量的資金與人力和能源，嚴重影響造紙業的贏利能力。?

造紙黑水中所含有的大量木質素，是地球上唯一的一種再生性芳香化合物聚合物，在石油儲量有限、用量不斷增大的今天，有效的將這種寶貴的資源，變廢為寶，是創建可持續發展人類社會所急需的科學技術。但是，造紙黑水中的木質素分子量較大，極難進入固相催化劑的催化空腔，無法直接被轉化為高附加值的小分子有機物產品。?

綜上所述，本領域缺乏一種將造紙黑水和生物質同時進行處理得到可回收利用產物的方法；更具體而言，缺乏一種既減少有機酸的生產所需的大量的氧化劑，又能大幅減少硫化物和氮化物的排放、將造紙黑水最優資源化的方法。?

發明內容

本發明的目的在于獲得一種既減少有機酸的生產所需的大量的氧化劑，又能大幅減少硫化物和氮化物的排放、將造紙黑水最優資源化的方法。?

在本發明的第一方面，提供了一種處理造紙黑水的方法，所述方法包括如下步驟；?

提供造紙黑水；?

提供生物質；?

所述造紙黑水與生物質共同反應，得到小分子有機化合物。?

本發明人發現，所述反應避免了已知處理方法所造成的大量環境污染物，屬于最經濟的資源化利用方法。?

在一優選例中，用所述造紙黑水處理生物質；或者采用生物質處理所述造紙黑水。?