[發(fā)明專利]秸稈經(jīng)化學(xué)催化水解處理實(shí)現(xiàn)資源化和零排放的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210024725.5
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN102553898A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文治;宋薈
• 申請（專利權(quán)）人: 劉文治;上海百乘肥料有限公司
• 主分類號: B09B5/00
• 分類號: B09B5/00;B09B3/00;C05G3/00;C05F11/00;C05F11/08
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物秸稈的處理方法，更具體的說涉及一種農(nóng)作物秸稈經(jīng)三級化學(xué)催化水解處理實(shí)現(xiàn)資源化和零排放的方法。

技術(shù)背景

農(nóng)作物秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉(穗)部分的總稱，通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分。據(jù)報(bào)道，我國每年大概產(chǎn)生7億噸各類農(nóng)作物秸稈，其中約有50％未得到有效地處理和利用，這不但浪費(fèi)了資源，而且由于大量秸稈的隨意丟棄甚至露天焚燒，導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣污染，并引發(fā)火災(zāi)和影響高速公路與民航的運(yùn)行安全，因此有必要選擇具有潛在經(jīng)濟(jì)效益而又不污染環(huán)境的方法處理農(nóng)作物秸稈。

目前農(nóng)作物秸稈的處理方法主要有秸稈還田、做家畜飼料、工業(yè)生產(chǎn)原料、厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣等。秸稈還田是最傳統(tǒng)的處理方法之一，雖然秸稈還田具有改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性狀，保持和提高土壤肥力，減少化肥用量的作用，但是秸稈還田的處理方法也有缺點(diǎn)，例如將秸稈整株或切碎后直接還田，秸稈腐爛慢，發(fā)酵過程中有可能損害作物根部，堆漚還田雖然可以克服直接還田的缺點(diǎn)，但是堆漚過程中，占用空間大，且處理時(shí)間較長；秸稈做家畜飼料的處理方法中，由于秸稈的主要成分是粗纖維，質(zhì)地粗硬，適口性差，不易消化，食入量低，營養(yǎng)價(jià)值比較低，因此不能滿足家畜的營養(yǎng)要求；秸稈作為工業(yè)生產(chǎn)原料的處理過程中，雖然秸稈已作為重要的工業(yè)生產(chǎn)原料，被廣泛的應(yīng)用于造紙業(yè)和編制業(yè)，還有利用秸稈生產(chǎn)紙質(zhì)地膜、密度板、食用菌、木糖、醋、淀粉等，但是這些處理都會產(chǎn)生一定程度的二次污染，或者要求對原料進(jìn)行較苛刻選擇或預(yù)處理，并且利用量還只是秸稈總量的一小部分；秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的處理方法中，所產(chǎn)的沼氣做能源，同時(shí)產(chǎn)生大量沼液和沼渣做肥料，但是該處理方法存在發(fā)酵時(shí)間長，投資大，占地面積大，并產(chǎn)生大量溫室氣體，尤其是惡臭氣體的缺點(diǎn)。

總的來說，目前農(nóng)作物秸稈的處理利用，屬于粗加工的占多數(shù)，精細(xì)加工的技術(shù)有待加強(qiáng)和推廣，因此，利用高科技改變技術(shù)單一利用的狀況，緩解我國資源能源短缺矛盾，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)作物秸稈經(jīng)三級化學(xué)催化水解處理的資源化和零排放的方法，以解決現(xiàn)有農(nóng)作物秸稈處理過程中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的處理方法在實(shí)現(xiàn)“三廢”零排放的同時(shí)，得到了高附加值的工業(yè)產(chǎn)品，使農(nóng)作物秸稈實(shí)現(xiàn)了高資源化利用。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

秸稈經(jīng)化學(xué)催化水解處理實(shí)現(xiàn)資源化和零排放的方法，包括以下步驟：

1)預(yù)處理：農(nóng)作物秸稈經(jīng)破碎成1mm-5mm小段后，用秸稈體積4倍-10倍量的10％-30％的硫酸浸取2h-24h得到酸浸秸稈，將多余的硫酸放出再利用；

2)第一級化學(xué)催化水解反應(yīng)：將步驟1)制備所得的酸浸秸稈輸入第一級水解罐中，進(jìn)行第一級化學(xué)催化水解，向第一級水解罐中通入蒸汽，第一級水解罐中的溫度控制在100℃-200℃，壓力控制在0.1MPa-1.6MPa，水解時(shí)間為2h-8h，冷凝反應(yīng)產(chǎn)生的氣相，得到糠醛、甲基糠醛和醋酸的混合物，所得混合物經(jīng)蒸餾分離出醋酸，所得醋酸用石灰水溶液中和得到醋酸鈣溶液，該醋酸鈣溶液經(jīng)過濾、濃縮、結(jié)晶、離心分離和干燥得結(jié)晶醋酸鈣；所得混合物經(jīng)精餾分出糠醛和甲基糠醛；反應(yīng)產(chǎn)生的固相為第一級水解渣，所得第一級水解渣質(zhì)量的50％用于熱解氣化爐產(chǎn)燃料氣供鍋爐燃料，用于發(fā)電，實(shí)現(xiàn)自供電源和蒸汽源，產(chǎn)生的草木灰，用于肥料添加劑以中和肥料的酸性物質(zhì)和增加肥料中的鉀肥成分；

3)第二級化學(xué)催化水解反應(yīng)：將步驟2)所得的第一級水解渣剩余的50％輸入到第二級水解罐中，進(jìn)行第二級化學(xué)催化水解，水解溫度為150℃-250℃，水解壓力為1MPa-2MPa，水解時(shí)間為1h-6h，反應(yīng)產(chǎn)生氣相、液相和固相，氣相為含醋酸的尾氣，該含醋酸的尾氣用石灰乳吸收中和生成醋酸鈣溶液，該醋酸鈣溶液經(jīng)冷凝、濃縮、結(jié)晶和干燥得結(jié)晶醋酸鈣，液相中含水溶性有機(jī)碳類，經(jīng)濃縮和結(jié)晶得固體粉末狀速溶性肥料，固相為第二級水解渣；

4)第三級化學(xué)催化水解反應(yīng)：將步驟3)所得的第二級水解渣輸入到第三級水解罐中，進(jìn)行第三級化學(xué)催化水解，水解溫度為200℃-350℃，水解壓力為1.5MPa-3.0MPa，水解反應(yīng)時(shí)間為1h-6h，水解產(chǎn)物為氣相、液相和固相，氣相含甲酸，用石灰乳吸收，中和生成甲酸鈣溶液，該甲酸鈣溶液經(jīng)過濾、濃縮、結(jié)晶、離心分離和干燥得結(jié)晶甲酸鈣，液相含水溶性黃腐酸，經(jīng)過濾、濃縮、噴霧、干燥和脫水得粉末狀黃腐酸，固相為未水解的木質(zhì)素，該木質(zhì)素加功能菌制成復(fù)合微生物肥料。