[發(fā)明專利]一種預處理秸稈類原料的工藝

有效

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• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102704296A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫志明;唐波
• 申請（專利權(quán)）人: 溫志明
• 主分類號: D21C3/02
• 分類號: D21C3/02
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 盧海洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種預處理秸稈類原料的工藝。

背景技術(shù)

由于煤，石油等礦物原料在數(shù)百年后必將耗盡，而我國以糧食為原料生產(chǎn)化工原料和發(fā)酵產(chǎn)品又不可能有較大發(fā)展，加上環(huán)境污染問題日益加劇，因此，天然纖維素原料生物轉(zhuǎn)化是解決當前世界面臨的食品短缺，能源危機和環(huán)境污染問題的最有發(fā)展的方法之一。

我國天然纖維素原料2001年僅秸稈就達7億噸，資源極為豐富。但是傳統(tǒng)的物理法，化學法和熱處理方法是通過熱裂解，分餾，氧化還原降解，水解和酸解等方法將纖維素等大分子生物質(zhì)降解成低分子量的碳氫化合物，可燃氣體和液體。一般能耗高，產(chǎn)率低且過程污染較嚴重。

另外，秸稈等木質(zhì)纖維主要是由不可溶的纖維素，半纖維素和木質(zhì)素組成，其中較好利用的纖維素被較難利用的半纖維素和木質(zhì)素“包裹”。如何進行預處理可以使盡可能多的半纖維素和纖維素轉(zhuǎn)變成可溶性單糖，是問題的關(guān)鍵。現(xiàn)有的任何一種單一預處理方法（物理方法，生物降解，化學處理和蒸汽熱處理）都不能很好的同時實現(xiàn)這個目的，當前的冷卻后再采用分離設(shè)備分離的方法，存在能量消耗大，操作復雜等弊端。因此需要尋找一種既能固液分離，同時又能提高效率降低生產(chǎn)成本的預處理秸稈類原料的工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：針對上述提到的問題，提供一種操作容易、簡約能耗、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的預處理秸稈類原料的工藝。

???為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種預處理秸稈類原料的工藝，包括如下步驟：

（1）、堿法反應(yīng)；

把秸稈類原料通過物料管放入反應(yīng)容器中，關(guān)閉所有閥門，通過堿管或黑液回用管道加入質(zhì)量濃度為1—10%的堿液，使秸稈類原料完全浸泡在堿液中，反應(yīng)1~3小時后，打開反應(yīng)容器中的過濾板下方的蒸汽輸入管道，通入蒸汽，時間控制在1—3min，使反應(yīng)容器內(nèi)的物料翻動并確保過濾板上的過濾板介質(zhì)孔得到疏通，浸泡1—2h后，秸稈類原料中的木質(zhì)素溶解于堿液中，并通過黑液輸出管道排出或通過黑液回用管道使反應(yīng)液在反應(yīng)容器和黑液回用管道內(nèi)反復流動，循環(huán)使用堿液，通過上述一系列反應(yīng)后，秸稈類原料中含有的易溶解的纖維素和半纖維素先分離出來，接著，關(guān)閉黑液輸出管道，打開蒸汽輸入管道，通入蒸汽，沖散過濾板上的難溶解的纖維素和半纖維素，然后打開堿管和蒸汽輸入管道，再次通入堿液和蒸汽，進行進一步反應(yīng)，直至難溶解的纖維素和半纖維素全部分離出來；

（2）蒸煮反應(yīng)；

?????堿法反應(yīng)結(jié)束后，打開反應(yīng)容器的各蒸汽輸入管道，讓蒸汽進入反應(yīng)容器，控制蒸汽溫度為130—200℃，通入蒸汽時間為1—2h，使分離出的半纖維素轉(zhuǎn)變成木糖，使纖維素轉(zhuǎn)變成葡萄糖，同時打開黑液回用管道，蒸汽進入黑液回用管道，清洗黑液回用管道上的殘留堿液；

（3）漿料輸出；

蒸煮反應(yīng)結(jié)束后，利用反應(yīng)容器內(nèi)的壓力差，將反應(yīng)容器內(nèi)的漿料通過漿料輸出管輸出進入下步反應(yīng)，廢液通過黑液輸出管輸出，至此，整個預處理工藝完成。

所述堿液為氫氧化鈉溶液。

步驟（1）至（3）中所使用的反應(yīng)容器包括設(shè)置于反應(yīng)容器頂部的物料管和堿管，反應(yīng)容器的內(nèi)部設(shè)有多層過濾板，每層過濾板的一側(cè)上方裝有漿料輸出管，每層過濾板的另一側(cè)下方裝有蒸汽輸入管道，所述反應(yīng)容器底部設(shè)有黑液輸出管道，所述黑液輸出管道通過黑液回用管道與堿管相通。

步驟（1）至（3）中所使用的反應(yīng)容器中設(shè)置的過濾板的層數(shù)范圍為2-9層，所述過濾板上設(shè)有過濾介質(zhì)孔，所述過濾介質(zhì)孔的孔徑范圍為2μm-2cm，且上一層過濾介質(zhì)孔的孔徑大于下一層過濾介質(zhì)孔的孔徑。

本發(fā)明一種預處理秸稈類原料的工藝，在堿法反應(yīng)過程中，通過黑液回用管道回收使用反應(yīng)液時，液體的流動可以使物料和反應(yīng)液更好的接觸，可以使反應(yīng)更加的徹底，另外本發(fā)明使用的反應(yīng)容器，蒸汽輸入管道置于過濾板的下方，在蒸煮的時候可以起到攪拌的作用，使物料翻動，加速反應(yīng)的進行。反應(yīng)容器的內(nèi)部設(shè)有多層過濾板，可以使易溶解的纖維素和半纖維素先溶解于液體中，進行一步的反應(yīng)，既減少了預處理的能耗，也防止易溶解的纖維素在預處理的過程中反應(yīng)時間過程，分解成抑制劑。

???本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明多重反應(yīng)在同一個反應(yīng)器內(nèi)進行，操作簡易；反應(yīng)過程中的堿水有回用系統(tǒng)可以再次使用，減少企業(yè)成本；分離過程中無需額外固液分離設(shè)備，節(jié)約能耗。

附圖說明

????下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細敘述。

圖1為本發(fā)明秸稈類原料預處理工藝中所使用的反應(yīng)容器結(jié)構(gòu)示意圖。