[發(fā)明專利]秸稈組分分離及秸稈組分全利用的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410433506.1
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104404803A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹吉祥
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南米鐸碳新能源科技有限公司
• 主分類號: D21B1/36
• 分類號: D21B1/36;C08B37/14;C08H7/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張貴賓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及秸稈綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種秸稈組分分離及秸稈組分全利用的方法。

背景技術(shù)

農(nóng)作物生長周期短、產(chǎn)量大，作為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的秸稈是一類取之不盡的可再生天然資源。生物質(zhì)資源不僅具有可再生性，而且具有良好的生物相容性以及可生物降解性。目前秸稈多被整體利用，如秸稈發(fā)電、秸稈焚燒、秸稈造乙醇等，附加值低，只有靠國家財政補貼才能維持，因此使得秸稈的利用受到限制。

所述秸稈，包括小麥、玉米、水稻、棉花、高粱、大豆、花生等農(nóng)作物及苜蓿、沙打旺等牧草收獲子實后的莖、葉、皮（殼）等以及蘆葦?shù)人参铩?/p>

一般秸稈主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成，其中纖維素含量最大，纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為40%，木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為25%，半纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為20%；秸稈中還有質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%的礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)等。秸稈中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三組分之間通過化學(xué)鍵及氫鍵等復(fù)雜的化學(xué)和非化學(xué)鍵作用形成復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)，難于分離利用；半纖維素比較容易與秸稈中其它組份分離；而纖維素與木質(zhì)素的分離一直是行業(yè)內(nèi)的技術(shù)難題。

近幾年來圍繞秸稈的組分分離及其高附加值應(yīng)用，國內(nèi)外開展了大量研究工作。公開號為“CN?101463091?A”的發(fā)明專利公開了一種秸稈羧甲基化組分分離及制備羧甲基纖維素的方法。在汽爆秸稈料中加入乙醇作為反應(yīng)介質(zhì)，在氫氧化鈉和氯乙酸鈉存在的條件下進(jìn)行羧甲基化反應(yīng)，得到含羧甲基纖維素、羧甲基化半纖維素和羧甲基化木質(zhì)素的固體。將固體用水潤濕，加入鹽酸沉淀，再加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，離心收集上清與沉淀。用乙醇洗滌上清產(chǎn)生沉淀，進(jìn)行抽濾得到的沉淀為羧甲基纖維素鈉。離心后的沉淀部分是羧甲基化的半纖維素和木質(zhì)素。對這部分沉淀進(jìn)行溶劑抽提，溶于溶劑的為羧甲基化的木質(zhì)素，剩余的為羧甲基化的半纖維素。但是目前這些工藝仍然存在環(huán)保、不能將組分徹底分離、成本高、得到的組分均為羧甲基化組分而不是純組分（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）等問題。

授權(quán)公告號為“CN?101148830?B”的發(fā)明專利公開了一種對植物秸稈進(jìn)行汽爆-微波耦合處理分離秸稈組分的方法，步驟如下：將植物秸稈進(jìn)行蒸汽爆破處理后，加40~60℃溫水潤漲洗滌，洗滌液靜置沉淀獲得半纖維素；將水洗后的汽爆秸稈脫水至含水量為3~5ml/g，再加甘油混勻后，進(jìn)行間歇性微波處理；處理完畢，加熱水保溫攪拌溶解30~90min；用40~60℃水洗滌過濾3~5次，濾餅為粗纖維；濾液經(jīng)過靜置沉淀獲得木質(zhì)素。該分離工藝復(fù)雜，水洗后再脫水耗費大量能源；另外，該方法用到微波處理，微波危害操作人員的身體健康。

目前對秸稈的利用率還比較低，提取物得率低、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重，因此開發(fā)一種無污染、對秸稈利用率高的工藝方法意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補以上不足，本發(fā)明提供了一種工藝簡單、成本低、環(huán)保并可將各組分徹底分離的秸稈組分分離及秸稈組分全利用的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種秸稈組分分離及秸稈組分全利用的方法，包括以下步驟：

1）半纖維素的提取

將經(jīng)預(yù)處理的秸稈置于汽爆分離機中，向所述汽爆分離機中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~10%的堿液，封閉所述分離機并通入蒸汽，對秸稈進(jìn)行第一次汽爆分離；所述第一次汽爆分離的條件為：溫度20~200℃、壓力0.1~2MPa、時間5~60min；所述第一次汽爆分離完畢后，對噴放出的物料進(jìn)行壓濾，壓濾后所得第一清液即為半纖維素粗液，收集第一固渣；

2）纖維素與木質(zhì)素的提取

將步驟1）所得第一固渣置于汽爆分離機中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~25%的堿液，封閉汽爆分離機并通入蒸汽，對步驟1）所得第一固渣進(jìn)行第二次汽爆分離；所述第二次汽爆分離的條件為：溫度80~260℃、壓力0.4~2.5MPa、時間5~200min；所述第二次汽爆分離完畢后，對噴放出的物料進(jìn)行壓濾，壓濾后所得第二清液即為木質(zhì)素粗液，壓濾后所得第二固渣為粗纖維素。

所述的秸稈預(yù)處理包括對秸稈進(jìn)行切割、除塵、水洗。

所述的汽爆分離機即為用于蒸汽爆破（即，所述的汽爆分離）秸稈的設(shè)備，任何可以用來進(jìn)行蒸汽爆破的設(shè)備均可稱為本發(fā)明中的汽爆分離機，如汽爆罐。

優(yōu)選的，還包括各組分的純化過程：

a半纖維素的純化

對步驟1）所得的半纖維素粗液進(jìn)行水洗，然后采用微濾機過濾，向所得透過液中加入酒精，產(chǎn)生沉淀，沉淀不再增加時停止加入酒精，所得沉淀即為純化的半纖維素；

b纖維素的純化