[發明專利]一種植物纖維素和木質素混合物硝酯化制備燃料的方法

有效

• 申請號: 201811213944.1
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109504487B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 梅萬倫
• 申請（專利權）人: 梅萬倫
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

本發明提供了一種植物纖維素和木質素混合物硝酯化制備燃料的方法，其包括以下步驟：(1)對植物原料進行預處理；(2)對步驟(1)所得物經沉淀過濾、干燥得到纖維素和木粉的混合料；(3)硝酯化反應：將混合料加入混酸中進行硝酯化反應，硝酯化反應的溫度為25℃～58℃，反應時間為5min～3h；(4)經過后續安定處理、沉淀洗滌，得到硝化纖維素混合酯燃料。本發明采用硝酯化技術對植物混合原料進行處理，使植物纖維素混合料中所含的能量元素C、H、O、N等的摩爾原子數比例發生變化，硝化以后重組的元素能實現氧平衡，在一定的壓力、溫度、濕度、粒度條件下，點火后平行層有規律穩定的無空氣燃燒，轉換為熱量和氣體能量。

技術領域

本發明屬于硝化纖維素燃料的制備技術領域，具體涉及一種植物纖維素和木質素混合物硝酯化制備燃料的方法。

背景技術

纖維素在自然界中易于種植獲得，農作物秸稈，林業木材中富含豐富的纖維素；硝化纖維素，又稱硝化棉或纖維素硝酸酯，是纖維素與硝酸反應的產物，其是一種含能化工材料，被廣泛地用于火藥、炸藥和火箭推進劑、漆、賽璐珞制品領域。用這種材料制造的火藥燃燒時沒有煙霧，因此又名無煙藥，對環境污染小。目前，國內外的硝化纖維素生產主要以精制棉為原材料，其是將棉花通過精制加工后再與硝酸和硫酸的混合酸發生化學反應，再經過一系列的后處理工序加工而得。由于精制棉生產硝化纖維素成本較高，且棉花產量有限，因此，尋找可替代精制棉的植物纖維素經過硝酯化制成燃料的工作已經開展并取得一定成效，植物原料、農作物秸稈等富含豐富的纖維素、木質素、果膠質、樹膠質和非纖維素糖，但是其需要復雜的預加工過程，提取純度高、蒸煮堿洗、漂白為優質的纖維素才可經硝化反應獲得安定性好、燃速快、比沖效率高的硝化纖維素。而由于植物組織中纖維素與木質素往往緊密的交織在一起，很難進行徹底分離，雖然對纖維素的分離、提取工藝進行了大量研究，但是受提取方法的限制，制取纖維時的預處理工序依然復雜繁多，除纖維素以外的其它部分能量物質沒有得到利用，成為有害并難以處理的物質。

另一方面，傳統的硝-硫混酸硝化體系，硫酸的裂解作用造成酯化產物的黏度降低甚至纖維形態的破壞，沖洗與安定處理消耗大量的水和能源，還產生大量的廢水和廢氣，對環境造成極大的污染；產物為防止熱分解，延長保質期限需要添加相應的原料和工藝并降低了能量，不能滿足綠色制造、大規模用于能源領域作燃料的功能。

因此，尋求一種能夠直接對纖維素混合原料進行硝化的方法，可以將植物組織中的纖維素、木質素一并進行硝酯化來獲取硝酯化燃料，且能夠獲得產品性能好、粘度穩定性高、安定性好的燃料，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述技術問題，而提供一種植物混合纖維素硝酯化燃料的制備方法，本發明提供的方法采用硝酯化技術對植物混合原料進行處理，使植物纖維素混合料中所含的能量元素C、H、O、N等的原子量比例發生變化，重組以后的元素能實現氧平衡，在一定的壓力、溫度、濕度下在無空氣條件下，平行層規律穩定燃燒轉換為熱量和氣體能量，很好實現了無空氣燃燒。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為，一種植物混合纖維素硝酯化燃料的制備方法，包括以下步驟：

(1)植物原料預處理：將植物原料清洗涼干后進行剪切研磨，得到粒度為0.0374mm～0.300mm≥50％的植物纖維粉料，然后對植物纖維粉料進行水洗分篩、脫水，按不同原料大小選擇性進行蒸煮或微波輻射處理；

(2)制備混合料：將步驟(1)預處理后所得物經沉淀過濾、干燥得到纖維素和木粉的混合料，所述混合料的平均密度為320kg/m³-510kg/m³；