一種使生物製漿工業化連續生產的方法
2023-10-05 04:06:09
一種使生物製漿工業化連續生產的方法
【專利摘要】本發明屬於生物製漿領域是，一種使生物製漿工業化連續生產的方法。本發明的目的是為了解決生物製漿法轉化為工業化生產的過程中遇到了難以突破的瓶頸——白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素的時間太長，在工業化生產過程中無法連續生產，效率太低，性價比倒掛，工廠無法採用。使生物製漿替代化學製漿目前仍走不出實驗室的難題。本發明申請的一種使生物製漿工業化連續生產的方法可很好地突破這一至今尚未突破的瓶頸，解決了生物製漿替代化學製漿走不出實驗室的難題，該法可有效去除70％～80％的木質素、水解40％～60％的半纖維素，保留95％的纖維素。是清潔的生物製漿法走向工業化替代嚴重汙染環境的傳統製漿法、化學製漿法的有效方法。
【專利說明】一種使生物製漿工業化連續生產的方法
[0001]【技術領域】本發明屬於生物製漿領域，是一種使生物製漿工業化連續生產的方法。【背景技術】
[0002]以生物製漿方法替代傳統的製漿方法或化學製漿方法，解決生產過程中廢水、廢氣、廢渣嚴重汙染環境的問題，是長期以來世界各國都在積極研究探索的課題。國內外研究以白腐菌為主製取木漿纖維的實驗室研究已取得成功的經驗。如:2005-7-28中國自動化網「白腐菌在製漿造紙工藝中的應用」 一文中談到:國內外研究以白腐菌為主製取木漿纖維的實驗室研究已取得成功的經驗，製漿造紙工業的廢液由於含有毒.致突變、難降解的有機氯化物而日益受到高度的重視。白腐菌具有能降解木質素和變性木質素的活酶系統，能將漂白廢水中的有機氯化物轉變成無機氯和二氧化碳，並破壞發色基團組織和結構，降低漂白廢水中的總有機氯化物、B0D、C0D和色度。白腐菌除了可以降解廢水中的木質素，還可以降解廢水中異生物質，減輕造紙廢水對環境的汙染，具有很高的應用價值。2010-09-15中紙在線「白腐菌——製漿造紙行業未來之星」 一文中也談到:由於白腐菌特有的降解木質素的功能，在原料預處理、生物漂白、廢水處理和生物製漿等各個環節的應用都得到了重視，並且實驗室階段研究已取得了顯著成效。但是，白腐菌在大規模生產中應用還存在很多問題:處理效率低、周期長、連續化培養生產各種白腐菌的生物反應器尚待進一步研究和完善。2011-11-9中國紙業網也在「生物技術在製漿造紙中應用與研究進展」一文對此問題進行了論述……但是如何縮短處理周期，提高處理效率仍然是一個亟需解決的問題。因此，研究如何處理效率高的生物反應器必將引起汙染嚴重的傳統製漿工藝的較大改革。20世紀90年代末，日本神戶制鋼所應用白腐菌在常溫常壓下分解木材成功制出優質紙漿。選定適宜溫度，可以分解出80% 的木質素，比一般化學製漿法成本降低了 50%。這種白腐菌對木質素的脫除分解率極高，而對紙漿纖維中的纖維素分解極少，這樣可使紙漿得率高達60%，超過化學法得漿率的50%。據此計算，木材的消耗量可節約I / 9。此種製漿方法將是對傳統製漿方法的巨大挑戰。利用白腐菌可以降解木質素、半纖維素和纖維素的特性，白腐菌在製漿造紙各個環節的應用都得到了很廣泛的研究，但是利用白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)直接製漿卻鮮見報導。應用白腐菌或其他可以分解木質素的任何菌類直接處理原料製漿應該是一個新的研究方向。2011年以前一些學者和研究者的結論..「白腐菌分解木質素能力較強，能有效地選擇性的分解植物纖維中的木質素。生物法處理條件溫和、能耗低、無汙染，但周期太長，」 「處理效率低，周期長，連續化培養生產各種白腐菌的生物反應器尚待進一步研究和完善」…隨著這些研究的深入，必將引起汙染嚴重的傳統製漿工藝的較大改革。
[0003]本發明的目的是為了解決生物製漿法轉化為工業化生產的過程中遇到了難以突破的瓶頸一白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素的時間太長，在工業化生產過程中無法連續生產，效率太低，性價比倒掛，工廠無法採用，使生物製漿替代化學製漿目前仍走不出實驗室的難題。本專利申請的生物製漿工業化連續生產的方法可很好地突破這一至今尚未突破的瓶頸，解決了生物製漿替代化學製漿走不出實驗室的難題，該法可有效去除70 %~80 %的木質素、水解40 %~60 %的半纖維素，保留95 %的纖維素。是清潔的生物製漿法走向工業化，替代嚴重汙染環境的傳統製漿、化學製漿法的有效方法。
【發明內容】
[0004]以生物製漿工業化生產方法替代傳統製漿、化學製漿的方法，解決:在工業化生產過程中無法連續生產，效率太低，性價比倒掛，工廠無法採用。使生物製漿替代化學製漿目前仍走不出實驗室的難題。本專利申請的生物製漿工業化連續生產的方法可很好地解決這一難以突破的瓶頸，現就這種生物製漿工業化連續生產的方法說明如下:
[0005]1.先在工廠的製漿車間建一可以使生物製漿工業化連續生產的生物分解裝置，裝置如附圖1所示:該裝置為內徑0.5~5米，長5~30米的筒、洞狀的碳鋼或不鏽鋼裝置(也可選用耐溫耐磨的厚塑料板材、磚混、水泥等材料製成，只要內部光滑即可)，①.該裝置平裝時，底部為長方形平底狀，上部或整體內形為洞形狀或類似洞形狀。在該裝置為長
方形平底狀的底部或洞狀裝置中安裝輸送物料的裝備(如傳送帶、鬥車類......)'?.如
因安裝生物分解裝置的地點面積或地貌不宜平裝，進出料口高低相差30度以上或90度垂直安裝時，分解裝置內形為筒形狀或類似筒形狀，分解裝置中的輸送物料裝備則宜採用適合分解裝置內徑的移動刮板式(如鏈條刮板式)輸送物料裝備或其它類型合適的輸送物料裝備。③.生物分解裝置使用時，調節分解裝置中載料輸送物料裝備的運料速度快慢，來決定被分解的物料在分解裝置中的停留時間。以物料進入分解裝置到出料口白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)可以正好分解完木質素為準。④.生物分解裝置的大小以工廠設計的生產規模大小而定。⑤.該生物分解裝置的主要特徵為:在內形為筒、洞形狀或類筒、洞形狀的碳鋼或不鏽鋼裝置中(也可選用耐溫耐磨的厚塑料板材、磚混、水泥等材料製成，只要內部光滑即可)，裝配加熱裝備，保證裝置內部的環境溫度保持在10~55°C左右，另外在本裝置的進料口內裝配加水噴淋及接菌種裝備，此噴淋裝備能根據進料速度的快慢，自動調節加熱加水量的大小。安裝物料溫度、溼度的檢測裝置，與自動控制儀器連接，以自行調節分解裝置中的溼度、溫度。當物料由輸送設備送入該生物分解裝置後，完成給物料加水加溫及接菌種的過程，使其在自動控制設備的監控、調節下，物料的水份含量達到10~85%左右，物料溫度達到10~55°C左右，為上述菌類創造一個優越的分解木質素的環境。用輸送物料裝置速度的快慢控制物料通過該分解裝置中的通過及停留的時間，保證上述菌類充分分解木質素，使木材、秸杆類物料(製漿原料)經過該生物分解裝置後，在下道工序中能完整分離纖維素，順利的進入篩漿工藝。(見附圖1.生物分解裝置示意圖及說明)
[0006]上述製作該生物分解裝置的材料包括塑料、玻璃、玻璃鋼製品、木材、鋼材、水泥、磚混、鋼筋結構網架、模板……及一切可以成型的材料。
[0007]2.生物分解裝置即可以附圖2所示建多個獨立的生物分解室、池或場地(每個的容積大小以工廠設計的日生產規模大小而定)。如採用露天場地堆放式，氣溫低時可在其物料上覆蓋保溫物如塑料膜、篷布…以增加料溫，利於白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素。獨立的生物分解室池或場地數量以3-7個以上為宜。太少被分解的物料在分解室或場地中的停留時間太短，白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素不完全影響提取纖維素的質量、數量。太多則佔地面積太大。該設施建成後是這樣實施技術方案的:每天將生產所需物料(製漿原料)裝入一個分解室、池或場地待三天後出料送入下一工序使用，第二天將生產所需物料(製漿原料)裝入第二個分解室池或場地待三天後出料送入下一工序使用……每天均有新物料(製漿原料)裝入前邊已出過料空出的分解室、池或場地，亦有被白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)正好分解完木質素的物料(製漿料)出料，送入下一生產工序使用，……如此循環不已。這樣，就完美完成了生物製漿工業化連續生產的工藝。既滿足了白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素所需的時間，又解決了工業化生產過程中怎樣連續生產，效率低的問題，工廠在同一時間的產量提高了，效益上去了，就樂於採用生物製漿替代化學製漿，同時提高了產品的質量和數量，又解決生產過程中廢水、廢氣、廢渣嚴重汙染環境的大問題。
[0008]3.把1.2.所述的工藝設施放入工廠的原料儲存庫或場地，合理布局即可大面積節約工廠用地。亦可在工廠的原料儲存庫或場地內隔斷或劃分若干個單元的生物分解區。
[0009]4.把2.所述的生物分解裝置工藝設施分解為單個獨立的生物分解室、池或場地放在工廠內外的任何合適地點，根據具體地形地貌的不同特點，變化組合為任意的形式。只要符合生產工藝要求，便利生產即可
[0010]5.可根據廠區地形地貌具體情況具體設計設置任意形狀的單個獨立的生物分解室、池或場地任意組建成生物分解物料的車間或場所，只要符合生產工藝要求，便利生產即 可。
[0011]上述1.2.3.4.5.所述的建造、製作該生物分解裝置的材料包括塑料、玻璃、玻璃鋼製品、木材、鋼材、水泥、磚混、鋼筋結構網架、模板……及一切可以成型的建築材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]如附圖2.所示，與附圖1.所示的不同之處在於:圖1所示生物分解裝置，裝置中裝有輸送物料的裝備A，只有一個分解空間(洞、筒形)；是對應本說明書使生物製漿工業化連續生產的裝置類形的示意圖。
[0013]而如附圖2.所示，設施中則無輸送物料的裝備A，卻需有數個分解空間(室、池、場)；是對應本說明書、使生物製漿工業化連續生產的設施多種形式組合中的集中一類形的示意圖。
[0014]從附圖1可看出，生物分解裝置底部為長方形平底狀，上部或整體內形為筒、洞形狀或類筒、洞形狀。在該裝置為長方形的底部或筒、洞形狀(類筒、洞形狀)裝置中安裝輸
送物料(製漿原料)的裝備A(如傳送帶、鬥車類......)。在本裝置進料口端B的I米
左右處裝配加熱、加水噴淋及接菌種裝備E(如熱水、氣管，噴淋器，太陽能熱源，微波發生器...，菌種噴撒器，...)，在進料口 2米左右處，安裝物料溫度、溼度的檢測裝備G (溫、溼度計、檢測器...)。物料溫度、溼度的檢測裝備G，加水、加熱及接菌種裝備E通過聯接電纜F與與自動控制儀器C、D(自動控制儀、器、計算機...)連接，以自動調節分解裝置中的溼度、溫度。當物料(製漿原料)從本裝置進料口B端由輸送裝備A送入該生物分解裝置後，在I~2米處由加水、加溫及接菌種裝備E完成給物料加水、加溫、接菌種的過程，使其在自動控制裝備的監控、調節下，物料的水份含量達到25~85%左右，物料溫度達到15~55°C左右，為白腐菌或其他可用菌創造一個優越的分解木質素的環境。根據觀察窗R觀測的物料分解情況，由控制面板L控制驅動輪K速度的快慢，以控制物料通過該分解裝置中的通過及停留的時間，保證白腐菌或其他可用菌充分分解木質素，使物料(製漿原料)經該生物分解裝置後，從該生物分解裝置的出料口 J出料，進入下道工序中能完整分離纖維素，順利完成篩漿工藝。
[0015]從附圖2可看出，圖中數字所標的I~14為14個隔開的、獨立的生物分解室、池或場地；C、D為自動控制裝備，E為分布在各個獨立的生物分解室、池或場地的加熱、加水、噴淋、噴撒、接菌種裝備，G為物料溫度、溼度的檢測裝備、F為聯接電纜。E、G通過聯接電纜F與C、D自動控制裝備連接，以據情調節各個獨立的生物分解室、池或場地的溫、溼度；各個獨立的生物分解室、池或場地均設置溫度、溼度計和觀察窗R，以隨時觀察、了解、調節各個獨立的生物分解室、池或場地的物料生物分解狀況。B、J進出料口為同一進出口。從附圖所示中可看出該生物分解裝置是有單個獨立的生物分解室、池或場地組合排列為該形狀的車間，除方便集中生產和管理外，還可以節約大量建築及設施費用。該車間也可以因地制宜總體組合為園形、方形、長方形……任何形狀。
【具體實施方式】 [0016]例1.在工廠的製漿車間按附圖所示及其詳細說明建一生物分解裝置。以所使用菌種的性能要求，調節分解裝置中載料傳送裝備A的運料快慢速度決定被分解的物料在分解裝置中的停留時間。以物料進入分解裝置到出料口，白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)正好分解完木質素為準。生物分解裝置的大小以工廠設計的生產規模大小而定。
[0017]本發明的生物分解裝置是這樣設置的:(見附圖1及其詳細說明)在工廠的製漿車間或其它合適地點按附圖1所示及其詳細說明，用不鏽鋼或其它任一可成型材料先建制一個直徑0.5~5米、長度2~30米的洞形狀裝置，在該裝置為長方形的底部安裝輸送物料的裝備A(如傳送帶、鬥車...)。在本裝置進料口端B的I米左右處裝配加水、加熱及接菌種、噴淋噴撒裝備E(如熱水、氣管、噴淋器、太陽能熱源、微波發生器...、菌種噴撒器、...),在進料口 2米左右處，安裝物料溫度、溼度的檢測裝備G (如溫、溼度計、檢測器...)，物料溫度、溼度的檢測裝備G通過聯接電纜F與自動控制裝備C、D (如自動控制儀、器、計算機...)連接，以自動調節分解裝置中的溼度、溫度。當物料(製漿原料)從本裝置進料口 B端由輸送裝備A送入該生物分解裝置後，在I~2米處由加水、加溫及接菌種的噴淋噴撒裝備E完成給物料(製漿原料)加水、加溫及接菌種的過程，使其在自動控制裝備的監控、調節下，物料的水份含量達到25~85%左右，物料溫度達到15~55°C左右，為白腐菌或其他可用菌創造一個優越的分解木質素的環境。根據觀察窗R觀測的物料分解情況，由控制面板L控制驅動輪K速度的快慢，以控制物料通過該分解裝置中的通過及停留的時間，保證白腐菌或其他可用菌充分分解木質素，使物料經該生物分解裝置後，從該生物分解裝置的出料口 J出料，進入下道工序中能完整分離纖維素，順利完成篩漿工藝。
[0018]例2.在工廠的製漿車間或其它合適地點按附圖1所示及其詳細說明，用不鏽鋼或其它任一可成型材料先建制一個直徑0.5米以上、長度2~30米的筒形狀(類筒形狀)裝置，在該裝置中安裝輸送物料的裝備A (如鏈條刮板式輸送鏈、帶)。在本裝置進料口端B的I米左右處裝配加水、加溫及接菌種的噴淋噴撒裝備E(如熱水、氣管、噴淋器、太陽能熱源、微波發生器...、菌種噴撒器、...)，在進料口 2米左右處，安裝物料溫度、溼度的檢測裝備G(如溫、溼度計、檢測器...)，物料溫度、溼度的檢測裝備G通過聯接電纜F與自動控制裝備C、D(如自動控制儀、器、計算機...)連接，以自動調節分解裝置中的溼度、溫度。當物料(製漿原料)從本裝置進料口 B端由輸送裝備A送入該生物分解裝置後，在I~2米處由加水、加溫及接菌種的噴淋噴撒裝備E完成給物料加水加溫及接菌種的過程，使其在自動控制裝備的監控、調節下，物料的水份含量達到25~85%左右，物料溫度達到15~55°C左右，為白腐菌或其他可用菌創造一個優越的分解木質素的環境。根據觀察窗R觀測的物料分解情況，由控制面板L控制驅動輪K速度的快慢，以控制物料通過該分解裝置中的通過及停留的時間，保證白腐菌或其他可用菌充分分解木質素，使物料經該生物分解裝置後，從該生物分解裝置的出料口 J出料，進入下道工序中能完整分離纖維素，順利完成篩漿工藝。
[0019]以上例I的生物分解裝置為平裝，佔地面積較大；例2的生物分解裝置為豎裝，適宜進出料口高低相差30度以上或90度垂直安裝，適合山坡地面或平地垂直安裝，佔地面積較小。
[0020]把所述的生物分解裝置、工藝放入工廠的原料儲存庫或場地，合理布局即可大面積節約工廠用地。
[0021]例3.生物分解設施即可以附圖2所示建多個獨立的生物分解室、池或場地(每個的容積大小以工廠設計的日生產規模大小而定)。如採用露天場地堆放式，氣溫低時可在其物料上覆蓋保溫物如塑料膜、篷布…以增加料溫，利於白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素。獨立的生物分解室池或場地數量以3-7個以上為宜。太少被分解的物料在分解室或場地中的停留時間太短，白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素不完全影響提取纖維素的質量、數量。太多則佔地面積太大。參考附圖2，建I~14個隔開的、獨立的生物分解室、池或場地；每個獨立的生物分解室、池或場地安裝加熱、加水、噴淋、噴撒、接菌種裝備E，物料溫度、溼度的檢測裝備G，E、G通過聯接電纜F與C、D自動控制裝備連接 以據情調節各個獨立的生物分解室、池或場地的溫、溼度；各個獨立的生物分解室、池或場地均設置觀察窗R，以隨時觀察、了解、調節各個獨立的生物分解室、池或場地的物料生物分解狀況。B、J進出料口為同一進出口。該生物分解設施是有單個獨立的生物分解室、池或場地組合排列為該形狀的車間，除方便集中生產和管理外，還可以節約大量建築及設施費用。該車間也可以因地制宜總體組合為園形、方形、長方形……任何形狀。
[0022]該設施建成後是這樣實施技術方案的:每天將生產所需物料(製漿原料)裝入一個分解室、池或場地待三天後出料送入下一工序使用，第二天將生產所需物料(製漿原料)裝入第二個分解室池或場地待三天後出料送入下一工序使用……每天均有新物料(製漿原料)裝入前邊已出過料空出的分解室、池或場地，亦有被白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)正好分解完木質素的物料(製漿料)出料，送入下一生產工序使用，……如此循環不已。這樣，就完美完成了生物製漿工業化連續生產的工藝。既滿足了白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)分解木質素所需的時間，又解決了工業化生產過程中怎樣連續生產，效率低的問題，工廠在同一時間的產量提高了，效益上去了，就樂於採用生物製漿替代化學製漿，同時提高了產品的質量和數量，又解決生產過程中廢水、廢氣、廢渣嚴重汙染環境的大問題。
[0023]例4.把1.2.所述的生物分解裝置工藝設施放入工廠的原料儲存庫或場地，合理布局即可大面積節約工廠用地。亦可在工廠的原料儲存庫或場地內隔斷或劃分若干個單元的生物分解區。
[0024]例5.把例3所述的生物分解工藝設施分解為單個獨立的生物分解室、池或場地放在工廠內外的任何合適地點，根據具體地形地貌的不同特點，變化組合為其它任意形狀、形式。只要符合生產工藝要求，便利生產即可。
[0025]例6.可根據廠區地形地貌具體情況具體設計設置任意形狀的單個獨立的生物分解室或場地任意組建成生物分解物料的車間或場所，只要符合生產工藝要求，便利生產即可。
【權利要求】
1.一種使生物製漿工業化連續生產的方法，其特徵在於該方法應用的裝置可平裝或豎裝及改變為一種設施方式實施，可靈活多變，對環境適應性強；該裝置平裝時，底部為長方形平底狀，上部或整體內形為洞形狀或類似洞形狀，裝置中安裝輸送物料的裝備A(如傳送帶、鬥車類......);進出料口高低相差30度以上或90度垂直安裝時，分解裝置內形為筒形狀或類似筒形狀，分解裝置中則宜採用不同類型的輸送物料裝備A(如鏈條刮板式輸送裝備或適合分解裝置內徑的其它類型的輸送物料裝備)；當製漿原料經輸送物料裝備帶動從裝置中通過後即完成了生物分解過程，即可進入下一工序使用。
2.如權利要求1所述的一種使生物製漿工業化連續生產的方法所應用的裝置，其特徵在於:生物分解裝置中裝有加熱、加水、接菌種裝備E，物料溫度、溼度的檢測裝備G，自動控制裝備C、D，觀察窗R，控制面板L，控制驅動輪K，(因E、G、C、D類裝備市場上種類繁多，作用一樣，可據情選購安裝使用，這裡就不一一指明了)；其特徵還在於:加熱、加水、接菌種裝備E及輸送物料裝備A可人工控制或由自動控制裝備C、D自動調節控制。
3.如權利要求1所述的一種使生物製漿工業化連續生產的方法所應用的裝置可改變為一種設施方式實施，其特徵在於:建成多個獨立生物分解室、池或場地，形狀、大小可因地制宜，可集中一個地點建或分散數個地點建，數量以2~7個以上為宜，每個室中均裝有:加熱、加水、接菌種裝備E，製漿料溫度、溼度的檢測裝備G，自動控制裝備C、D，觀察窗R ;連續生產的方法為:每天將生產所需製漿原料裝入一個分解室、池或場地待三天後出料送入下一工序使用，第二天將生產所需製漿原料裝入第二個分解室、池或場地待三天後出料送 入下一工序使用......這樣，每天均有製漿原料裝入先前已出過料空出的分解室、池或場地，亦有被白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)正好分解完木質素的製漿料出料送入下一生產工序使用......如此循環不已；這樣就完美完成了生物製漿工業化連續生產的工藝。
4.如權利要求1所述的一種使生物製漿工業化連續生產的方法所應用的裝置可改變為一種設施方式實施，其特徵在於:把工藝設施放入工廠的原料儲存庫或場地，合理布局即可大面積節約工廠用地，亦可在工廠的原料儲存庫或場地內隔斷或劃分若干個單元的生物分解區。
5.如權利要求1所述的一種使生物製漿工業化連續生產的方法所應用的裝置可改變為一種設施方式實施，其特徵在於:可根據廠區地形地貌具體情況具體設計設置任意形狀的單個獨立的生物分解室或場地任意組建成生物分解物料的車間或場所，只要符合生產工藝要求，便利生產即可。
【文檔編號】D21C5/00GK104018384SQ201310499626
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2012年10月15日
【發明者】王福朝, 王昭亮, 張伾山, 王昭輝, 黃志策, 王紅玉, 梁大清 申請人:河南豐利達高科技有限公司, 王福朝