以農作物秸稈生產乙醇的殘留物為原料生產木質素磺酸鈉的方法
2023-04-27 01:52:46 1
專利名稱：以農作物秸稈生產乙醇的殘留物為原料生產木質素磺酸鈉的方法
技術領域：
本發明屬於生物能源和資源綜合利用領域。涉及農作物秸杆生產乙醇的殘留物的資源綜合利用，具體涉及以其為原料生產木質素磺酸鈉的方法。
背景技術：
目前全球石油資源日益短缺，尋找石油的替代資源已成為緊要任務，以農作物秸杆為代表的生物質資源生產乙醇將是解決當前面臨的資源與環境雙重壓力的有效途徑。農作物秸杆屬可再生資源，我國農作物秸杆年產量為7億噸左右。發展經濟、高效、環保的農作物秸杆生產乙醇技術已成為世界生物能源科技發展的戰略制高點。萬噸農作物秸杆乙醇生產裝置，每年消耗農作物秸杆約6. 5萬噸，不僅能有效解決秸杆焚燒問題， 還能為農民增加1300多萬元的收入，同時還避免了以糧食為原料生產乙醇所帶來的「與人爭食」的弊端。兼得經濟、生態、社會多重效益，是全面可持續發展的必然要求。
利用農作物秸杆生產乙醇，已有大量的文獻報導及發明專利，且已進入規模化生產階段，已有多條I萬噸/年的農作物秸杆乙醇生產線正常運轉。隨著農作物秸杆乙醇的產業化、規模化，其廢水、廢渣對環境的危害將不亞於製漿造紙廢水，其廢水、廢渣的處理已成為一個迫切需要解決的問題。農作物秸杆主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。半纖維素是由幾種不同類型的單糖構成的異質多聚體，這些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。木質素是以苯丙燒為基本架構的複雜天然聞分子化合物，通過改性可製成用途廣泛的表面活性劑。在自然界中，木質素的數量僅次於纖維素和甲殼素，是大自然賦予人類的寶貴資源，而針對木質素產品的開發應用研究則相對比較落後，在資源短缺的今天，對木質素進行研究、開發、應用，對國民經濟和社會發展具有深遠的戰略意義。目前進入環境的木質素主要有兩類一是木材水解工業產生的木質素，數量較少； 二是造紙工業產生的木質素，主要存在於造紙黑液中。本申請人前期申請的發明專利ZL 200410060208. 9《農副產品秸杆資源化生產紙和改性木質素工藝》，在蒸煮製漿的同時，對木質素進行改性加工，賦予優良的理化特性，形成高附加值的精細化工產品。目前主要應用於混凝土減水劑、水煤漿添加劑、染料分散劑等。由於鹼法製漿造紙或亞硫酸鹽製漿造紙僅利用農作物秸杆中的纖維素，黑液中含有大量的半纖維素等糖分，致使所生產的改性木質素產品中糖分含量高。此改性木質素產品用於混凝土減水劑，由於糖分含量高，當大劑量使用時，會引起過分緩凝和引氣等問題，致使其添加量受到限制，僅能達到混凝土高效減水劑合格品要求。目前，木質素磺酸鹽類減水劑大都屬於普通型減水劑。利用農作物秸杆生產乙醇技術的推廣應用將為木質素行業開闢一條新的道路。在農作物秸杆生產乙醇過程中，秸杆經酸性水解，纖維素、半纖維素降解為以木糖、葡萄糖為主的糖類物質，用於發酵製備乙醇。殘留物主要由木質素和少量無機物構成，其含水率在90%左右。CN101748156A、CN102362029A、CN102351817A報導了將秸杆乙醇或其他生物質的纖維乙醇殘留物直接乾燥生產木質素，由於其不溶於水，表面活性差，此類產品用途不大， 限制了其產品的應用和工藝技術的推廣。CN101691537A報導了將木質纖維素乙醇預處理廢液加鹼得鹼木素用於液體地膜，此類木質素產品應用領域小，市場銷路狹窄，價位低，經濟效益不佳，目前市場上尚未見到商品木質素液體地膜產品。也有報導將其殘留物濃縮乾燥直接用於鍋爐燃燒的處理方法，但將寶貴的木質素資源作為燃料低值利用，其燃燒所產生的熱值遠遠低於濃縮乾燥所需熱值，得不償失。只有對木質素進行改性加工，賦予優良的理化特性，才能使其成為高附加值的精細化工產品，帶來可觀的經濟和社會效益。
發明內容
本發明目的在於提供一種以農作物秸杆生產乙醇的殘留物為原料生產優質木質素磺酸鈉的方法，將農作物秸杆生產乙醇的殘留物作為一種寶貴的資源加以利用，減少資源浪費，避免環境汙染，並使得到的木質素磺酸鈉各項性能指標滿足混凝土高效減水劑一等品要求。為實現上述目的，本發明技術方案具體通過以下步驟實現
1、過濾將農作物秸杆生產乙醇的殘留物進行過濾淨化；
2、蒸發濃縮將過濾後的殘留物蒸發濃縮至固含量為20-50%；
3、磺化改性加入鹼調PH值為10-14，加入磺化改性劑，在70-380°C溫度下進行磺化改性。磺化改性劑為濃硫酸、發煙硫酸、氯磺酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、甲醛中的一種或幾種；
4、噴霧乾燥經噴霧乾燥得到木質素磺酸鈉產品。所述的鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀等。每IOOOkg殘留物中，加入磺化改性劑10_80kg。所述磺化改性分磺化和磺甲基化，以亞硫酸鈉為例，其反應原理為
權利要求
1.一種以農作物秸杆生產乙醇的殘留物為原料生產木質素磺酸鈉的方法，其特徵在於通過以下步驟實現(1)、過濾將農作物秸杆生產乙醇的殘留物進行過濾淨化；(2)、蒸發濃縮將過濾後的殘留物蒸發濃縮至固含量為20-50%；(3)、磺化改性加鹼調PH值為10-14，加入磺化改性劑，在70-380°C溫度下進行磺化改性；磺化改性劑為濃硫酸、發煙硫酸、氯磺酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、甲醛中的一種或幾種；(4)、噴霧乾燥經噴霧乾燥得到木質素磺酸鈉產品。
2.根據權利要求I所述的以農作物秸杆生產乙醇的殘留物為原料生產木質素磺酸鈉的方法，其特徵在於每IOOOkg殘留物中，加入磺化改性劑10-80kg。
全文摘要
本發明公開了一種以農作物秸稈生產乙醇的殘留物為原料生產木質素磺酸鈉的工藝，屬於生物能源和資源綜合利用領域。本工藝以農作物秸稈生產乙醇的殘留物作為原料，經過濾、蒸發濃縮、磺化改性、噴霧乾燥等工藝，生產優質木質素磺酸鈉產品。使農作物秸稈資源得以充分完全利用，避免殘留物汙染環境。該方法所生產的木質素磺酸鈉產品用於混凝土減水劑，其各項性能指標達到混凝土高效減水劑一等品要求。
文檔編號C04B103/30GK102690423SQ20121020067
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者唐啟, 唐彤, 崔俊峰, 張富強, 彭志宏, 王俊, 羅亞敏, 魏繼國, 齊雲洹 申請人:河南省科學院化學研究所有限公司