可以使生物製漿工業化連續生產的方法
2023-10-05 04:01:04
專利名稱：可以使生物製漿工業化連續生產的方法
技術領域：
本發明屬於生物製漿領域，是生物製漿工業化連續生產的方法。
背景技術：
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、BOD, COD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「白腐菌一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1/9。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。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
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，現說明如下I.在工廠的製漿車間建一生物分解裝置。該裝置底部為長方形，上部為半圓形、隨園形、三角形、方形、梯形、多邊形……均可。在該裝置為長方形底部安裝傳送帶。以調節分解裝置中載料傳送帶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)可以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。權利要求I的生物分解裝置，其特徵為在一個直徑I 5米的半橢圓形或半圓形(也可以是方形、三角形或其它任何形狀)，下部為平底長方形，長5 30米的臥筒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)，裝配超聲波、微波或氣、電熱設備，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 I I. 5米處裝配熱水噴淋頭，此噴淋頭能根據進料速度的快·慢，自動調節噴淋熱水量的大小。在進料口 2米左右處，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。當秸杆物料由輸送帶送入該生物分解裝置後，在I 2米處完成給物料加水加溫的過程，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。用傳送帶速度的快慢控制物料通過該裝置分解罐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、秸杆物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。(見圖I.生物分解裝置示意圖及圖I說明)2.生物分解裝置即可以圖2所示建多個獨立的生物分解室或場地(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。每天將生產所需物料裝入一個分解室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裝入第二個分解室或場地待三天後出料送入下一工序使用……每天均有新物料裝入前邊已出過料空出的分解室或場地，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。3.把I. 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。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。上述I. 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。
如圖2.所示，與圖I.所示的不同之處在於圖I所示生物分解裝置，底部裝有傳送帶輸送物料的裝置，而如圖2.所示則無此傳送帶輸送物料的裝置。從圖I.可看出，生物分解裝置是一個直徑I 3米的橢圓形或半圓形(也可以是方形、三角形或其它任何形狀)，下部為長方平底形，長5 30米的臥筒狀碳鋼或不鏽鋼裝置8(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)。在本裝置進料口端2的I米左右處裝配噴淋頭5，此噴淋頭能根據進料速度的快慢，自動調節噴 淋熱水及蒸汽量的大小。在進料口 2米左右處，安裝物料溫度、溼度的檢測儀7，物料溫度、溼度的檢測儀7通過聯接電纜6與自控噴水、加熱裝置3、4連接，以自動調節分解裝置中的溼度、溫度。當物料由輸送帶I送入該生物分解裝置後，在I 2米處完成給物料加水加溫的過程，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9觀測的物料分解情況，由控制面板12控制驅動輪11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 10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。從圖2.可看出該生物分解裝置是有單個獨立的生物分解室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。也可以因地制宜總體組合為園形、方形、長方形……任何形狀。圖2.中數字所標的I 14個隔開獨立的生物分解室或場地；15為微波加溫裝置以據情調節各個獨立的生物分解室或場地的溫度；字母A N為分布在各個獨立的生物分解室或場地的噴淋水裝置，以據情調節各個獨立的生物分解室或場地的溼度；各個獨立的生物分解室或場地均設置溫度、溼度計和觀察窗，以隨時觀察、了解、調節各個獨立的生物分解室或場地的物料生物分解狀況。
具體實施例方式I.在工廠的製漿車間按圖I所示建一生物分解裝置。以調節分解裝置中載料傳送帶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。本發明的生物分解裝置是這樣設置的見圖I。在一個直徑I 3米的橢圓形或半圓形(也可是方形、三角形或其它任何形狀)，下部為平底形(以方便水平傳送帶裝置的安裝運行及輸送物料)長5 30米的臥筒狀，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、水泥等等材料製成，只要內部光滑即可)，裝配氣、電熱設備或者超聲波、微波處理設備，以保證裝置體內的環境溫度保持在15 55°C左右，另外在本裝置的進料口 I米左右處裝配熱水噴淋頭，此噴淋頭能根據進料速度的快慢，自動調節噴淋熱水量的大小。在進料口 I 3米左右處，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。當秸杆物料由輸送帶送入該生物分解裝置後，在I 2米左右處完成給物料加水加溫的過程，使其在自動控制設備的監控、調節下，物料的水份含量達到25 85%左右，物料溫度達到15 55°C左右，為白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)創造一個優越的分解木質素的環境。用傳送帶速度的快慢控制物料通過該裝置分解罐中的通過及停留的時間，保證白腐菌(或其他可以分解木質素的任何菌類)充分分解木質素，使秸杆物料經該生物分解裝置後，在下道工序中能完整分離纖維素，順利進入篩漿工藝。2.生物分解裝置即可以如圖2所示建多個獨立的生物分解室或場地(裝配氣、電熱設備或者超聲波、微波處理設備，以保證裝置體內的環境溫度保持在10 55°C左右……內部設施要求如I.例)。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。以日處理30噸物料為例獨立的生物分解室或場地數量以3 15個。每天將生產所需物料裝入一個分解室或場地待3 15天後出料送入下一工序使用，第二天將生產所需物料裝入 第二個分解室或場地待3 15天後出料送入下一工序使用……這樣，每天均有新物料裝入前邊已出過料空出的分解室或場地，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新工藝。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傳統製漿、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。3.把I. 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。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，變化組合為方形、三角形或其它任意形狀、形式。只要符合生產工藝要求，便利生產即可。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.本發明是一類生物製漿工業化連續生產的方法，其特徵在於在工廠的製漿車間或任一合適場所建一生物分解裝置；該裝置底部為長方平底形，上部為半圓形、隨園形、三角形、方形、梯形、多邊形……均可；在該裝置為長方形底部安裝傳送帶，以調節分解裝置中載料傳送帶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)可以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。
根據權利要求I的生物分解裝置，其特徵為在一個直徑I 5米的半橢圓形或半圓形(也可是方形、三角形或其它任何形狀)，下部為長方長方平底形，長5 30米的臥筒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)，裝配超聲波、微波或氣、電加熱設備，保證裝置內部的環境溫度保持在15 55°C左右，另外在本裝置的進料口 I I. 5米處裝配熱水噴淋頭，此噴淋頭能根據進料速度的快慢，自動調節噴淋熱水量的大小。在進料口 2米左右處，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。當秸杆物料由輸送帶送入該生物分解裝置後，在I 2米處完成給物料加水加溫的過程，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15 55°C左右，為上述菌類創造一個優越的分解木質素的環境。用傳送帶速度的快慢控制物料通過該裝置分解罐中的通過及停留的時間，保證上述菌類充分分解木質素，使秸杆物料經該生物分解裝置後，在下道工序中能完整分離纖維素，順利進入篩漿工藝。(參閱圖I.示意圖及圖I說明)
2.生物分解裝置即可建成多個獨立的生物分解室或場地，底部不安裝輸送物料的傳送裝置(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；每天將生產所需物料裝入一個分解室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裝入第二個分解室或場地待三天後出料送入下一工序使用……這樣，每天均有將新物料裝入前頭已出過料空出的分解室或場地，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，就樂於採用以生物製漿工業化的生產方法替代傳統製漿、化學製漿的方法，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。(參閱圖2.)
3.把I.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。
4.把2.所述的生物分解裝置工藝設施拆分為單個獨立的生物分解室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形狀。只要符合生產工藝要求，便利生產即可。
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。
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。
圖I與圖2的不同之處在於圖I所示生物分解裝置底部裝有輸送物料的傳送裝置，而圖2所示則無此輸送物料的傳送裝置。
全文摘要
本發明屬於生物製漿領域是，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。
文檔編號D21C5/00GK102877344SQ20121038878
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月15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