CN101476253B - 以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

一种以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法，采用以下步骤实现：将原料与含有木质素溶脱剂的水溶液按1份对6-8份的质量比投入到蒸煮罐中，木质素溶脱剂按质量占全部水溶液的1-5％，常压下加热至60-90℃进行蒸煮4-8小时，木质素溶出后过滤得纤维素粗品，纤维素粗品经清洗漂白、压滤脱水、烘干，即得纤维素成品；对已提取纤维素粗品的混合液进行酸化，沉淀的固形物即是木质素和细小纤维，取出沉淀的固形物压干后转入活性炭车间，经碳化活化制得活性炭；将取出沉淀固形物的余液进行浓缩、喷干造粒，得复合肥。本发明除可提取纤维素外，还可联产活性炭、复合肥，改变了现有技术只能单一生产一种产品、水资源浪费和严重污染环境的弊端。

Description

以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法

技术领域：

本发明涉及一种以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法。秸秆包括麦草、稻草、玉米秸、棉杆、木屑等。

背景技术：

我国是农业大国，每年产生近10亿吨的农作物秸秆、皮、壳、芯、林果木屑及可用芦苇、稻草等，已有加工利用技术多种多样：秸秆粉碎还田；秸秆制造纤维素(纸浆)；秸秆制造有机肥、活性炭或饲料；秸秆发电；秸秆气化；生物能源等，这些技术都是提取、利用部分原料成分，没有体现原料的最大价值，普遍存在原料利用率低、产品单一、加工增值少、加工过程“三废”严重、企业直接效益和社会效益较差、农民直接收益小等问题。因此，未能从总体上解决农作物秸秆仍大部分被废弃、焚烧的问题。

如造纸的基本原料纸浆是以某些植物为原料加工而成的。通常用于制浆原料的植物可分为4大类：茎干纤维类、韧皮纤维类、种毛纤维类和木材纤维类。其中木材纤维类最重要，而目前我国木材资源远不能满足日益发展的制浆造纸工业的需要。为了弥补原料的不足，每年要从国外进口相当数量的纸浆。在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。但迄今为止，超过95％的木质素仍以“黑液”形式直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。传统工艺常采用化学法，用氢氧化钠和硫化钠混合液等为蒸煮剂，蒸煮后的废液未经合理利用直接外排，内含有大量氯、硫、钠等，造成严重的环境污染，治理污染成本非常高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法，除可提取纤维素外，还可联产活性炭、复合肥，改变了国内现有技术只能单一生产一种产品、水资源浪费和严重污染环境的弊端。

本发明的目的是以如下步骤实现的：

a.将原料与含有木质素溶脱剂的水溶液按1份对6-8份的质量比投入到蒸煮罐中，木质素溶脱剂按质量占全部水溶液的15％，常压下加热至60-90℃进行蒸煮4-8小时，木质素溶出后过滤得纤维素粗品，纤维素粗品经清洗漂白、压滤脱水、烘干，即得纤维素成品；

b.对已提取纤维素粗品的混合液进行酸化，沉淀的固形物即是木质素和细小纤维，取出沉淀的固形物压干后转入活性炭车间，经碳化活化制得活性炭；

c.将取出沉淀固形物的余液进行浓缩、喷干造粒，得复合肥。

所用木质素溶脱剂按质量由磷酸钾7-8份、高锰酸钾1.9-2.9份、木材渗透剂0.1份构成。木材渗透剂作为商品，山东菏泽维新林化科技有限公司生产该产品。

a步骤中，对纤维素粗品清洗漂白的液体流入蒸煮罐中进行再利用。清洗漂白的液体为清水或清水对纤维素粗品清洗漂白后形成的液体，每次清洗漂白后形成的液体留存使用，对纤维素粗品分几次清洗漂白时，第一次清洗漂白所用的液体是多次清洗漂白后形成的液体，第二次清洗漂白使用的液体是清洗漂白次数比第一次清洗漂白次数少的清洗漂白后形成的液体，依次类推，最后一次清洗漂白是用清水。而使用次数最多的清洗漂白液体，将来用于蒸煮步骤。

a步骤中，用于蒸煮原料的含有木质素溶脱剂的水溶液，是木质素溶脱剂加在清水、上一次或几次的蒸煮液或纤维素粗品漂洗的液体中形成的溶液。就是说，刚开始生产时，第一次蒸煮所用的水溶液是在清水中加入木质素溶脱剂形成的溶液，第一次的蒸煮液添加木质素溶脱剂后再作为第二次蒸煮的水溶液，在蒸煮液重复利用多次后，里面所含的木质素和细小纤维达到一定浓度时，再转到制取活性炭的b步骤，此时将纤维素粗品清洗漂白的液体加入木质素溶脱剂形成的溶液作为新的蒸煮液，再重复利用几次。

清洗水用于对纤维素粗品的清洗漂白，清洗水在清洗漂白过程重复使用，清洗漂白水到一定浑浊程度后，按比例加入木质素溶脱剂用于一次蒸煮，一次蒸煮水再用于二次蒸煮，几次用于蒸煮后，木质素等物质溶解于溶液中达到一定浓度，经过滤提取出纤维素。采用了逆流萃取的工艺，使水重复利用，特点是节约用水，总用液量大幅度降低，溶液中的木质素、无机盐(即复合肥成分)能比较经济地浓缩提取出来。

以棉杆为原料时，在纤维素提取前先分离出韧皮纤维，经漂洗、精制、烘干制得纤维成品。

本发明与传统工艺相比有以下特点和进步：(1)本工艺核心技术是逆流萃取，此技术很好地利用了生产过程中的水流循环，做到加工1吨产品节水90-100吨；(2)所用木质素溶脱剂无氯、无硫、无钠等有害成分；(3)一次反应即可依次分离提取出纤维素、活性炭、复合肥三种高纯度产品，解决了传统工艺只能提取单一产品的弊端，原料综合利用率大幅度提高，有效成分回收量达到100％；(4)生产过程中不存在污染环境的环节，由于秸秆的有效成分都被提取出来，余液经酸化制得复合肥，整个生产过程不仅无传统工艺的“三废”排放，还无氯、无硫、无钠，与传统工艺相比综合污染指数下降100％，基本解决了已有制浆生产工艺污染环境的难题；(5)与传统工艺相比，本工艺节水达95％，造纸工业(漂白化学烧碱法麦草浆)清洁化生产标准一级指标要求每吨原料用水量≤100吨，而本工艺用水量仅为4-5吨，符合“循环经济、节约社会”的产业化向导，具有很高的推广使用价值。

具体实施方式：

实施例1

将1吨麦秸和7吨水、21公斤木质素溶脱剂投入不锈钢容器，加热到80摄氏度，反应7小时，待反应完全，过滤得纤维素粗品，经清洗漂白、压滤脱水、烘干，即得纤维素成品0.3吨。其中，清洗漂白的溶液流入不锈钢容器里进行再利用。对已提取纤维素粗品的混合液进行酸化，沉淀的固形物即是木质素0.15吨，压干后经碳化活化制得活性炭0.08吨。将沉淀后的余液进行浓缩、喷干造粒，得复合肥0.2吨。木质素溶脱剂按质量由磷酸钾7-8份、高锰酸钾1.9-2.9份、木材渗透剂0.1份构成。

实施例2

将1吨玉米秸秆、7.5吨水、15公斤木质素溶脱剂投入不锈钢容器内，在85℃温度下浸泡反应5小时。待反应完全，过滤得纤维素粗品，经清洗漂白、压滤脱水、烘干，得纤维素成品0.38吨。其中，清洗漂白的溶液流入不锈钢容器里进行再利用。对已提取纤维素粗品的混合液进行酸化，沉淀的固形物即是木质素，大约0.2吨，压干后经碳化活化制得活性炭。将沉淀后的余液进行浓缩、喷干造粒，得复合肥0.19吨。木质素溶脱剂构成同实施例1。

实施例3

将木屑1吨投入到已有6.5吨水、20公斤木质素溶脱剂的不锈钢容器里，在常压90℃温度下反应6小时。过滤得纤维素粗品，经清洗漂白、压滤脱水、烘干，即得纤维素成品0.35吨。其中，清洗漂白的溶液流入不锈钢容器里进行再利用。对已提取纤维素粗品的混合液进行酸化，沉淀的固形物即是木质素0.18吨，压干后经碳化活化制得活性炭。将沉淀后的余液进行浓缩、喷干造粒，得复合肥0.21吨。

以棉杆为原料时，需在纤维素提取前先分离出韧皮纤维，经漂洗、精制、烘干制得纤维成品。其他工艺与木屑等相同。

Claims (4)

1.一种以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法，其特征在于采用以下步骤实现：

a.将原料与含有木质素溶脱剂的水溶液按1份对6-8份的质量比投入到蒸煮罐中，木质素溶脱剂按质量占全部水溶液的0.1-0.5％，常压下加热至60-90℃进行蒸煮4-8小时，木质素溶出后过滤得纤维素粗品，纤维素粗品经清洗漂白、压滤脱水、烘干，即得纤维素成品；

b.对已提取纤维素粗品的混合液进行酸化，沉淀的固形物即是木质素和细小纤维，取出沉淀的固形物压干后转入活性炭车间，经碳化活化制得活性炭；

c.将取出沉淀固形物的余液进行浓缩、喷干造粒，得复合肥；

所用木质素溶脱剂按质量由磷酸钾7-8份、高锰酸钾1.9-2.9份、木材渗透剂0.1份构成。

2.根据权利要求1所述的以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法，其特征在于：a步骤中，对纤维素粗品清洗漂白的液体流入蒸煮罐中进行再利用。

3.根据权利要求1所述的以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法，其特征在于：a步骤中，用于蒸煮原料的含有木质素溶脱剂的水溶液，是木质素溶脱剂加在清水、上一次或几次的蒸煮液或纤维素粗品漂洗的液体中形成的溶液。

4.根据权利要求1所述的以植物秸秆为原料联产纤维素、活性炭、复合肥的方法，其特征在于：以棉杆为原料时，在纤维素提取前先分离出韧皮纤维，经漂洗、精制、烘干制得纤维成品。