CN102559944A - 木糖生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种木糖生产方法。采用已有工艺生产木糖，浪费水资源的同时产生了大量的工业废料。不利于节能环保。木糖生产方法，组成包括：对玉米秸秆原料进行预处理，进行水解反应，中和水解液中的酸，脱色，压滤，进行离子交换再生树脂，所述的一次离子交换采用双极膜电渗析方式，然后中和、脱色、压滤，一次蒸发，二次离子交换，三次离子交换，二道蒸发，三道蒸发，结晶、烘干，得到木糖。本方法用于工业生产木糖。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工生产木糖的方法。
背景技术
已有技术中的生产木糖的方法采用的离子化方法，在此工序中淋洗树脂用水每吨产品木糖170m2。采用已有工艺生产木糖，浪费水资源的同时产生了大量的工业废料。不利于节能环保。
双极膜电渗析（EDBM）传统上利用水的电解来生成H+和OH-,电解的同时也生成了氧气（O
2
）和氢气（H
2
），此过程中伴随的过电压消耗了大约一半的电能。如今，专门的离子交换膜可用于将水直接解离成H+和OH-,同时不会生成气体。膜水解技术是一个通用的目标单元操作，可以将水溶性盐转变为相对应的酸和碱；该过程同时利用了双极膜（BPM）和传统的阳离子交换膜（CEM）阴离子交换膜（AEM），其中离子的分离和复合受直流驱动力所影响，因此，双极膜电渗析（EDBM）是一种替代电解生成H+和OH-,的新方法，该方法可用于从盐生成酸和碱而不生成氢气和氧气。
过程的装置构型取决于具体的运用。BPM的典型用途是处理浓缩的盐溶液，比如处理化工厂的Na
2
SO
4
用以生成H
2
SO
4
和NaOH。整个电渗析池体系由一张阴离子交换膜，一张双极膜，一张阳离子交换膜构成的重复单元组成，这种构造被称为三隔室EDBM。如这个基本单元重复叠合并放置在两电极间，Na
2
SO
4
溶液在阴离子交换膜和阳离子交换膜隔室流动。当施加直流电时，水将在BPM内解离生成等量的H+和OH-；生成的H+渗透穿过BPM的阳离子交换层，同Na
2
SO
4
溶液提供的硫酸根离子形成硫酸；OH-渗透穿过BPM的阴离子交换层，同Na
2
SO
4
溶液渗透穿过阳离子交换膜的钠离子形成NaOH。最终的结果是以相对于其他方法低得多的代价由Na
2
SO
4
生成了NaOH和H
2
SO
4
。
发明内容
本发明提供一种化工制糖的方法，一种节水型制取木糖的方法。
本发明创造的目的是这样实现的：
一种木糖生产方法，其组成包括：对玉米秸秆原料进行预处理，进行水解反应，中和水解液中的酸，脱色，压滤，进行离子交换再生树脂，所述的一次离子交换采用双极膜电渗析方式，然后中和、脱色、压滤，一次蒸发，二次离子交换，三次离子交换，二道蒸发，三道蒸发，结晶、烘干，得到木糖。
上述的木糖生产方法，所述的预处理包括：玉米秸秆原料经干式振动筛除去泥土、灰尘，再进入湿式除尘器进行水洗浸泡，去除杂质。
上述的木糖生产方法，所述的水解反应包括：预处理后的玉米秸秆加入0.8%稀硫酸，用蒸汽升温至120℃进入水解锅中进行水解反应，保温2小时，排出玉米秸秆渣，玉米秸秆渣经压榨脱水、作为造纸原料。在此过程中折光≥7.0%的水解液进行下道工序。
上述的木糖生产方法，所述的进行离子交换再生树脂包括：滤液经阴阳离子交换树脂在离子交换柱中进行一次交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证一次蒸发的溶液的透光≥60.0%，折光≥5.0%。
上述的木糖生产方法，所述的一交用双极膜电渗析方式代替电渗析采用直流电压50V,回收硫酸浓度1%的回收硫酸用于水解液配制。
上述的木糖生产方法，所述的蒸发是指将经电渗析﹑中和﹑脱色液，在温度80－90℃，折光在7%条件下进行蒸发，浓缩至原溶液体积25%；所述的脱色是指在上述溶液中加入活性炭进行二次脱色；所述的压滤是指脱色液液再次经板框压滤机压滤，除去多余的杂质。
上述的木糖生产方法，所述的二道蒸发是指将透光率≥95.0%条件下进行的三次离子交换所得液，在温度70－80℃，折光率≥64.0%，透光≥75.0%，PH值在5.0—6.0范围内蒸发浓缩到原糖液体积的60%。
上述的木糖生产方法，所述的三道蒸发是指将二次蒸发所得液在温度70－80℃，折光率≥83.0%，透光≥75.0%，PH值在5.5—7.0范围内条件下，蒸发浓缩至原体积的86%。
上述的木糖生产方法，所述的结晶是指三道蒸发所得液放入结晶槽中搅拌降温至35-45℃，结晶约50小时；所述的烘干是指结晶槽中出料经离心机、烘干机离心烘干到水分≤0.5%的成品，并用乙醇洗涤，得到纯度为98%的木糖成品。
有益效果：
1.本方法采用BPM的水解离原理，水从两侧扩散进入BPM,在电场作用下解离生成氢离子和氢氧根离子分别穿过BPM的阳离子交换层和阴离子交换层，从而迁移出中间层。BPM技术的运用，节省了在传统的电解方式中消耗在电极极化中的能量。在25°C水解离所需要的理论电势是0.83V。实际的BPM电势降相当接近这个值，比如在具有实用意义的电流密度范围500——1500A/m2时电势是0.9——1.1V（这个膜电势降理论上等同于每吨NaOH消耗能量600——700KW. H）当然在实际操作单元中，因为膜池其他组件的欧姆电阻，实际的能量消耗要大得多。本方法采用的双极膜电渗析（EDBM）专门的离子交换膜可用于将水直接解离成H+和OH-,同时不会生成气体。这样节约了大量因离子交换而浪费的电能，同时由于减少了有害气体的产生而保护了环境。
本方法引进双极膜电渗析，对水解液中的硫酸低浓度回收，回收率可达到90%，回收的硫酸浓度在1%以下，可以二次配制回水解工段循环使用。这样在节约水资源的同时可以节省大量的硫酸消耗。同时原工艺中的除硫酸根的单元可以去掉，原工艺中一次交换的一次阴交换是除去硫酸根的，原工艺生产1吨木糖淋洗、再生D301树脂需170方一次水，新方法只需要20方水。这样，在节约水资源的同时减少了工业废水的产量，一举两得，节能环保。
本方法中反渗透的制取电导率＜20us/cm的脱盐水并不会作为工业废水排出，可以再次应用于其他环节的工业生产中，供阴、阳离子交换淋洗使用。每吨产品木糖需产生25m3无色高盐水，可以供造纸车间冲洗网布使用。
原工艺生产木糖使用的原料是玉米芯，本方法可以使用多种原料，如将原料改为玉米秸秆，水解后的木糖渣可以用来造纸。把玉米秸秆生产木糖和木糖渣造纸两条生产线有机结合，会产生以下的效果；1）、木糖渣变废为宝，木糖消灭固体废物，造纸具备优质（无成本）的原料。2）、木糖RO系统产生的25%浓相废水，可以作为造纸生产线的一次水使用。也就是木糖生产线可以减少25%的生产废水，同时不影响造纸的质量。
具体实施方式：
实施例1：
一种木糖生产方法，其组成包括：对玉米秸秆原料进行预处理，进行水解反应，中和水解液中的酸，脱色，压滤，进行离子交换再生树脂，所述的一次离子交换采用双极膜电渗析方式，然后中和、脱色、压滤，一次蒸发，二次离子交换，三次离子交换，二道蒸发，三道蒸发，结晶、烘干，得到木糖。
实施例2：
实施例1所述的木糖生产方法，所述的预处理包括：玉米秸秆原料经干式振动筛除去泥土、灰尘，再进入湿式除尘器进行水洗浸泡，去除杂质。
实施例3：
上述的木糖生产方法，所述的水解反应包括：预处理后的玉米秸秆加入0.8%稀硫酸，用蒸汽升温至120℃进入水解锅中进行水解反应，保温2小时，排出玉米秸秆渣，玉米秸秆渣经压榨脱水、作为造纸原料。在此过程中折光≥7.0%的水解液进行下道工序。
实施例4：
上述的木糖生产方法所述的蒸发是指将经电渗析﹑中和﹑脱色液，在温度80－90℃，折光在7%条件下进行蒸发，浓缩至原溶液体积25%；所述的脱色是指在上述溶液中加入活性炭进行二次脱色；所述的压滤是指脱色液液再次经板框压滤机压滤，除去多余的杂质。
实施例5：
上述的木糖生产方法，所述的进行离子交换再生树脂包括：滤液经阴阳离子交换树脂在离子交换柱中进行一次交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证一次蒸发的溶液的透光≥60.0%，折光≥5.0%。
实施例6：
上述的木糖生产方法，所述的一交用双极膜电渗析方式代替电渗析采用直流电压50V,回收硫酸浓度1%的回收硫酸用于水解液配制。
实施例7：
上述的木糖生产方法，所述的二道蒸发是指将透光率≥95.0%条件下进行的三次离子交换所得液，在温度70－80℃，折光率≥64.0%，透光≥75.0%，PH值在5.0—6.0范围内蒸发浓缩到原糖液体积的60%。
实施例8：
上述的木糖生产方法，所述的三道蒸发是指将二次蒸发所得液在温度70－80℃，折光率≥83.0%，透光≥75.0%，PH值在5.5—7.0范围内条件下，蒸发浓缩至原体积的86%。
实施例9：
上述的木糖生产方法，所述的结晶是指三道蒸发所得液放入结晶槽中搅拌降温至35-45℃，结晶约50小时；所述的烘干是指结晶槽中出料经离心机、烘干机离心烘干到水分≤0.5%的成品，并用乙醇洗涤，得到纯度为98%的木糖成品。
实施例10：
物资部采购合格的原材料。玉米秸秆化验水分，硫酸、盐酸、烧碱化验含量，活性炭化验脱色率，验收合格证明。
经质检部验收合格后的原材料，进行分类入库保管。
玉米秸秆原料经干式振动筛，将泥土、灰尘筛去，再进入湿式除尘器进行水洗浸泡，将石子、砖块沉下，同时将废物排放出去。
预处理后的玉米秸秆加入0.8%稀硫酸，用蒸汽升温至120℃进入水解锅中进行水解反应，保温2小时，排出玉米秸秆渣，玉米秸秆渣经离心、烘干做锅炉燃料。在此过程中折光≥7.0%的水解液进行下道工序。
水解液用CaO中和，脱去多余的无机酸，再加入活性炭脱去水解液的色素。
脱色液经板框压滤机压滤，将其中的杂质除去。
原工艺；
滤液经阴阳离子交换树脂在离子交换柱中进行一次交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证一交液的透光≥60.0%，折光≥5.0%。在此工序中淋洗树脂用水每吨产品木糖170m
2
。
引进新单元操作；
双极膜电渗析；直流电压50V,回收硫酸浓度1%（回到水解工段重复利用）。
一交液经一道蒸发，将一交液蒸发浓缩至25%。在此过程中控制温度80－90℃，折光在24.0%—26.0%。
将一蒸液加入活性炭进行二次脱色，进一步净化。
Claims (9)
1. 一种木糖生产方法，其组成包括：对玉米秸秆原料进行预处理，进行水解反应，中和水解液中的酸，脱色，压滤，进行离子交换再生树脂，其特征是：所述的一次离子交换采用双极膜电渗析方式，然后中和、脱色、压滤，一次蒸发，二次离子交换，三次离子交换，二道蒸发，三道蒸发，结晶、烘干，得到木糖。
2. 根据权利要求1所述的木糖生产方法，其特征是：所述的预处理包括： 玉米秸秆原料经干式振动筛除去泥土、灰尘，再进入湿式除尘器进行水洗浸泡，去除杂质。
3.根据权利要求1或2所述的木糖生产方法，其特征是：所述的水解反应包括：预处理后的玉米秸秆加入0.8%稀硫酸，用蒸汽升温至120℃进入水解锅中进行水解反应，保温2小时，排出玉米秸秆渣，玉米秸秆渣经压榨脱水、作为造纸原料，在此过程中折光≥7.0%的水解液进行下道工序。
4.根据权利要求1或2或3所述的木糖生产方法，其特征是：所述的蒸发是指将经电渗析﹑中和﹑脱色液，在温度80－90℃，折光在7%条件下进行蒸发，浓缩至原溶液体积25%；所述的脱色是指在上述溶液中加入活性炭进行二次脱色；所述的压滤是指脱色液液再次经板框压滤机压滤，除去多余的杂质。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的木糖生产方法，其特征是：所述的进行离子交换再生树脂包括：滤液经阴阳离子交换树脂在离子交换柱中进行一次交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证一次蒸发的溶液的透光≥60.0%，折光≥5.0%。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的木糖生产方法，其特征是：所述的一交用双极膜电渗析方式代替电渗析采用直流电压50V,回收硫酸浓度1%的回收硫酸用于水解液配制。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的木糖生产方法，其特征是：所述的二道蒸发是指将透光率≥95.0%条件下进行的三次离子交换所得液，在温度70－80℃，折光率≥64.0%，透光≥75.0%，PH值在5.0—6.0范围内蒸发浓缩到原糖液体积的60%。
8. 根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的木糖生产方法，其特征是：所述的三道蒸发是指将二次蒸发所得液在温度70－80℃，折光率≥83.0%，透光≥75.0%，PH值在5.5—7.0范围内条件下，蒸发浓缩至原体积的86%。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的木糖生产方法，其特征是：所述的结晶是指三道蒸发所得液放入结晶槽中搅拌降温至35-45℃，结晶约50小时；所述的烘干是指结晶槽中出料经离心机、烘干机离心烘干到水分≤0.5%的成品，并用乙醇洗涤，得到纯度为98%的木糖成品。
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