CN102704296B - 一种预处理秸秆类原料的工艺 - Google Patents
一种预处理秸秆类原料的工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102704296B CN102704296B CN201210120480.6A CN201210120480A CN102704296B CN 102704296 B CN102704296 B CN 102704296B CN 201210120480 A CN201210120480 A CN 201210120480A CN 102704296 B CN102704296 B CN 102704296B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction vessel
- black liquor
- steam
- filter
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
本发明公开了一种预处理秸秆类原料的工艺，其特征是，包括如下步骤：碱法反应步骤，蒸煮反应步骤和浆料输出步骤。本发明的优点是：本发明多重反应在同一个反应器内进行，操作简易；反应过程中的碱水有回用系统可以再次使用，减少企业成本；分离过程中无需额外固液分离设备，节约能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种预处理秸秆类原料的工艺。
背景技术
由于煤，石油等矿物原料在数百年后必将耗尽，而我国以粮食为原料生产化工原料和发酵产品又不可能有较大发展，加上环境污染问题日益加剧，因此，天然纤维素原料生物转化是解决当前世界面临的食品短缺，能源危机和环境污染问题的最有发展的方法之一。
我国天然纤维素原料2001年仅秸秆就达7亿吨，资源极为丰富。但是传统的物理法，化学法和热处理方法是通过热裂解，分馏，氧化还原降解，水解和酸解等方法将纤维素等大分子生物质降解成低分子量的碳氢化合物，可燃气体和液体。一般能耗高，产率低且过程污染较严重。
另外，秸秆等木质纤维主要是由不可溶的纤维素，半纤维素和木质素组成，其中较好利用的纤维素被较难利用的半纤维素和木质素“包裹”。如何进行预处理可以使尽可能多的半纤维素和纤维素转变成可溶性单糖，是问题的关键。现有的任何一种单一预处理方法（物理方法，生物降解，化学处理和蒸汽热处理）都不能很好的同时实现这个目的，当前的冷却后再采用分离设备分离的方法，存在能量消耗大，操作复杂等弊端。因此需要寻找一种既能固液分离，同时又能提高效率降低生产成本的预处理秸秆类原料的工艺。
发明内容
本发明的目的是：针对上述提到的问题，提供一种操作容易、简约能耗、降低企业生产成本的预处理秸秆类原料的工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种预处理秸秆类原料的工艺，包括如下步骤：
（1）、碱法反应；
把秸秆类原料通过物料管放入反应容器中，关闭所有阀门，通过碱管或黑液回用管道加入质量浓度为1—10%的碱液，使秸秆类原料完全浸泡在碱液中，反应1~3小时后，打开反应容器中的过滤板下方的蒸汽输入管道，通入蒸汽，时间控制在1—3min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板上的过滤板介质孔得到疏通，浸泡1—2h后，秸秆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道排出或通过黑液回用管道使反应液在反应容器和黑液回用管道内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸秆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道，打开蒸汽输入管道，通入蒸汽，冲散过滤板上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管和蒸汽输入管道，再次通入碱液和蒸汽，进行进一步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来；
（2）蒸煮反应；
碱法反应结束后，打开反应容器的各蒸汽输入管道，让蒸汽进入反应容器，控制蒸汽温度为130—200℃，通入蒸汽时间为1—2h，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道，蒸汽进入黑液回用管道，清洗黑液回用管道上的残留碱液；
（3）浆料输出；
蒸煮反应结束后，利用反应容器内的压力差，将反应容器内的浆料通过浆料输出管输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成。
所述碱液为氢氧化钠溶液。
步骤（1）至（3）中所使用的反应容器包括设置于反应容器顶部的物料管和碱管，反应容器的内部设有多层过滤板，每层过滤板的一侧上方装有浆料输出管，每层过滤板的另一侧下方装有蒸汽输入管道，所述反应容器底部设有黑液输出管道，所述黑液输出管道通过黑液回用管道与碱管相通。
步骤（1）至（3）中所使用的反应容器中设置的过滤板的层数范围为2-9层，所述过滤板上设有过滤介质孔，所述过滤介质孔的孔径范围为2μm-2cm，且上一层过滤介质孔的孔径大于下一层过滤介质孔的孔径。
本发明一种预处理秸秆类原料的工艺，在碱法反应过程中，通过黑液回用管道回收使用反应液时，液体的流动可以使物料和反应液更好的接触，可以使反应更加的彻底，另外本发明使用的反应容器，蒸汽输入管道置于过滤板的下方，在蒸煮的时候可以起到搅拌的作用，使物料翻动，加速反应的进行。反应容器的内部设有多层过滤板，可以使易溶解的纤维素和半纤维素先溶解于液体中，进行一步的反应，既减少了预处理的能耗，也防止易溶解的纤维素在预处理的过程中反应时间过程，分解成抑制剂。
本发明的优点是：本发明多重反应在同一个反应器内进行，操作简易；反应过程中的碱水有回用系统可以再次使用，减少企业成本；分离过程中无需额外固液分离设备，节约能耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。
图1为本发明秸秆类原料预处理工艺中所使用的反应容器结构示意图。
其中：1、物料管，2、碱管，3、过滤板，4、浆料输出管，5、蒸汽输入管道，6、黑液输出管道，7、黑液回用管道，8、过滤介质孔，9、反应容器。
具体实施方式
以下实施例仅用来说明本发明一种预处理秸秆类原料的工艺，但并不局限于下述实施例包括的内容。
实施例1
一种预处理秸秆类原料的工艺，包括如下步骤：
（1）、碱法反应；
把秸秆类原料通过物料管1放入反应容器9中，所使用的反应容器9包括设置于反应容器9顶部的物料管1和碱管2，反应容器9的内部设有3层过滤板3，每层过滤板3的一侧上方装有浆料输出管4，每层过滤板3的另一侧下方装有蒸汽输入管道5，反应容器底部设有黑液输出管道6，黑液输出管道6通过黑液回用管道7与碱管2相通，过滤板3上设有过滤介质孔8，过滤介质孔8的孔径范围为2μm-2cm，且上一层过滤介质孔的孔径大于下一层过滤介质孔的孔径。原料放入反应容器9完毕后，关闭所有阀门，通过碱管2或黑液回用管道7加入质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，使秸秆类原料完全浸泡在氢氧化钠溶液中，反应1小时后，打开反应容器9中的过滤板3下方的蒸汽输入管道5，通入蒸汽，通气时间控制为1min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板3上的过滤介质孔8得到疏通，浸泡1h后，秸秆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道6排出或通过黑液回用管道7使反应液在反应容器9和黑液回用管道7内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸秆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道6，打开蒸汽输入管道5，通入蒸汽，冲散过滤板3上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管2和蒸汽输入管道5，再次通入碱液和蒸汽，进行进一步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来；
（2）蒸煮反应；
碱法反应结束后，打开反应容器9的各蒸汽输入管道5，让蒸汽进入反应容器9，控制蒸汽温度为130℃，通入蒸汽时间为1h，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道7，蒸汽进入黑液回用管道7，清洗黑液回用管道7上的残留碱液；
（3）浆料输出；
蒸煮反应结束后，利用反应容器9内的压力差，将反应容器9内的浆料通过浆料输出管4输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成。
实施例2
一种预处理秸秆类原料的工艺，包括如下步骤：
（1）、碱法反应；
把秸秆类原料通过物料管1放入反应容器中9，所使用的反应容器9的结构同实施例1，原料放入反应容器9完毕后，关闭所有阀门，通过碱管2或黑液回用管道7加入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液，使秸秆类原料完全浸泡在氢氧化钠溶液中，反应2小时后，打开反应容器9中的过滤板3下方的蒸汽输入管道5，通入蒸汽，通气时间控制为1.5min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板3上的过滤介质孔8得到疏通，浸泡1.5h后，秸秆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道6排出或通过黑液回用管道7使反应液在反应容器9和黑液回用管道7内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸秆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道6，打开蒸汽输入管道5，通入蒸汽，冲散过滤板3上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管2和蒸汽输入管道5，再次通入碱液和蒸汽，进行进一步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来；
（2）蒸煮反应；
碱法反应结束后，打开反应容器9的各蒸汽输入管道5，让蒸汽进入反应容器9，控制蒸汽温度为160℃，通入蒸汽时间为1.5h，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道7，蒸汽进入黑液回用管道7，清洗黑液回用管道7上的残留碱液；
（3）浆料输出；
蒸煮反应结束后，利用反应容器9内的压力差，将反应容器9内的浆料通过浆料输出管4输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成。
实施例3
一种预处理秸秆类原料的工艺，包括如下步骤：
（1）、碱法反应；
把秸秆类原料通过物料管1放入反应容器中9，所使用的反应容器9的结构同实施例1，原料放入反应容器9完毕后，关闭所有阀门，通过碱管2或黑液回用管道7加入质量浓度为10%的氢氧化钠溶液，使秸秆类原料完全浸泡在氢氧化钠溶液中，反应3小时后，打开反应容器9中的过滤板3下方的蒸汽输入管道5，通入蒸汽，通气时间控制为3min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板3上的过滤板介质孔8得到疏通，浸泡2h后，秸秆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道6排出或通过黑液回用管道7使反应液在反应容器9和黑液回用管道7内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸秆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道6，打开蒸汽输入管道5，通入蒸汽，冲散过滤板3上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管2和蒸汽输入管道5，再次通入碱液和蒸汽，进行进一步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来；
（2）蒸煮反应；
碱法反应结束后，打开反应容器9的各蒸汽输入管道5，让蒸汽进入反应容器9，控制蒸汽温度为200℃，通入蒸汽时间为2h，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道7，蒸汽进入黑液回用管道7，清洗黑液回用管道7上的残留碱液；
（3）浆料输出；
蒸煮反应结束后，利用反应容器9内的压力差，将反应容器9内的浆料通过浆料输出管4输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成。
Claims (2)
1.一种预处理秸秆类原料的工艺，其特征是，包括如下步骤：
（1）、碱法反应；
把秸秆类原料通过物料管放入反应容器中，关闭所有阀门，通过碱管或黑液回用管道加入质量浓度为1—10%的碱液，所述碱液为氢氧化钠溶液，使秸秆类原料完全浸泡在碱液中，反应1~3小时后，打开反应容器中的过滤板下方的蒸汽输入管道，通入蒸汽，时间控制在1—3min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板上的过滤板介质孔得到疏通，浸泡1—2h后，秸秆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道排出或通过黑液回用管道使反应液在反应容器和黑液回用管道内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸秆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道，打开蒸汽输入管道，通入蒸汽，冲散过滤板上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管和蒸汽输入管道，再次通入碱液和蒸汽，进行进一步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来；
（2）蒸煮反应；
碱法反应结束后，打开反应容器的各蒸汽输入管道，让蒸汽进入反应容器，控制蒸汽温度为130—200℃，通入蒸汽时间为1—2h，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道，蒸汽进入黑液回用管道，清洗黑液回用管道上的残留碱液；
（3）浆料输出；
蒸煮反应结束后，利用反应容器内的压力差，将反应容器内的浆料通过浆料输出管输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成；
步骤（1）至（3）中所使用的反应容器包括设置于反应容器顶部的物料管和碱管，反应容器的内部设有多层过滤板，每层过滤板的一侧上方装有浆料输出管，每层过滤板的另一侧下方装有蒸汽输入管道，所述反应容器底部设有黑液输出管道，所述黑液输出管道通过黑液回用管道与碱管相通。
2.根据权利要求1所述的一种预处理秸秆类原料的工艺，其特征是：步骤（1）至（3）中所使用的反应容器中设置的过滤板的层数范围为2-9层，所述过滤板上设有过滤介质孔，所述过滤介质孔的孔径范围为2μm-2cm，且上一层过滤介质孔的孔径大于下一层过滤介质孔的孔径。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210120480.6A CN102704296B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 一种预处理秸秆类原料的工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210120480.6A CN102704296B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 一种预处理秸秆类原料的工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102704296A CN102704296A (zh) | 2012-10-03 |
| CN102704296B true CN102704296B (zh) | 2014-06-18 |
Family
ID=46897330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210120480.6A Active CN102704296B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 一种预处理秸秆类原料的工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102704296B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3438269A4 (en) * | 2016-03-29 | 2019-12-11 | Toray Industries, Inc. | PROCESS FOR PRODUCTION OF SUGAR LIQUOR |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105688472A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-22 | 丹阳恒安化学科技研究所有限公司 | 化工用过滤装置 |
| US11033867B2 (en) | 2017-09-27 | 2021-06-15 | Sustainable Fiber Technologies, LLC | Aqueous lignin and hemicellulose dispersion |
| US11066588B2 (en) | 2017-11-21 | 2021-07-20 | Sustainable Fiber Technologies, LLC | Deicing composition comprising lignocellulosic byproducts |
| US11091697B2 (en) | 2017-11-29 | 2021-08-17 | Sustainable Fiber Technologies, LLC | Dust suppressant and soil stabilization composition comprising lignocellulosic byproducts |
| CN108103821B (zh) * | 2017-12-28 | 2019-12-06 | 安徽信达家居有限公司 | 一种秸秆水洗器 |
| US20220195667A1 (en) * | 2019-06-28 | 2022-06-23 | Sustainable Fiber Technologies, LLC | Method and Apparatus for Treating Lignocellulosic Material |
| US11572474B2 (en) | 2020-05-22 | 2023-02-07 | Sustainable Fiber Technologies, LLC | Compositions comprising lignocellulosic byproducts for tire ballasts and associated methods |
| CN113041969B (zh) * | 2021-03-15 | 2022-07-08 | 内蒙古工业大学 | 方便碳纤维与偏钨酸铵反应的装置及方法 |
| CN113230136A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-08-10 | 陕西国际商贸学院 | 一种黄精蒸制用可循环蒸制装置及蒸制工艺 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1127357A (en) * | 1978-05-23 | 1982-07-13 | Makoto Kikuiri | Process for producing alkali pulp |
| CN1151328C (zh) * | 2001-08-30 | 2004-05-26 | 山东泉林纸业有限责任公司 | 禾草类纸浆大液比循环加热置换蒸煮工艺 |
| US20090038767A1 (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Andritz Inc. | Method and System for Semi-Chemical Pulping |
| CN102277761B (zh) * | 2011-07-19 | 2013-06-26 | 中国制浆造纸研究院 | 一种制备低聚木糖和纸浆的方法 |
-
2012
- 2012-07-09 CN CN201210120480.6A patent/CN102704296B/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3438269A4 (en) * | 2016-03-29 | 2019-12-11 | Toray Industries, Inc. | PROCESS FOR PRODUCTION OF SUGAR LIQUOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102704296A (zh) | 2012-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102704296B (zh) | 一种预处理秸秆类原料的工艺 | |
| Kumar et al. | Lignocellulose biohydrogen: practical challenges and recent progress | |
| Muharja et al. | An integrated green process: Subcritical water, enzymatic hydrolysis, and fermentation, for biohydrogen production from coconut husk | |
| Huang et al. | Process modeling and analysis of pulp mill-based integrated biorefinery with hemicellulose pre-extraction for ethanol production: A comparative study | |
| Niju et al. | Delignification of sugarcane bagasse using pretreatment strategies for bioethanol production | |
| Marques et al. | Conversion of recycled paper sludge to ethanol by SHF and SSF using Pichia stipitis | |
| Gao et al. | Optimization of fed-batch enzymatic hydrolysis from alkali-pretreated sugarcane bagasse for high-concentration sugar production | |
| US8193324B2 (en) | Continuous counter-current organosolv processing of lignocellulosic feedstocks | |
| CN101497833B (zh) | 用竹加工废弃物生产生物基天然气联产木质素、微晶纤维素的生产工艺 | |
| Brennan et al. | High temperature acid hydrolysis of biomass using an engineering-scale plug flow reactor. Results of low testing solids | |
| CN105296568B (zh) | 一种碱处理木质纤维素废液回收利用的方法 | |
| CN108048507B (zh) | 一种利用农作物秸秆产业化生产乙醇的方法 | |
| CN105461758B (zh) | 一种提高褐煤腐植酸抽提率的方法 | |
| CN110846345B (zh) | 一种棉花秸秆黄腐酸和纤维素乙醇生产工艺 | |
| JP2021524869A (ja) | 繊維系バイオマスに対する総合的な利用方法 | |
| CN106179496A (zh) | 一种木质素基水热炭磺酸催化剂的制备方法及应用 | |
| CN102603919A (zh) | 一种空气汽爆联用生物复合酶技术制备海藻酸及海藻酸钠的方法 | |
| CN106191135A (zh) | 木质纤维素为原料联产多产品的生物炼制方法 | |
| CN102516209A (zh) | 玉米芯联产糠醛、乙醇和木质素的方法 | |
| Yu et al. | Effect of microwave/hydrothermal combined ionic liquid pretreatment on straw: Rumen anaerobic fermentation and enzyme hydrolysis | |
| CN108517707B (zh) | 一种连续分离木质纤维素组分的方法 | |
| JP2009213389A (ja) | リグノセルロースを原料とするバイオエタノールの製造システム | |
| CN105861592A (zh) | 一种预处理木质纤维素类生物质的方法 | |
| CN105085934B (zh) | 一种催化热裂解提取木质素并制备发酵用糖的方法 | |
| CN112899067A (zh) | 一种提高生物油中糖含量的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JIANGSU LIANHAI BIOTECHOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: WEN ZHIMING Effective date: 20140522 |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140522 Address after: 226133 weft four road, industrial concentration area, Haimen, Jiangsu, Nantong Applicant after: Jiangsu Lianhai Biological Technology Co., Ltd. Address before: 226133 weft four road, industrial concentration area, Haimen, Jiangsu, Nantong Applicant before: Wen Zhiming |