CN1032322C - 玉米秆制造人造纤维浆粕的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用玉米秆作原料来制造人造纤维浆粕、木醣醇的方法。制取其浆粕的主要工艺流程：玉米秆切断、破碎、旋风分离叶子部分、湿法除髓、酸予水解、蒸煮(可为酸予水解硫酸盐法蒸煮，也可为碱法蒸煮，也可为有机溶剂法蒸煮，还可为亚铵法蒸煮)，筛选，氯化，碱处理，一、二股漂白，酸处理，水洗，除沙，排浆等工序，从酸予水解玉米秆废液中提取，制造木醣醇工序有：中和、蒸发、脱色、离子交换、加氢、结晶。所制得的木醣醇比用玉米芯制结晶木糖醇指标还要先进。

Description

玉米秆制造人造纤维浆粕的方法

本发明涉及一种提取甲种纤维素工艺，尤其为一种用玉米杆提取甲种纤维素—人造化学纤维浆粕的制造方法。

人造纤维浆粕(甲纤)的发展是与粘胶纤维的发展紧密相关的，本世纪六十年代至七十年代初是粘胶纤维发展的鼎盛时期，以后由于合成纤维的高速发展，粘胶纤维的发展受到了忽视，在国外，一些过去生产粘胶纤维的公司转产合成纤维，在这种形势下，人造纤维浆粕的生产也相应受到了影响。在粘胶纤维发展不景气的十多年中，人造纤维浆粕的研究也处于低潮之中，制造浆粕的材料来源、方法、工艺过程等方面几乎都没有多大的突破性发展，但是，自从石油危机以来，情况又有了新的变化，石油资源越来越少，以石油为主要原料的合成纤维工业开始受到冲击，人们不得不对粘胶纤维的前途重新评价，因为粘胶纤维用的原料是可再生性质资源，是取之不尽、用之不竭的，因此粘胶纤维的研究、生产又重新抬头。

人造纤维原料一浆粕的来源，以前多以针叶树为主要原料，而针叶树的原料来源越来越少，同时，利用棉短绒，而棉花产量不可能无限扩大，棉短绒只能解决部分化学纤维所用原料问题，所以就开始研制阔叶树为主要原料来生产和制造纤维浆粕。但我国木材不丰富，近几年来，我国粘胶纤维行业的原料来源异常紧张，影响了化纤事业的发展，每年不得不用去大量外汇从国外进口6—7万吨浆粕，补充国内原料的不足。化纤工作者们开始注意过去曾一度不受人注意的用非木材的一年生植物制取人造纤维浆粕的研究工作，比如：甘蔗渣、芦苇等人造纤维浆粕的应用。

对我国农业生产方面，大量作物秸杆的利用，除麦杆、稻杆被用作造纸原料以外，其余含有大量纤维素的秸杆没有被开发出来。从1988年以来，我对洋麻麻杆、棉花杆研制浆粕的结果来看，生产人造纤维浆粕是可行的，具有很高的价值。

我国是盛产玉米的国家，每年玉米杆的产量是很可观的。经调查，一亩地种玉米5000—5500株，每株平均0.5kg，一亩地就有两吨多玉米杆。北方各省如：黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山西、山东、陕西等均种植玉米，原料充足，可建一批相当规模的浆粕厂。在广大农村，玉米收割以后，玉米杆无处存放，有部分农民直接在田里放火烧掉，亦有农民把玉米杆放在马路上或道路两旁，常年雨淋日晒，收集后当肥料。

传统的制浆方法为亚硫酸盐法和予水解硫酸盐法，这两种方法，在当前国内外都是主要的制浆方法，制出的浆粕，质量好，但存在问题主要是污染环境。在发展这两种制浆方法的初期只是考虑把纤维素分离出来，而末考虑其它问题，因此，废液、废气就地排放，造成环境污染。

本发明目的在于避免以上已有技术中的不足之处而提供一种用廉价充足的玉米杆作原料来制造浆粕以及从制造的废液中提取木醣醇的方法，并且不污染环境。

本发明的制造方法：

一种甲种纤维一人造纤维浆粕的制各方法，其特征在于：

玉米杆切断、破碎→旋风离叶子部分→除髓→水解→水洗→蒸煮→水洗→疏解→筛浆→除砂→浓缩→氯化→水洗→碱处理→水洗→一段漂白→水洗→二段漂白→水洗→酸处理→水洗→除砂→抄浆→包装。

将玉米杆去根，切断使玉米杆破碎，并用旋风分离器将叶子部分分离出去再用干法除髓机或水力碎浆机将玉米杆芯内的髓部除去，所说的水解为如下工序：

酸予水解：酸予水解剂为盐酸

液比                  1∶4—6

水解酸浓度            0.18—0.27％

升温时间              60—68分钟

保温时间              100—110分钟

保温温度              120—140℃

升温时间内小放气三次，每次10±2分钟，其废水可重复使用。所说蒸煮工序分别有下述方法：

A、硫酸盐法的蒸煮：

用碱量                16—20％(以NaOH计)

硫化度                10—18％

液比                  1∶4—6

升温时间              90—110分钟

保温时间              140—180分钟

保温温度              145—165℃

助    剂              三聚磷酸钠，1—2％

升温过程小放气两次，每次10±2分钟

B、有机溶剂法的蒸煮：

液比        1∶4—6

NaOH用量   14—20％

乙醇用量    10—18％

升温时间    90—110分钟

保温时间    120—160分钟

保温温度    145—165

助    剂    三聚磷酸钠，1—2％

升温过程小放气两次，每次10±2分钟。C、碱法的蒸煮：

液    比     1∶4—6

NaOH用量    16—26％

升温时间     90—110分钟

保温时间     140—180分钟

保温温度     145—165℃

助    剂     三聚磷酸钠，1—2％

升温过程小放气两次，每次10±2分钟。D、亚铵法的蒸煮：

液    比         1∶4—6

(NH₄)₂SO₃浓度5—10％(对蒸煮液)

(NH₄)HCo₃浓度 2—4％(对绝干料)

升温时间         90—110分钟

保温时间         120—160分钟

保温温度         160—180℃

助    剂         三聚磷酸钠，1—2％

升温过程小放气两次，每次10±2分钟。所说工艺流程中的诸工序：氯化：

浆浓            2—3％

用氯量          1.5—2.5％

PH值            2—2.2

氯化温度        室温

氯化时间        40—50分钟

氯化前加氯化铵  0.3％碱处理：

用碱量(NaOH)    3—4％

温度            50—60℃

时间            120—150分钟

PH值            12—12.5

助剂            磷酸三钠0.5—1％一段漂白：

用氯量          1.4—2.5％

温度            40—45℃

时间            120分钟

PH值            9.5—10二段漂白：

用氯量          0.7—1.25％

温度            40—45℃

时间            60—120分钟

PH值            9—10酸处理：

盐酸用量        1.0—1.5％

六偏磷酸钠            0.5％

助剂                  亚硫酸钠0.5—1.0％

温度                  室温

时间                  40—50分钟

PH值                  2—2.5

在设有碱回收设施情况下，可采用碱法的蒸煮，

有机溶剂法的蒸煮，是在蒸煮时加入NaOH和乙醇的混合溶液，该法可有效地解决环境污染问题，而成本低，质量好，乙醇是通过蒸发、收集、冷凝来回收的。

亚铵法的蒸煮，可解决传统的碱煮“黑液难以处理”造成环境污染的难题，并对缓解当前碱液供应紧张的局面有一定意义。亚铵来源广泛，价格只有烧碱的四分之一，浆的回收率高，成本较碱法低，其蒸煮黑液可以部分环循使用，并且其蒸煮黑液不需任何处理可直接用作农业复合肥料，化害为利，减少污染。

浆粕除了作化学纤维原料处，还可以作为醋酸纤维、玻璃纸(无毒)、无毒塑料，绝缘清喷漆、火药、胶片、整理剂等。

用玉米杆制造人造纤维浆粕的研究，是按部颁粘胶纤维(FJ518—820)木浆标准研制的，根据多次测试的结果，其浆粕质量如下：

聚合度580，甲种纤维素92.3％，铁含量45P.P.M，戊醣3.85％，白度85％，灰份0.15％。

用玉米杆制造人造纤维浆粕，其除髓工序除出的玉米杆芯中的髓可以作为饲料，其它叶、根部等可以作为肥料，其水解工序的废水中，含有大量的多缩戊醣，可将其提取，制成木醣醇，以此净化水质。这样，既消除污染，同时物尽其用，真乃是“弃之为害，用之为利”，玉米杆一身都是宝。

从水解工序废水中提取、制造木醣醇的工艺流程为：

中和→蒸发→脱色→离子交换→加氢→结晶。

1、中和

每锅投料7—8吨，用40公斤的碳酸钙调成15波美度的乳液进行中和，中和周期4—5小时，其中：上料40分钟，升温30—40分钟，加碳酸钙乳1.5小时到2小时，保温搅拌30分钟，过滤1小时20分钟，中和温度控制在75±5℃范围，中和终点控制在PH＝3.5左右，中和液的质量较为稳定。

2、蒸发

(1)、总情况：

水解液经中和后，采用两套双效蒸发，(加热面积60m²)与一套单效蒸发罐(加热面积30m²)进行蒸发，蒸发时间为259小时。

(2)、蒸发工艺条件与蒸发效率

一效真空200，         温度82—84℃

二效真空650—670，    温度42—45℃

蒸发效率：960升/小时蒸出水

3、脱色

脱色过程，采用温度70—75℃，加入对糖15％活性碳脱色的工艺条件：每罐投入糖浆3吨左右，含糖32—35％，每次操作周期为3小时左右，其中：升温40分钟，加活性碳15分钟，保温搅拌1小时，过滤1小时，全部脱色收率约90％。

脱色之后，糖浆的无机酸平均为0.12％，总酸平均为1.11％，有机酸平均为0.9％，透光度在10以上，达到离子交换的要求。

在脱色过程中加入一定量的黄血盐，若水解时，能提高予处理效果，可以不加黄血盐，在蒸发过程中，加入一定量的晶体硫酸钙，能提高糖浆的脱色效果。

4、离子交换

脱色糖浆交货工艺是采用一套PH阳阴流程进行的，阳树脂是732型，(732阳离子交换树脂    磺酸型阳离子交换树脂

上海树脂厂产)阴树脂是717型多孔阴树脂(717阴离子交换树脂 苯乙烯共聚体

脂厂产)，阳树脂和阴树脂的加量比是1∶1.3，交换速比是1∶0.25，负荷比1∶0.5。

达到的技术、经济指标如下：

糖收率          85％以上

酸耗            0.22kg/kg糖

碱耗            0.32kg/kg糖

交换周期        35小时

净化液质量

    透光        90％以上

    含糖        10—12.8％

   灰分             0.01％

   总酸             0.006％

   无机酸           0.1％

   钙镁离子         23P、P、M

   PH值             6—7

5、加氢

(1)、工艺条件

  反应塔：氢压70—80kg/cm²，(用加氢常用的含镍催化剂)

          物料反应温度    115—125℃

          12％溶液进料量  720—860升/小时

          进料平均糖浓    12.05％净化液PH值      7.5—8

(2)、加氢情况：

  加氢反应塔共5柱，装催化剂约900升。

  加氢开车总时间44小时，含醇量平均12％，氢化过程转化率为99—100％。

6、结晶

  工艺条件：

  加氢液分别泵入一个装有活性炭的压滤机中，过滤去催化剂粉末后得到澄清的溶液，分析指标：折光10—12％，含醇11—13％，残糖0—0.09％，透光97.5—99，此溶液先经过两段蒸发：

 第一段：真空            500—540

         温度            47—50℃

         蒸至BYM(折光)   45—50

 第二段：真空           620—640

          温度            75—80℃

          蒸至BYM(折光)85

蒸完后压入结晶槽，在64℃加入少量晶种刺激，采取缓慢降温，降温时间40小时，温终点温度20℃。结晶完毕，用离心机甩干半小时，分出母液。结晶木醣醇质量：

                        含醇    含水   灰份    残糖玉米杆制木醣醇分析结果     96.7％   1.9％  0.2％  0.2％玉米芯制结晶木醣醇产品标准     96％     2.9％  1.0％  1％

所制得的木醣醇的用途：

(1)、作制牙膏的原料

(2)、作生产聚氯乙烯增塑剂原料

(3)、医用可作为糖尿病、肝炎病人的治疗剂和营养剂

(4)、是油漆、油剂的原料，在甘油不足时，也可代替甘油应用于生产卷烟、玻璃纸中。

若建一个日产15吨的玉米杆浆粕厂，每日生产15吨的浆粕的酸予水解废水中提取木醣醇结晶5吨，母液5吨。目前，我国生产一吨增塑剂，需要5吨粮食作原料，而用木醣醇母液制木醣醇，配合成脂肪酸的付产产品G5—9酸制增塑剂，每吨木糖醇母液可以制成2吨增塑剂，这就是说一吨木醣醇母液可以代替10吨粮食。一日提取5吨木醣醇母液就相当于可以节约50吨粮食。

Claims (5)

1、一种从植物原料制备甲种纤维-人造纤维浆粕的方法，包括将原料切断、破碎→旋风分离叶子部分→除髓→水解→蒸煮→水洗→疏解→筛浆→除砂→浓缩→氯化→水洗→硷处理→水洗→一段漂白→水洗→二段漂白→水洗→酸处理→水洗→除砂→抄浆→包装，其特征在于：用玉米杆作为植物原料；可以从酸予水解废液中进一步提取木糖醇。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述水解为如下工序：

酸予水解：

    液比：        1∶4～5

    水解酸浓度：  0.18～0.27％

    升温时间：    60～68分钟

    保温时间：    100～110分钟

    保温温度：    120～140℃

水解剂为盐酸；升温时间内小放气三次，每次10±2分钟，其废水可重复使用。

3、如权力要求1所述的方法，其中所述的蒸煮工序可选自下述工序：A、 硫酸盐法：用碱量：        16～20％(以NaoH计)硫化度：        10～18％液  化：        1∶4～6升温时间：      90～110分钟保温时间：      140～180分钟保温温度：      145～165℃助剂：          三聚磷酸钠1～2％升温过程小放气两次，每次10±2分钟。B、碱法：

液化：         1∶4～6

NaOH用量：     16～26％

升温时间：     90～110分钟

保温时间：     140～180分钟

保温温度：     145～165℃

助剂：         三聚磷酸钠 1～2％升温过程小放气两次，每次10±2分钟。C、有机溶剂法：

液化：          1∶4～6

NaOH用量：      14～20％

乙醇用量：      10～18％

升温时间：      90～110分钟

保温时间：      145～160分钟

保温温度：      145～165℃

      助剂：      三聚磷酸钠 1～2％

升温过程小放气两次，每次10±2分钟。

D、亚铵法：

   液  比：           14～6

(NH₄)₂SO₃浓度：   5～10％(对蒸煮液)

(NH₄)HCO₈浓度：    2～4％(对绝干料)

升温时间：            90～110分钟

保温时间：            120～160分钟

保温温度：            160～180℃

助    剂：            三聚磷酸钠1～2％

升温过程小放气两次，每次10±2分钟。

4、如权利要求1所述的方法，其中所述工艺流程中的各工序条件为：氯化：

   浆浓：           2～3％

   用氯量：         1.5～2.5

   PH值：           2～2.2

   氯化温度：       室温

   氯化时间：       40～50分钟

   氯化前加氯化铵： 0.3％

   碱处理：

   用碱量(NaoH)：  3～4％

   温度：           50～60℃

   时间：           120～150分钟

   PH值：           12～12.5

    助剂：         磷酸三钠 0.5～1％

一段漂白：

    用氯量：   1.4～2.5％

    温度：     40～45℃

    时间：     120分钟

    PH值：     9.5～10

二段漂白：

    用氯量：   0.7～1.25％

    温度：     40～45℃

    时间：     60～120分钟

    PH值：     9～10

    酸处理：

    盐酸用量： 1.0～1.5％

    六偏磷酸钠 0.5％

    助    剂： 亚硫酸钠0.5～1.0％

    温    度   室温

    时    间： 40～50分钟

    PH值：     2～2.5

5、如权利要求1所述的方法，其中提取木糖醇的工艺流程为，中和→蒸发→脱色→离子交换→加氢→结晶；各工序的条件为：

A、中和

每锅投料7—8吨，用40公斤的碳酸钙调或15波美度的乳液进行中和，中和周期4—5小时，中和温度75±5℃，中和终点PH值：3.5。

B、蒸发

蒸发工艺条件：

一效真空200         温度82—84℃

二效真空650—670    温度42—45℃

蒸发效率：960升/小时蒸出水；

温度70—75℃时，加入对糖15％活性碳脱色，工艺条件：每罐投入糖浆3吨，含糖32—35％，每次操作周期为3小时，其中：升温40分钟，加活性碳20分钟，保温搅拌1小时，过滤1小时；

在脱色过程中可加入一定量的黄血盐；在蒸发过程中，可加入一定量的晶体硫酸钙。

D、离子交换

脱色糖浆净化工艺是采用一套PH阳阴流程进行的，阳树脂是732型，阴树脂是717型多孔阴树脂，阳树脂和阴树脂的加量比是1∶1.3，交换速比是1∶0.25，负荷比1∶0.5。交换总周期为35小时。

E、加氢

反应塔：

氢压：                70～80Kg/cm²含镍催化剂

物料反应温度：        115～125℃

12％溶液进料量：      720～860升/小时

进料平均糖浓：        12.05％

净化液PH值：          7.5～8

F、结晶

加氢液分别泵入一个装有活性炭的压滤机中，过滤去催化剂粉末后得到澄清的溶液，此溶液经过两段蒸发：

第一段    真空      600—640

          温度      47—50℃

       蒸至BYX 45—50

第二段 真空    620—640

       温度    75—80℃

       蒸至BYX 85

蒸完后压入结晶槽，在64℃加入少量晶体刺激，采取缓慢降温。降温时间：40小时，降温终点温度：30℃。结晶完毕，用离心机甩干半小时，分离出母液。