CN103321075A - 一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，涉及制浆造纸工程技术和植物纤维类生物质资源精炼领域。一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，包括下述工艺步骤：①闪蒸：将低沸醇法制浆废液进行闪蒸，得冷凝液和闪蒸残留液；②木素分离：将闪蒸残留液进行稀释、冷却、过滤，得木素和滤液；③蒸发：蒸发步骤②所得滤液，得冷凝液和余物。从低沸醇法制浆废液得到回收试剂主要是乙醇、水、甲酸、乙酸和糠醛等的混合物，可直接回用蒸煮，也可进一步回收甲酸、乙酸和糠醛，副产物木素和降解糖等是重要的化工原料，该方法可以实现蒸煮试剂循环封闭蒸煮，并极大减少蒸煮过程用水量。

Description

一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法

技术领域

本发明涉及一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，涉及制浆造纸工程技术和植物纤维类生物质资源精炼领域。

背景技术

随着经济的腾飞，中国对纸浆与纸张的需求量迅速增加。然而众所周知，我国很多制浆厂仍采用传统制浆方法，废液回收能耗高、投资大，仍会产生二次污染，给环境和能源带来很大压力。因此，我国在“制浆造纸‘十一五’规划”中，将大力发展制纸浆的清洁生产技术列为重点内容。鉴于此，寻找一种新的既能有效的回收木素等有用物质，又能较好的保护环境的制浆方法，已成为造纸行业需要迫切解决的问题。

近些年来发展起来的有机溶剂制浆技术，可以提供更好的脱木素方法，降解的木素、半纤维素中留有较多的反应功能基团，并且可以更容易的从溶剂介质中回收、提纯。有机溶剂制浆法是一种对环境友善的制浆技术，在一定条件下，有机溶剂可以降解植物原料中的木素，从而达到木素、纤维素、半纤维素高效分离的目的。由于整个过程中采用的是有机溶剂分离、水解或溶解木素，同时纤维素、半纤维素降解为降解糖进入制浆废液中，废液中有机溶剂可以通过蒸发回收而被反复回收循环利用，无废水或只有少量废水排放，使其能够真正从源头解决制浆过程中的污染问题，是实现无污染或低污染“绿色环保”制浆的有效技术途径。

低沸醇法制浆是有机溶剂法制浆中最为典型的制浆方法之一，已经被研究的有酸催化、碱催化、过氧化物催化和自催化的低沸醇法制浆技术，本专利属于低沸醇法制浆废液回收与综合利用范畴。从低沸醇法制浆废液中回收试剂、副产物木素和降解糖，是低沸醇法制浆技术的重要组成部分，得到回收试剂主要是乙醇、水、甲酸、乙酸和糠醛等的混合物，可直接回用蒸煮，也可进一步回收甲酸、乙酸和糠醛，副产物木素和降解糖等是重要的化工原料。

发明内容

本发明的目的是提供一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，该回收方法适用于植物原料采用低沸醇为主的试剂蒸煮后得到的废液，废液经过闪蒸、稀释、木素分离，蒸发回收试剂，浓废液干燥，得到降解糖。

一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，包括下述工艺步骤：

①闪蒸：将低沸醇法制浆废液进行闪蒸，得冷凝液和闪蒸残留液；

②木素分离：将闪蒸残留液进行稀释、冷却、过滤，得木素和滤液；

③蒸发：蒸发步骤②所得滤液，得冷凝液和余物。

本发明所述低沸醇法制浆指采用低沸醇水溶液为蒸煮主要试剂，以造纸用植物纤维原料为原料进行的制浆方法，其中，本发明低沸醇优选为甲醇或乙醇；造纸用植物纤维原料包括木材、禾草类原料、韧皮等造纸植物纤维原料，如杨木、芦苇、麦草、蔗渣等。所述低沸醇法制浆为本领域技术人员所知的低沸醇法制浆，如盐催化法、自催化法、过氧化物催化法、碱催化法等低沸醇制浆方法。

本发明所述低沸醇法制浆废液指采用低沸醇法制浆得到的浓废液，该废液中含有低沸醇、水和有机酸等溶剂以及木素、降解糖等固形物。

本发明所述回收低沸醇法制浆废液组分的方法包括闪蒸、木素分离和蒸发的步骤，其中步骤①所述闪蒸操作为本领域的现有技术，优选于闪蒸罐中进行。将低沸醇法制浆废液置于闪蒸罐中进行闪蒸，得冷凝液和闪蒸残留液，冷凝液为有机溶剂和水，有机溶剂主要包括乙醇和少量甲酸。本发明述闪蒸残留液指闪蒸处理后残留于闪蒸装置中的残留物，包括木素、有机溶剂、水和降解糖等。

本发明步骤②将闪蒸处理后的闪蒸残留液进行稀释、冷却、过滤，得木素和滤液。其中，滤液中包括大量有机溶剂及降解糖。所得木素经干燥处理后即可回收利用。

本发明步骤③将步骤②所得滤液进行蒸发处理，得冷凝液和余物。其中，冷凝液为有机溶剂和水，有机溶剂主要包括乙醇、少量甲酸、乙酸和糠醛；余物为降解糖浆，经干燥得降解糖固形物。

从低沸醇法制浆废液中回收有机溶剂、副产物木素和降解糖，是低沸醇法制浆技术的重要组成部分，得到回收有机溶剂主要是乙醇、水、甲酸、乙酸和糠醛等的混合物，可直接回用蒸煮，也可进一步回收甲酸、乙酸和糠醛，副产物木素和降解糖等是重要的化工原料，该技术可以实现蒸煮试剂循环封闭蒸煮，并极大减少蒸煮过程用水量。

本发明所述回收低沸醇法制浆废液组分的方法优选步骤①中所述低沸醇法制浆废液的温度为160～220℃，低沸醇浓度为40%～65%（V/V），液比为1:8～1:10，进一步优选制浆废液的温度为170～210℃，低沸醇浓度45%～60%（V/V）。

本发明所述回收低沸醇法制浆废液组分的方法优选步骤②中将闪蒸残留液进行稀释、冷却，使稀释后的闪蒸残留液的温度为5～40℃，低沸醇浓度为5%～35%（V/V），进一步优选使稀释后的闪蒸残留液的温度为15～25℃，低沸醇浓度为15%～30%（V/V）。

本发明所述回收低沸醇法制浆废液组分的方法优选步骤②中向闪蒸残留液中加入水或浓度低于20%（V/V）的低沸醇水溶液进行稀释。

上述方法水或浓度低于20%（V/V）的低沸醇水溶液的加入量优选为闪蒸残留液体积的0.5～1.2倍，进一步优选为0.7～1.0倍。

本发明所述回收低沸醇法制浆废液组分的方法优选步骤③中所述蒸发为常压蒸发或真空蒸发，蒸发温度60～110℃。

利用上述方法回收低沸醇法制浆废液组分，100g造纸用植物纤维原料木素回收量5～25g，闪蒸及蒸发回收有机溶剂1000～1800mL，回收降解糖8～22g。

本发明的有益效果是：

（1）可回收蒸煮用的有机溶剂、高附加值木素和降解糖。

（2）投资省。由于使用通用设备，可节省投资。

（3）无污染。回收木素过程中没有任何污染物产生、排放。

（4）能耗低。废液通过闪蒸降低了低沸醇、低沸点有机酸的浓度，溶解木素的能力降低，利于木素析出，减少后续稀释水的用量，同时充分利用蒸煮完成后体系残余热量，有效降低废液回收能耗。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可以常规方法制备。

实施例1

一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，制浆废液来自芦苇乙醇-水-过氧化氢逆流制浆，保温温度170℃，液比1:8。废液中组分回收步骤如下：

a.废液温度170℃，乙醇浓度为45%（V/V），经闪蒸罐闪蒸后，得到冷凝液（有机溶剂和水）和闪蒸残留液，温度降低为95℃，乙醇浓度降低为30%（V/V），加入闪蒸残留液体积0.8倍常温工业用水稀释，经换热器冷却至20℃；

b.沉析的木素经过过滤、干燥后，得到木素；过滤分离木素后，在103℃常压蒸发滤液，得到冷凝液（有机溶剂和水）和降解糖浆；降解糖浆经干燥后，得到降解糖固形物；

c.100g芦苇原料收获木素12g，有机溶剂和水1350mL，降解糖18g。

实施例2

一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，制浆废液来自碱催化杨木甲醇-水制浆，保温温度190℃，液比1:10，废液中组分回收步骤如下：

a.废液温度190℃，甲醇浓度为50%（V/V），经闪蒸罐闪蒸后，得到冷凝液（有机溶剂和水）和闪蒸残留液，温度降低为98℃，甲醇浓度降低为30%（V/V），加入闪蒸残留液体积1.0倍常温工业用水稀释，经换热器冷却至25℃；

b.沉析的木素经过过滤、干燥后，得到木素；过滤分离木素后，在110℃常压蒸发滤液，得到冷凝液（有机溶剂和水）和降解糖浆；降解糖浆经干燥后，得到降解糖固形物；

c.100g杨木原料收获木素15g，有机溶剂和水1500mL，降解糖21g。

实施例3

一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，制浆废液来自杨木自催化乙醇-水制浆，保温温度205℃，液比1:10，废液中组分回收步骤如下：

a.废液温度205℃，乙醇浓度为55%（V/V），经闪蒸罐闪蒸后，得到冷凝液（有机溶剂和水）和闪蒸残留液，温度降低为96℃，乙醇浓度降低为35%，加入闪蒸残留液体积1.0倍常温5%（V/V）的乙醇水溶液稀释，经换热器冷却至25℃；

b.沉析的木素经过过滤、干燥后，得到木素；过滤分离木素后，在110℃常压蒸发滤液，得到冷凝液（有机溶剂和水）和降解糖浆；降解糖浆经干燥后，得到降解糖固形物；

c.100g杨木原料收获木素13g，有机溶剂和水1500mL，降解糖18g。

Claims (6)

1.一种回收低沸醇法制浆废液组分的方法，包括下述工艺步骤：

①闪蒸：将低沸醇法制浆废液进行闪蒸，得冷凝液和闪蒸残留液；

②木素分离：将闪蒸残留液进行稀释、冷却、过滤，得木素和滤液；

③蒸发：蒸发步骤②所得滤液，得冷凝液和余物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤①中所述低沸醇法制浆废液的温度为160～220℃，低沸醇浓度为40%～65%，液比为1:8～1:10。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤②中将闪蒸残留液进行稀释、冷却，使稀释后的闪蒸残留液的温度为5～40℃，低沸醇浓度为5%～35%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤②中向闪蒸残留液中加入水或浓度低于20%的低沸醇水溶液进行稀释。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤③中所述蒸发为常压蒸发或真空蒸发，蒸发温度60～110℃。

6.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述低沸醇为甲醇或乙醇。