CN110387767A - 碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法 - Google Patents

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李嘉臣
连文元
宋晓强
孙勇
唐兴
林鹿
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Abstract

本发明公开了碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：将纤维类植物、水、含钾化合物以10：40～60：2.0～3.0的质量比填入高压反应釜中，在高压反应釜内充入氧气，氧压为1～2Mpa，升温至155～165℃并保温2～4h，最后所得的产物进行固液分离；所述产物中的固体为综纤维素和/或综纤维素浆，液体为腐殖酸有机液体钾肥。本发明提供的制浆方法，不仅能够高效脱除植物纤维中的木质素，保证了纤维素的得率，同时废液还可用作水溶肥料。该生物质制浆方法工艺简单，生产成本低，并且实现了废液的全组分利用，经济环保，具有十分良好的应用前景。

Description

碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法
技术领域
本发明涉及碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法。
背景技术
当今世界环境污染问题与能源危机隐患日益加剧，绿色发展理念不断深入人心。传统制浆造纸工艺正面临着清洁环保、绿色高效的技术转型。新型的制浆技术不断涌现，产品的得率不断提升，同时副产品废液也成为利用的重点。有研究表明，部分高效脱除植物纤维中的木质素的方法，工艺简单，弱碱性化合物成本低，有利于推动清洁蒸煮制浆技术及分离后的植物纤维组分转化技术的大规模工业化应用，但是生产过程中会产生大量的废液，而对于废液没有明确的处理方式，限制了工业化的应用。还有研究表面，一种回收制浆废液固体碱同时添加铵盐联产铵肥的方法，有效利用了废液中的成分，但对于废液的处理工艺较为复杂，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，保证了纤维素的得率，并且解决了废液难处理的问题，实现了废液的全组分利用，简化了工艺流程，在工业上大大降低了成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，将纤维类植物原料、水、含钾化合物填入高压反应釜中，在高压反应釜内充入氧气，氧压为1～2Mpa，升温至155～165℃并保温2～4h，最后所得的产物进行固液分离；所述产物中的固体为综纤维素和/或综纤维素浆，液体为腐殖酸有机液体钾肥。其中，纤维类植物原料、水、含钾化合物的质量比为10：40～60：2.0～3.0，或纤维类植物原料的绝干重与碱性含钾化合物水溶液的固液比为1：4～6，二者均以重量(kg)计算；所述含钾化合物的用量按质量百分比为纤维类植物原料绝干重的10％～30％。
在本发明一较佳实施例中，所述纤维类植物原料为农林废弃物，包括农业秸秆、竹粉、竹屑、甘蔗渣、稻草、木粉、木屑。
在本发明一较佳实施例中，所述含钾化合物包括碳酸钾、碳酸氢钾、氧化钾、磷酸钾、磷酸一氢钾中的至少一种。
在本发明一较佳实施例中，反应温度在1h内升温至155～165℃。
在本发明一较佳实施例中，纤维类植物原料的质量以绝干重量计。
在本发明一较佳实施例中，所述综纤维素按质量份包括纤维素75～85份、半纤维素10～20份、木质素3～10份。
在本发明一较佳实施例中，所述腐殖酸有机液体钾肥为水溶性肥料，包括钾、氮、磷及腐殖酸，钾离子含量为2.05×104mg/kg，氮含量为39.97mg/L，磷含量为10mg/L。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明的技术方案简单有效，保证了纤维素的得率(得率为45％～48％)，并且解决了废液难处理的问题，实现了废液的全组分利用，环保零排放，简化了工艺流程，在工业上大大降低了成本。
具体实施方式
实施例1
选取玉米秸秆为纤维类植物原料，蒸煮反应体系为秸秆、含钾碱性化合物、水和氧气；所用碱性化合物为碳酸钾，按质量比计，用量为绝干秸秆的26％，固液比为1:4；初始通入的氧压为2MPa，反应时反应器保持密封状态；从常温加热至165℃，并保温3h；通过球型反应釜自身旋转搅拌；蒸煮反应结束后得到的混合浆料经过筛网过滤后得到综纤维素及可用于水溶肥料的含钾废液；综纤维素中纤维素含量为78.3％，半纤维素为12.5％，木质素为9.2％。
实施例2
选取竹粉作为纤维类植物原料，蒸煮反应体系为竹粉、含钾碱性化合物、水和氧气；所用碱性化合物为碳酸氢钾，按质量比计，用量为绝干竹粉的29.8％，固液比为1:5；初始通入的氧压为2MPa，反应时反应器保持密封状态；从常温加热至165℃，并保温3h；通过球型反应釜自身旋转搅拌；蒸煮反应结束后得到的混合浆料经过筛网过滤后得到综纤维素，及可用于水溶肥料的含钾废液；综纤维素中纤维素含量为81.6％，半纤维素为14.1％，木质素为4.3％。
实施例3
选取玉米秸秆为纤维类植物原料，蒸煮反应体系为秸秆、含钾碱性化合物、水和氧气；所用碱性化合物为氧化钾，按质量比计，用量为绝干秸秆的17.6％，固液比为1:4；初始通入的氧压为2MPa，反应时反应器保持密封状态；从常温加热至165℃，并保温3h；通过球型反应釜自身旋转搅拌；蒸煮反应结束后得到的混合浆料经过筛网过滤后得到综纤维素及可用于水溶肥料的含钾废液；综纤维素中纤维素含量为75.3％，半纤维素为16.8％，木质素为7.9％。
实施例4
选取木屑为纤维类植物原料，蒸煮反应体系为木屑、含钾碱性化合物、水和氧气；所用碱性化合物为磷酸钾，按质量比计，用量为绝干秸秆的32％，固液比为1:5；初始通入的氧压为2MPa，反应时反应器保持密封状态；从常温加热至165℃，并保温3h；通过球型反应釜自身旋转搅拌；蒸煮反应结束后得到的混合浆料经过筛网过滤后得到综纤维素及可用于水溶肥料的含钾废液；综纤维素中纤维素含量为78.2％，半纤维素为14.3％，木质素为7.5％。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：将纤维类植物原料、水、含钾化合物以10：40～60：2.0～3.0的质量比填入高压反应釜中，在高压反应釜内充入氧气，氧压为1～2Mpa，升温至155～165℃并保温2～4h，最后所得的产物进行固液分离；所述产物中的固体为综纤维素和/或综纤维素浆，液体为腐殖酸有机液体钾肥。
2.根据权利要求1所述的碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：所述纤维类植物原料为农林废弃物，包括农业秸秆、竹粉、竹屑、甘蔗渣、稻草、木粉、木屑。
3.根据权利要求1所述的碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：所述含钾化合物包括碳酸钾、碳酸氢钾、氧化钾、磷酸钾、磷酸一氢钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：反应温度在1h内升温至155～165℃。
5.根据权利要求1所述的碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：纤维类植物原料的质量以绝干重量计。
6.根据权利要求1所述的碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：所述综纤维素按质量份包括纤维素75～85份、半纤维素10～20份、木质素3～10份。
7.根据权利要求1所述的碱性含钾化合物氧化蒸煮脱木素制浆联产水溶肥料的方法，其特征在于：所述腐殖酸有机液体钾肥为水溶性肥料，包括钾、氮、磷及腐殖酸，钾离子含量为2.05×104mg/kg，氮含量为39.97mg/L，磷含量为10mg/L。
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