CN111019153A - 竹子甲酸法组分分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种竹子甲酸法组分分离方法，解决现有对竹木质纤维素组分分解方法存在或多或少缺陷的问题。该方法包括步骤一、取毛竹竹杆或竹屑烘干，粉碎过筛后，制得竹粉；称取竹粉，加入甲酸溶液和催化量的过氧化氢溶液；混合均匀后进行预处理，预处理时间为1～9小时，预处理温度为50～90°；将处理后的浆液进行抽滤，收集滤液待用；得到的固体用甲酸洗涤后进行二次抽滤，使用蒸馏水冲洗至中性，干燥得竹粗纤维素。步骤二、将收集的滤液在69～71℃下进行旋转蒸发，并回收蒸出的甲酸；在剩余的滤液中加入蒸馏水，常温下静置；滤液经离心沉淀，得到的固体使用蒸馏水洗涤至中性，干燥得竹粗木质素；步骤三、将离心后的上清液旋转浓缩后，得竹半纤维素水解糖液。

Description

竹子甲酸法组分分离方法
技术领域
本发明涉及一种原材料组分的分解方法，具体属于一种竹子甲酸法组分分离方法。
背景技术
随着人类利用和改造自然界资源的能力提高，人类社会文明、经济与科学技术飞速的发展，但同时也带来了一系列的资源短缺与环境恶化等问题，因此我们需要寻找可代替化石能源，并且环境污染较少的生物能源。而生物质资源以其来源丰富、数量巨大且具有可再生性等优势成为世界各国竞相发展的产业。
木质纤维素——地球上最丰富、最廉价的生物质资源，主要包括木材(软木和硬木)、农业生产废弃物(秸秆、谷壳、麸皮、蔗渣等)、林产加工废弃物及各类能源植物。木质纤维素通过化学法、物理法、物理化学法、生物法等处理，可生成液体燃料、重要化学品、合成工程材料等。使用从木质纤维素中获得的可再生能源代替化石燃料的使用，将会缓解环保和能源两大难题，同时会对农业经济发展产生巨大的帮助。
竹子具有培育周期短、易繁殖、分布广泛等优点，竹木质纤维通常被用于竹浆造纸、生产竹制品等，其生产过程中产生的竹屑成了废弃物。而竹屑的主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，其再生速度快、廉价易得，是一种优良的生物质资源来源。
毛竹是中国栽培悠久、面积最广、经济价值也最重要的竹种。通常，竹材中纤维素含量为40％-60％，半纤维素含量为19％-23％，木质素含量为20％-25％，还有少量的灰分、淀粉等。纤维素、半纤维素和木质素是竹子细胞壁的结构性成分，纤维素分子聚集成束形成骨架，半纤维素、木质素分散在纤维素中或周围，通过结晶、交联、包裹等形式以复杂分子结构单元聚合成高度异质的三维网格结构即复杂紧密的木质纤维素，如图1所示，这种稳定的结构很难被降解。
木质素作为植物细胞内的一种粘合剂，增加了植物的机械强度以保护植物细胞遭受攻击。木质素的芳香族特性使其成为芳香类化学品与高分子材料的原料，在电化学材料、阻燃材料、吸附材料上均有应用。由于木质素的存在，使得纤维素分离困难，因此在分离纤维素时往往需要脱除木质素，工业产生的木质素多作为工业副产物被排放或直接燃烧，造成了资源的极大浪费和环境的污染。
竹木质纤维素的组分分离主要在于通过各种方式预处理后，分离出木质纤维素中的有效成分。而木质纤维素主要由纤维素03、半纤维素02、木质素01、结构蛋白04组成，以复杂的分子结构单元聚合交联在一起形成复杂紧密的三维网格结构。而目前组分分离的研究主要针对分离竹质纤维素中的纤维素，但由于纤维素与木质素等结构紧密等特点，纤维素很难被水解，这使分离纤维素存在着成本高、纤维素水解困难、纤维素纯度不高等问题，且竹木质纤维素中的木质素并未得到合理的利用。
为了充分利用竹木质纤维素中的组分，目前对于竹木质纤维素的预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法。物理法主要包括力学粉碎、超临界萃取处理法等，但由于工业化生产与成本的限制，力学粉碎的发展受到制约。化学法主要包括酸处理法、碱处理法等，酸处理法主要包括浓酸法和稀酸法，但由于浓酸腐蚀性强、操作危险，同时强酸对容器具有腐蚀性且回收困难；碱处理法主要用到氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等，而原料中的木质素含量决定了碱处理法的效果，但通过碱处理后，半纤维素被水解且损失较大，且试剂不易回收污染较大。物理化学方法中目前应用比较多的为蒸汽爆破预处理法，蒸汽爆破可以以较低的能耗达到较好的分离效果，但由于高压、高温使一些组分发生深度降解，会对后续纤维素的酶解产生抑制。生物预处理法主要是利用可降解木质纤维素的微生物，如真菌、细菌等，依靠微生物所产生的酶系进行分解，其中包括降解木质素的木质素氧化酶系和降解纤维素、半纤维素的碳水化合物活性酶，这种处理方法虽然清洁并且节约能源，但周期长难以实现工业化生产。
综上所述，现有对竹木质纤维素组分分解方法均存在或多或少的问题，如：成本较高难以实现工业化生产、各组分并未实现完全分离、分离纯度不高、某组分的过度浪费、分离过程容易造成环境污染。
发明内容
为了解决现有对竹木质纤维素组分分解方法存在成本较高难以实现工业化生产、各组分并未实现完全分离、分离纯度不高、某组分的过度浪费、分离过程容易造成环境污染等或多或少缺陷的技术问题，本发明提供一种竹子甲酸法组分分离方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种竹子甲酸法组分分离方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤一、竹粗纤维素的制备
步骤1.1、取毛竹竹杆或竹屑烘干，粉碎过筛后，制得竹粉；
步骤1.2、称取竹粉，加入甲酸溶液和催化量的过氧化氢溶液；
步骤1.3、混合均匀后进行预处理，预处理时间为1～9小时，预处理温度为50～90°；
步骤1.4、将处理后的浆液进行抽滤，收集滤液待用；得到的固体用甲酸洗涤后进行二次抽滤，使用蒸馏水冲洗至中性，干燥得竹粗纤维素；
步骤二、竹粗木质素的制备
步骤2.1、将步骤1.4)收集的滤液在69～71℃下进行旋转蒸发，并回收蒸出的甲酸；
步骤2.2、在剩余的滤液中加入蒸馏水，常温下静置；
步骤2.3、滤液经离心沉淀，得到的固体使用蒸馏水洗涤至中性，干燥得竹粗木质素；
步骤三、竹半纤维素水解糖液的制备
将步骤2.3离心后的上清液旋转浓缩后，得竹半纤维素水解糖液。
进一步地，步骤1.2中，所述甲酸的浓度为85％～90％，甲酸的固液比为1:5～1:30，其中固液比即所使用竹粉固体原料与所使用溶液的质量比。
进一步地，步骤1.2中，所述催化量的过氧化氢溶液浓度为1～3％，过氧化氢的固液比为10:1。
进一步地，步骤1.2中，所述甲酸的浓度为88％，固液比为1:5～1:15，所述催化量的过氧化氢溶液的浓度为2％。
进一步地，步骤1.3中，所述预处理时间为3～7小时，预处理温度为60～80°。
进一步地，步骤1.2中，所述甲酸的固液比为1:10；
步骤1.3中，所述预处理时间为5小时，预处理温度为60°。
进一步地，步骤1.3中，混合均匀后置于转速为150r/min的恒温水浴摇床中进行预处理；
步骤1.4中，得到的固体用88％甲酸进行洗涤。
进一步地，步骤2.1中，收集的滤液在70℃下进行旋转蒸发；
步骤2.2具体为，在剩余的滤液中加入十倍体积的蒸馏水，常温下静置12h；
步骤2.3中，离心沉淀的速度为8000r/min，处理时间为10min。
进一步地，步骤三具体为，将步骤2.3离心后的上清液在80℃下旋转蒸发浓缩。
进一步地，所述步骤1.1具体为，取毛竹竹杆或竹屑，40℃烘干12h后，粉碎，过60目筛，制得竹粉。
本发明的有益效果是：
1、本发明分离方法以毛竹为原料，首先将毛竹竹杆制成竹粉，加入甲酸和过氧化氢溶液预处理竹木质纤维素，抽滤后得到竹粗纤维素，同时将滤液旋转蒸发后得到竹粗木质素，再制得竹半纤维素水解糖液；本发明确定的最佳分离工艺条件：选择预处理时间为5小时，预处理温度为60℃，甲酸的固液比为1:10g/ml，添加过氧化氢浓度为2％时，在此该条件下，分离效果好，竹粗纤维素得率为50.4％，竹半纤维素水解糖得率为15.6％，竹粗木质素得率为21.2％。
2、本发明分离方法工艺流程简单、经济效益高。
附图说明
图1是现有木质纤维素结构示意图；
图1中，附图标记如下：
01-木质素，02-半纤维素，03-纤维素，04-结构蛋白。
图2是本发明竹子甲酸法组分分离方法中过氧化氢浓度对竹木质纤维素组分分离效果影响示意图；
图3是本发明竹子甲酸法组分分离方法中预处理时间对竹木质纤维素组分分离效果影响示意图；
图4是本发明竹子甲酸法组分分离方法中预处理温度对竹木质纤维素组分分离效果影响示意图；
图5是本发明竹子甲酸法组分分离方法中甲酸固液比对竹木质纤维素组分分离效果影响示意图；
图6是本发明竹子甲酸法组分分离方法中步骤一的工艺流程图；
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的描述。
一种竹子甲酸法组分分离方法，包括以下步骤：
步骤一、竹粗纤维素的制备
步骤1.1、取毛竹竹杆或竹屑烘干，粉碎过筛后，制得竹粉；
步骤1.2、称取一定量竹粉，加入甲酸溶液和催化量的过氧化氢溶液；
步骤1.3、混合均匀后进行预处理，预处理时间为1～9小时，预处理温度为50～90°；
步骤1.4、将处理后的浆液进行抽滤，收集滤液待用；得到的固体用甲酸洗涤后进行二次抽滤，使用蒸馏水冲洗至中性，干燥至恒重后称重，得竹粗纤维素；
步骤二、竹粗木质素的制备
步骤2.1、将步骤1.4)收集的滤液在69～71℃下进行旋转蒸发，并回收蒸出的甲酸；
步骤2.2、在剩余的滤液中加入蒸馏水，常温下静置；
步骤2.3、滤液经离心沉淀，得到的固体使用蒸馏水洗涤至中性，干燥至恒重后称重，得竹粗木质素；
步骤三、竹半纤维素水解糖液的制备
将步骤2.3离心后的上清液旋转浓缩后，测定其固形物含量，得竹半纤维素水解糖液。
实施例一
本实施例以预处理时间、预处理温度、甲酸固液比、过氧化氢添加量为主要研究对象，进行单因素初步优化，以获得最优的工艺条件。
称取竹粉5.0g，按一定固液比加入88％的甲酸溶液，在一定温度(预处理温度)下恒温水浴摇床内反应一定时间(预处理时间)，分离出的粗纤维素、粗半纤维素水解糖液、粗木质素计算得率。
得率计算：
粗纤维素得率＝甲酸处理后剩余质量/竹粉质量×100％
粗半纤维素水解糖得率＝半纤维素水解糖质量/竹粉质量×100％
粗木质素得率＝旋蒸水沉后析出沉淀质量/竹粉质量×100％
单因素试验因素水平表如表1所示，一共进行四组单因素实验。
表1单因素实验因素水平表
Figure BDA0002275196270000061
一、过氧化氢浓度的单因素实验
在预处理温度60℃，预处理时间5h，甲酸的固液比为1:10的条件下，本次实验设计了0％、1％、2％、2.5％、3％的不同过氧化氢浓度(固液比10:1)，探究其对竹质纤维素组分分离效果的影响，实验结果如图2所示。
结果表明：随着过氧化氢浓度从0％到2％，残留固体质量减少，即纤维素水解程度增加，同时半纤维素水解糖与木质素得率分别缓慢上升，这也可对比出添加催化剂有一定提高组分分离效果的作用；当过氧化氢浓度超过2％时，残留固体质量增加，即纤维素水解程度减少，而半纤维素水解糖与木质素得率均缓慢降低。确定最佳催化剂添加浓度为2％。
二、预处理时间的单因素实验
在催化剂过氧化氢浓度为2％(固液比10:1)，甲酸的固液比1:10，预处理温度60℃的条件下，本次实验设计了1h、3h、5h、7h、9h的不同预处理时间，探究其对竹质纤维素组分分离效果的影响，实验结果如图3所示。
结果表明：随着预处理时间的增加，木质纤维素组分溶解效果增加，残留固体质量减少，即纤维素水解程度增加，同时半纤维素水解糖与木质素得率增加，而当超过5h时，各指标均趋于平缓，说明此时各组分分离较彻底，综合考虑工艺流程的效率与成本，确定最佳预处理时间为5h。
三、预处理温度的单因素实验
在催化剂过氧化氢浓度为2％(固液比10:1)，预处理时间5h，甲酸的固液比1:10的条件下，本次实验设计了50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的不同预处理温度，探究其对竹质纤维素组分分离效果的影响，实验结果如图4所示。
结果表明：随着预处理温度的增加，木质纤维素组分溶解效果增加，残留固体质量减少，即纤维素水解程度增加，同时半纤维素水解糖与木质素得率增加，而当超过60℃时，各指标均趋于平缓，变化较小，说明此时各组分分离较彻底。但在90℃时纤维素水解程度增加。综合考虑工艺流程的效率与成本，确定最佳预处理温度为60℃。
四、甲酸固液比的单因素实验
在催化剂过氧化氢浓度为2％(固液比10:1)，预处理时间5h，预处理温度60℃的条件下，本次实验设计了1:5、1:10、1:15、1:20、1:30的不同甲酸固液比，探究其对竹质纤维素组分分离效果的影响，实验结果如图5所示。
结果表明：随着甲酸体积的增加，残留固体质量逐渐减少，说明纤维素水解程度增加，同时半纤维素水解糖与木质素得率增加。当固液比大于1:10时，各组分分离指标趋于平缓，说明此时竹木质纤维素各组分分离较彻底，综合考虑效率与试剂成本，确定最佳固液比为1:10。
通过本实施例可以得出，较优的工艺条件为：催化剂过氧化氢浓度为2％，预处理时间为3h、5h、7h；预处理温度为60℃、70℃、80℃；甲酸的固液比为：1:5、1:10、1:15。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，通过单因素试验选择的合适因素与水平进行一个L9(33)三因素三水平的正交试验表，以确定最优的工艺条件，正交试验因素水平设置如表2所示，其正交试验结果如表3所示。
表2因素水平安排表
Figure BDA0002275196270000071
Figure BDA0002275196270000081
正交试验之所以选择预处理时间、预处理温度、固液比作为因素进行考察，主要是因为单因素试验中，可以发现预处理时间、固液比、预处理温度对竹粗纤维素组分分离效果影响较显著。而过氧化氢的浓度对分离效果影响不够稳定，对脱除木质素效果不佳。因此选取了预处理时间、预处理温度、固液比进行三因素三水平的正交试验。原则上同一因素不同水平的选择涵盖极值点。用于正交试验的固液比水平选为：1:5、1:10、1:15。用于正交试验的预处理时间水平选为：60℃、70℃、80℃。用于正交试验的预处理时间水平选为：3h、5h、7h。
表3正交试验结果表
Figure BDA0002275196270000082
Figure BDA0002275196270000091
由表3可以看出，各因素对组分分离效果的因素主次顺序为A>C>B，即预处理时间对竹木质纤维素组分分离效果的影响最大，预处理温度次之，固液比影响最小。考察A、B、C三个因素在3个水平上的变化，得出最优的工艺方案为A2C2B1。由表3可知，计算所得最优条件：固液比1:10、预处理温度60℃、预处理时间5h，下可得纤维素得率50.4％，半纤维素水解糖得率15.4％，木质素得率21.2％。
实施例三
本实施例在实施例二优化结果的基础上确定生产工艺流程。
以年产量200t为目标进行计算，考虑到节假日休息等，全年生产时间定为300d。计划每日生产量＝年产量/全年生产天数＝2000t/300＝6.67t。
由于设备生产能力有限，为高效利用生产设备，降低产品的生产成本进而提高利润率，采用两班制，每班工作8h，产品成品率按98％计，则：
实际每班生产量＝计划每班生产量/成品率＝3.34/0.98＝3.41t。
其中步骤一的具体流程如图6所示；生产工艺要点主要包括以下过程：
a、竹粉准备：取适量竹屑，通过带式干燥机烘干，再通过粉筛机粉碎，过筛制得竹粉，避光保存备用；
b、反应：提取时称取适量竹粉，以固液比为1:10(g/mL)加入88％甲酸溶液与2％的过氧化氢溶液(催化剂)，置于搅拌式反应釜在60℃下反应5h；
c、过滤：将反应后的液体通过压滤机；
d、洗涤：滤饼进行洗涤；
e、干燥：将中和后的固体置于流化床干燥机中干燥，即为成品；
实施例四
本实施例在实施例三的基础上对整个工艺过程中的物料进行衡算。
a、所需原辅料
竹屑来自安徽宣城竹制品工厂，避光干燥保存；工业级甲酸；工业级过氧化氢；工业级氢氧化钠。
b、主要辅料
按工艺流程计算每班生产所需物料。
竹屑用量：由实验测得产品得率为50％，粉碎、干燥、过筛等工序损失率为5％，则：
m竹屑＝3.41÷95％÷50％＝7.18t
甲酸用量：依据设定工艺条件物料比1:10g/mL计算，88％甲酸密度为1.20t/m3，则所用甲酸质量为：
V甲酸＝7.18×10＝71.8m3
m甲酸＝71.8×1.20＝86.16t
催化剂用量：V催＝7.18×10％＝0.718t
氢氧化钠用量：m中＝3.41×1％＝0.0341t
生产用水：m水＝86.16+9.5＝95.66t
c、物料衡算总表如下表4。
表4物料衡算总表
Figure BDA0002275196270000101
实施例五
本实施例在实施例四的基础上对整个工艺过程中的设备选型进行分析。
生产设备选型应具有以下特点：1)合理性：设备必须满足工艺一般要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力。2)先进性：要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、效率等要尽可能达到先进水平。3)安全性：要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的附件附料。4)经济性：设备投资省，易于加工、维修、更新少，没有特殊的维护要求，运行费用少。引进先进设备，考察设备性价比，考虑是否易于被国内消化吸收和改进利用。5)结构要求：强度：合理的强度，保证设备的安全运行；刚度：设备及其构件在外压的作用下，保持原有状况的能力；耐久性：设备的使用年限，一般化工设备的使用年限为10-12年，高压设备为20-25年。
a、粉筛设备
原材料为竹屑，需进行粉碎过筛得到竹粉，每班需粉筛7.18t，每小时需粉碎7.18÷8＝0.975t。选择竹木粉碎机，型号为2000型，产量为10000-11000kg/h，功率为132kw。同时选择80目粉筛机，型号为WP-2000。效率高、设计精巧耐用，任何粉类、粘液均可筛分。换网容易、操作简单、清洗方便。网孔不堵塞、粉末不飞扬、可筛至500目或0.028mm。杂质、粗料自动排出，可以连续作业。独特网架设计，筛网使用时间长久，换网快只需3-5分钟。体积小，不占空间移动方便。功率为4kw。
b、干燥设备
原材料以及后续的粗纤维素均需要干燥，分别根据材料形态选用带式干燥机和流化床干燥机。带式干燥机型号为DW-2.0-10A，功率为14.7kw。流化床干燥机工作的原理为：物料自进料进口进入机内，在振动力作用下，物料沿水平面流化床抛掷，向前连续运动，热风向上穿过流化床同湿物料换热后，湿空气经旋风分离器除尘后由排风1：3排出。干燥物料由排料进口排出。型号为ZLG8×1.8，功率为11kw。
c、反应设备
由于反应试剂为甲酸，因此需选用耐腐蚀的反应釜。选用搪玻璃式反应釜，容积为20m3，电机功率为10kw。
d、过滤设备
选用全自动压滤机，型号为XMZ200/1250，总功率5.5kw，压滤机配有球墨铸铁滤板，超高分子聚乙烯滤板，增强聚丙烯滤板，橡胶复合滤板，可以满足酸、碱、盐类及其它防腐和特殊要求的过滤介质的分离。
设备汇总表如下表5
表5设备汇总表
Figure BDA0002275196270000111
Figure BDA0002275196270000121
实施例六
一种竹子甲酸法组分分离方法，包括以下步骤：
步骤一、竹粗纤维素的制备
步骤1.1、取毛竹竹杆或竹屑烘干，40℃烘干12h后，粉碎，过60目筛，制得竹粉；
步骤1.2、称取5g竹粉，加入甲酸浓度为88％，甲酸的固液比为1:10，过氧化氢溶液浓度为1～3％，过氧化氢的固液比为10:1；
步骤1.3、混合均匀后置于转速为150r/min的恒温水浴摇床中进行预处理，预处理时间为5小时，预处理温度为60°；
步骤1.4、将处理后的浆液进行抽滤，收集滤液待用；得到的固体用甲50mL 88％酸洗涤后进行二次抽滤，使用蒸馏水冲洗至中性，干燥至恒重后称重，得竹粗纤维素；
步骤二、竹粗木质素的制备
步骤2.1、将步骤1.4)收集的滤液在70℃下进行旋转蒸发至5mL，并回收蒸出的甲酸；
步骤2.2、在剩余的滤液中加入十倍体积的蒸馏水，常温下静置12h；
步骤2.3、滤液经离心沉淀(速度为8000r/min，处理时间为10min)，得到的固体使用蒸馏水洗涤至中性，干燥至恒重后称重，得竹粗木质素；
步骤三、竹半纤维素水解糖液的制备
将步骤2.3离心后的上清液在80℃下旋转蒸发浓缩至10ml，使用阿贝折射仪测定其固形物含量，得竹半纤维素水解糖液。
在本实施例条件下，竹粗纤维素得率为50.4％，竹半纤维素水解糖得率为15.6％，竹粗木质素得率为21.2％，竹木质纤维素组分分解效果好。
实施例七
本实施例对本发明的技术经济进行分析。
一、运行成本核算
1.1水电气的估算
1.1.1用水估算
每班生产用水量为95.66t，清洗设备用水为64t，生活用水与消防用水共计5t，每班其他用水按1t计，则：
每班用水量为：95.66+64+5+1＝165.66t
则年用水量为：165.66×300＝49698t
1.1.2用电估算
主要设备用电情况详见表6。
表6主要设备用电情况表
Figure BDA0002275196270000131
Figure BDA0002275196270000141
每班用电量为：
10×4×5+7.5×8×8+14.7×8+11×8+4×4×8+132×3+7.5×2×8+5.5×8+55×3+18.5×2×8+5×8+5×8＝2109.8kw.h，
因此，年用电量为：2109.8×2×300＝1265880kw.h。
1.1.3用汽估算
每班用汽量为：1000×3+500×8+100×8＝7800kg
年用汽量为：7800×2×300＝7680t
1.2人力资源成本估算
1.2.1人员工资
每班安排班长一人，负责生产协调；4个工段每个工段安排10人；另增2人负责回收阶段工作及设备维修。由生产人员中择优挑选两人为副班长。
班长人均月工资为：4000元
副班长人均月工资为：3500元
生产人员人均月工资为：3000元
单月工资总成本：
(4000×1+3500×2+3000×38)×2＝250000元
1.2.2福利费用
每人每年过年奖励300元现金等价物，则福利费用为：
300×82＝24600元
1.2.3年人力资源成本
年人力资源成本为：
250000×12+24600＝303万元
二、投资估算及经济效益分析
技术经济学就是研究在各种技术使用过程中如何以最小的投入取得最大的产出，即研究技术的经济效益。工程项目的技术经济分析就是对不同技术方案的经济效果进行计算、分析、评价，并在多种方案的比较中选择最优方案(包括计划方案、设计方案、技术措施和技术政策)的预测效果进行分析，作为选择方案和进行决策的依据.工程项目的技术经济分析，是一项十分重要的工作。只有通过前期分析，证明项目在技术上可靠、经济上合理、财政上有保证，才能将它确定下来。进行细致的比较和评价工作，从而使生产的每一个环节都获得最大的经济效益。
2.1投资估算
主要生产设备投资估算如表7所示。
全厂总投资估算如表8所示。
资金来源如表9所示。
表7车间设备投资一览表
Figure BDA0002275196270000151
表8全厂建厂总投资估算表
Figure BDA0002275196270000161
表9资金来源
Figure BDA0002275196270000162
2.2经济效益分析
2.2.1生产费用估算
竹屑每班消耗量为7.18t，年消耗量为4308t，每吨价格按3百元人民币计，则在满负载条件下每年购入原料竹屑需130万元人民币。
甲酸可实现循环使用，考虑其实际生产过程中的损耗，购入其单次量的10倍，单次需甲酸86.16t，每吨价格按0.4万元人民币计，则每年购入试剂需344.64万元人民币。
水电气成本及人力资源成本均在前文计算过，现将所有费用列表如下表10：
表10全面生产费用明细
Figure BDA0002275196270000163
Figure BDA0002275196270000171
2.2.2产品生产成本核算
首年Z＝1200+950.2＝2150.2万元
往后年Z＝950.2万元
2.2.3产品毛利润核算
产品为纯度为90％左右的竹纤维素，将其出厂价定为12元/kg，按年产量2000t计。
全年销售收入:2000000×12＝2400万元
首年毛利润:2400万元-2150.2万元＝249.8万元
次年及以后毛利润：2400万元-950.2万元＝1449.8万元
2.3全年其他费用
2.3.1销售费用
按照销售额的1％计算
销售费用为2400万元×0.01＝24万元
2.3.2商检费用
按照销售额的0.36％计算
商检费用为2400万元×0.0036＝8.64万元
2.3.3管理费用
管理费用按照每年10万元计算。
2.3.4其他费用
增值税税率以13％计，则需交税408万元。银行借款400万元，贷款期限5年，每年还本付息按100万元计。
2.3.5费用合计
销售费用为24万元
商检费用为8.64万元
管理费用10万元
其他费用100万元
合计:142.7万元
2.4年利润及利润率
2.4.1年利润
(1)年利润为:年毛利减其它费用等
首年：毛利-其他费用＝249.8万元-142.7万元＝107.1万元
往后年：毛利-其他费用＝1449.8万元-142.7万元＝1307.1万元
2.4.2年利润率
(1)资产利润率
首年资产利润率＝年利润/固定资产投资＝107.1/1200×100％＝8.925％
往后年资产利润率＝年利润/固定资产投资＝1307.1/1200×100％＝1.089％
(2)销售利润率
首年销售利润率＝年利润/销售总收入＝107.1/2400×100％＝4.462％
往后年销售利润率＝年利润/销售总收入＝1307.1/2400×100％＝54.463％
2.5投资回收期
工厂建设年限为2年，故
投资回收期＝1200/1307.1×100％+2＝2.92年
由以上计算结果可以知道，投资项目成本可以在3年之内收回。
实施例八
本实施例主要介绍分解过程中对废液及废渣的处理。
废水包括生产污水和生活污水，拟于正常生产后建设活性污泥处理设备，对废水初步处理达标后排放。
固体废弃物主要为竹屑过筛后的废渣，产生的木质素固体与半纤维素水解糖液不直接废弃，而是交由次级工厂进行加工。

Claims (10)

1.一种竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、竹粗纤维素的制备
步骤1.1、取毛竹竹杆或竹屑烘干，粉碎过筛后，制得竹粉；
步骤1.2、称取竹粉，加入甲酸溶液和催化量的过氧化氢溶液；
步骤1.3、混合均匀后进行预处理，预处理时间为1～9小时，预处理温度为50～90°；
步骤1.4、将处理后的浆液进行抽滤，收集滤液待用；得到的固体用甲酸洗涤后进行二次抽滤，使用蒸馏水冲洗至中性，干燥得竹粗纤维素；
步骤二、竹粗木质素的制备
步骤2.1、将步骤1.4)收集的滤液在69～71℃下进行旋转蒸发，并回收蒸出的甲酸；
步骤2.2、在剩余的滤液中加入蒸馏水，常温下静置；
步骤2.3、滤液经离心沉淀，得到的固体使用蒸馏水洗涤至中性，干燥得竹粗木质素；
步骤三、竹半纤维素水解糖液的制备
将步骤2.3离心后的上清液旋转浓缩后，得竹半纤维素水解糖液。
2.根据权利要求1所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤1.2中，所述甲酸的浓度为85％～90％，甲酸的固液比为1:5～1:30。
3.根据权利要求2所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤1.2中，所述催化量的过氧化氢溶液浓度为1～3％，过氧化氢的固液比为10:1。
4.根据权利要求3所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤1.2中，所述甲酸的浓度为88％，固液比为1:5～1:15，所述催化量的过氧化氢溶液的浓度为2％。
5.根据权利要求4所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤1.3中，所述预处理时间为3～7小时，预处理温度为60～80°。
6.根据权利要求1至5任一所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤1.2中，所述甲酸的固液比为1:10；
步骤1.3中，所述预处理时间为5小时，预处理温度为60°。
7.根据权利要求6所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤1.3中，混合均匀后置于转速为150r/min的恒温水浴摇床中进行预处理；
步骤1.4中，得到的固体用88％甲酸进行洗涤。
8.根据权利要求7所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤2.1中，收集的滤液在70℃下进行旋转蒸发；
步骤2.2具体为，在剩余的滤液中加入十倍体积的蒸馏水，常温下静置12h；
步骤2.3中，离心沉淀的速度为8000r/min，处理时间为10min。
9.根据权利要求8所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：步骤三具体为，将步骤2.3离心后的上清液在80℃下旋转蒸发浓缩。
10.根据权利要求9所述竹子甲酸法组分分离方法，其特征在于：所述步骤1.1具体为，取毛竹竹杆或竹屑，40℃烘干12h后，粉碎，过60目筛，制得竹粉。
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