CN111945452A - 一种烟草废弃物综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟草废弃物综合利用的方法。发明利用高温蒸汽迅速软化木素、降解半纤维素，使纤维细胞间的结合力大大削弱的特点，对烟草废弃物进行蒸汽爆破法处理，然后进行烟草精油提取和高得率制浆。蒸汽爆破法不仅作为精油提取的预处理手段，也是机械制浆的预处理手段。从而最终实现对烟草废弃物(烟秆和烟梗)的低成本、环境友好的综合利用。本发明将对烟草行业、三农产业、制浆造纸业、环保和社会等产生综合而有益的影响。

Description

一种烟草废弃物综合利用的方法

技术领域

本发明涉及烟草废弃物综合利用的方法，属于植物原料的处理领域。

背景技术

我国烟草种植面积及产量均居世界之首，在烟草的采收、加工过程中，每年可产生数十万吨废弃物，既造成了资源浪费，也造成了环境污染。这些烟草废弃物大多被直接堆放在田间沤肥或者通过焚烧的方式处理掉。烟秆、烟根和废弃烟叶等烟草废弃物直接堆放于烟田用于沤肥的做法给烟田带来的影响是弊大于利，这些烟草废弃物中存在大量的病菌和虫卵，直接放在田中沤肥容易传播多种病害及虫害；另外，通过焚烧的方式处理烟草废弃物使得废弃资源没有得到合理利用的同时也给生活环境带来严重的负面影响，不符合环境可持续发展的方针策略，甚至会威胁到人类的健康。因而对烟田废弃资源的正确处理问题是烟草行业需要解决的问题之一，也是环境保护领域及资源再利用领域的关键问题之一。

另一方面，中国森林资源缺乏，是造纸用材严重缺乏的国家。我国造纸企业大都以麦草和废纸为主要原料。2017年以来，随着《禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》、《进口废纸环境保护管理规定》、《限制进口类可用作原料的固体废物环境保护管理规定》等政策的相继出台，废纸进口受到限制。在政策影响下，进口废纸量从2018年开始出现大幅下滑。中国政府最近的行动表明，中国很可能在2021年禁止进口OCC和几乎所有其他等级的纤维。如果真的取消进口，中国将面临2000多万吨纤维原料的缺口。

烟秆原料综纤维素含量70％以上，纤维平均长度1mm左右，无论从化学组成及纤维形态来看都是较好的造纸原料。综合利用烟草、开发烟草废弃物的新用途，是行业迫切解决的问题，对于经济和社会发展也具有重大意义。本项目计划采用蒸汽爆破法预处理，不仅可以收集烟草精油，还能够高值化利用其纤维资源，降低环境污染，还可以同时促进烟草和造纸行业的健康发展。

蒸汽爆破法最早起源于1931年，当时为间歇法生产，主要是为了生产人造纤维板。从70年代开始，此项技术也被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。80年代后，此项技术有很大的发展，使用领域也逐渐扩大，并出现了连续蒸汽爆破法生产技术及设备。蒸汽爆破制浆工艺就是对纤维原料采用较高压力的蒸汽处理，严格控制温度和停留时间，使纤维原料的孔隙中充满了高温蒸汽，迅速软化木素，降解半纤维素，使纤维细胞间的结合力大大削弱。然后通过喷放卸料至常压，纤维细胞内的蒸汽会快速膨胀——产生“爆破”，使纤维之间离析、分散，获得纸浆。蒸汽爆破法制浆技术是在目前传统的制浆技术基础上发展起来的一种新方法，主要目的就是在保持纸浆质量的前提下，尽量利用热能和物理原理作用分离纤维，以减少制浆过程中的化学反应和动力消耗。

现有烟草废弃物资源化利用还存在诸多问题，比如研究目标单一，资源化利用缺乏统筹规划从目前对烟草资源化利用的相关研究来看，大部分是从单一的技术入手，未能从循环经济的角度出发，暂未进行全局统筹规划。比如对主要化合物的提取，大部分研究将重点放在单一目标提取物上，将几种提取物进行联合提取的较少，也很难将提取过程中产生的废水、废气和废渣进行综合考虑并进行安全处理，在不同程度上对环境造成了污染，资源化利用也不充分。其次研究深度不够，行业内外缺乏交流尽管行业内在烟草资源化利用方面做了不少的工作，也取得了一定的成效，但这些研究大多局限于用烟秆生产有机肥、活性炭等这些初级利用方面，在茄尼醇、烟碱、蛋白质等这些高端提取物方面研究深度不够。然而，行业外的研究机构在烟草有效成分的提取上做了大量的工作，尤其是一些生物科技公司、医药企业，在有效成分提取技术方面做了深入研究，且成效显著。其三，产品成本偏高，社会普遍认识不够。其四，环保意识不强。其五，推广面积不大，示范带动效应不强。

烟草废弃物资源化利用的发展趋势必将是高效、高值化、低成本、环境友好的综合利用。本发明涉及一种烟草废弃物的综合利用的方法，把烟秆(即直立茎)或者烟梗(即叶柄)等废弃物用蒸汽爆破处理后，可以分离出高附加值的烟草精油，而且对分离的残渣用盘磨机械处理后得到纤维，以解决我国造纸行业所面临的纤维原料紧缺问题。

发明内容

1.一种烟草废弃物综合利用的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)：原料为烟草废弃物，烟秆或者烟梗；

步骤(2)：步骤(1)的原料经过备料，切短成1～5cm的小段；

步骤(3)：步骤(2)处理过的原料用皮带输送机送入洗涤器，在洗涤器里面把带入的泥沙及备料过程中引入的杂物等除去；

步骤(4)：利用洗涤器底部的螺旋把洗过的烟草废弃物送出，落入除渣器，重杂质从底部排除，洗净的烟草废弃物送入料仓；

步骤(5)：然后通过一个泵送入预浸器。预浸器中通入低压蒸汽和添加化学药品；

步骤(6)：在经过0.5-4小时的预浸后，在倾斜螺旋的作用下，把烟草废弃物从顶部排出；

步骤(7)：再在水平螺旋的输送下掉入蒸汽爆破罐，爆破罐中通入1～8MPa的蒸汽，在1～10分钟的时间内通过喷浆口释放压力，烟草废弃物在压力推动下进入分离器；

步骤(8)：分离器分离的气体部分通过一个换热器，把热能进行回收，同时携带的烟草精油和水蒸气被冷凝，于是在后面的撇析罐中分离出烟草精油；

步骤(9)：对分离器分离的固体和液体部分通过一个螺旋输入一个常压的盘磨机进行纤维的疏解；

步骤(10)：经过步骤(9)疏解的纤维送入消潜浆池进行消潜以便于以后的利用，同时烟草精油会漂浮在浆池的顶部，采用撇析的办法分离出精油，加以利用。

具体实施方式

首先把烟草废弃物(烟秆或者烟梗)原料用粉碎机切短成1～5cm以下，完成备料。然后把处理过的原料用皮带输送机送入洗涤器，在洗涤器里面把带入的泥沙以及备料过程中引入的杂物等除去。在洗涤器底部安装有螺旋，利用螺旋把洗过的烟草废弃物送入除渣器。重杂质从底部排除，洗净的烟草废弃物送入料仓。然后烟草废弃物通过一个泵送入预浸器。预浸器中通入低压蒸汽和化学药品。在经过一定时间的预浸后，液体已经充分进入了细胞壁。然后在倾斜螺旋的作用下，把烟草废弃物从顶部排出。再用一个水平螺旋的输送入蒸汽爆破罐。爆破罐通入1～8MPa的蒸汽，在保持压力1～10分钟后通过喷浆口释放压力，由于压力骤降，烟草废弃物在压力推动下进入分离器。分离的气体部分通过一个换热器，把热能进行回收，同时携带的烟草精油和水蒸气被冷凝，于是在后面的撇析罐中分离出烟草精油；分离的固体和液体部分通过螺旋输入一台常压盘磨机进行纤维的疏解。经过疏解的纤维送入消潜浆池进行消潜，同时烟草精油会漂浮在浆池的顶部，采用撇析的办法分离出精油，加以利用。最后消潜过的纤维送造纸车间、人造板车间或者干燥车间对纤维加以利用。

工艺流程图见附图1。

下面结合实施实例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

首先把烟草废弃物(烟秆或者烟梗)原料用粉碎机切短成1～5cm的颗粒，完成备料。然后把处理过的原料用皮带输送机送入洗涤器，在洗涤器里面把带入的泥沙以及备料过程中引入的杂物等除去。在洗涤器底部安装有螺旋，利用螺旋把洗过的烟草废弃物送入除渣器。重杂质从底部排除，洗净的烟草废弃物送入料仓。然后烟草废弃物通过一个泵送入预浸器。预浸器中通入0.5MPa蒸汽和1％的Na₂SO₃(对绝干原料)。在经过0.5小时时间的预浸后，液体已经充分进入了细胞壁。然后在倾斜螺旋的作用下，把烟草废弃物从顶部排出。再用一个水平螺旋的输送入蒸汽爆破罐。爆破罐通入8MPa的蒸汽，在保持压力1分钟后通过喷浆口释放压力，由于压力骤降，烟草废弃物在压力推动下进入分离器。分离的气体部分通过一个换热器，把热能进行回收，同时携带的烟草精油和水蒸气被冷凝，于是在后面的撇析罐中分离出烟草精油；分离的固体和液体部分通过螺旋输入一台常压盘磨机进行纤维的疏解。经过疏解的纤维送入消潜浆池进行消潜，同时烟草精油会漂浮在浆池的顶部，采用撇析的办法分离出精油，加以利用。最后消潜过的纤维送造纸车间、人造板车间或者干燥车间对纤维加以利用。

实施例2

首先把烟草废弃物(烟秆或者烟梗)原料用粉碎机切短成1～5cm的小段，完成备料。然后把处理过的原料用皮带输送机送入洗涤器，在洗涤器里面把带入的泥沙以及备料过程中引入的杂物等除去。在洗涤器底部安装有螺旋，利用螺旋把洗过的烟草废弃物送入除渣器。重杂质从底部排除，洗净的烟草废弃物送入料仓。然后烟草废弃物通过一个泵送入预浸器。预浸器中通入1MPa蒸汽。在经过4小时预浸后，液体已经充分进入了细胞壁。然后在倾斜螺旋的作用下，把烟草废弃物从顶部排出。再用一个水平螺旋的输送入蒸汽爆破罐。爆破罐通入1MPa的蒸汽，在保持压力10分钟后通过喷浆口释放压力，由于压力骤降，烟草废弃物在压力推动下进入分离器。分离的气体部分通过一个换热器，把热能进行回收，同时携带的烟草精油和水蒸汽被冷凝，于是在后面的撇析罐中分离出烟草精油；分离的固体和液体部分通过螺旋输入一台常压盘磨机进行纤维的疏解。经过疏解的纤维送入消潜浆池进行消潜，同时烟草精油会漂浮在浆池的顶部，采用撇析的办法分离出精油，加以利用。最后消潜过的纤维送造纸车间、人造板车间或者干燥车间对纤维加以利用。

实施例3

首先把烟草废弃物(烟秆或者烟梗)原料用粉碎机切短成1～5cm的小段，完成备料。然后把处理过的原料用皮带输送机送入洗涤器，在洗涤器里面把带入的泥沙以及备料过程中引入的杂物等除去。在洗涤器底部安装有螺旋，利用螺旋把洗过的烟草废弃物送入除渣器。重杂质从底部排除，洗净的烟草废弃物送入料仓。然后烟草废弃物通过一个泵送入预浸器。预浸器中通入0.2MPa蒸汽。在经过3小时的预浸后，液体已经充分进入了细胞壁。然后在倾斜螺旋的作用下，把烟草废弃物从顶部排出。再用一个水平螺旋的输送入蒸汽爆破罐。爆破罐通入5MPa的蒸汽，在保持压力5分钟后通过喷浆口释放压力，由于压力骤降，烟草废弃物在压力推动下进入分离器。分离的气体部分通过一个换热器，把热能进行回收，同时携带的烟草精油和水蒸气被冷凝，于是在后面的撇析罐中分离出烟草精油；分离的固体和液体部分通过螺旋输入一台常压盘磨机进行纤维的疏解。经过疏解的纤维送入消潜浆池进行消潜，同时烟草精油会漂浮在浆池的顶部，采用撇析的办法分离出精油，加以利用。最后消潜过的纤维送造纸车间、人造板车间或者干燥车间对纤维加以利用。

附图说明

附图1：蒸汽爆破法处理烟草废弃物综合利用纤维与精油流程图

技术效果

蒸汽爆破法处理烟草废弃物综合利用纤维与精油的技术效果评价指标包括：纤维得率，烟草精油得率，纤维的强度指标。纤维的强度的测量，先把纤维打浆到35°SR，然后抄造定量800g/m²的手抄片，最后对手抄片测量其撕裂度和耐破度。

实施例1的纤维得率为89％，精油得率为25％。抄片的撕裂度为400mN，耐破度为180kPa。

实施例2的纤维得率为95％，精油得率为20％。抄片的撕裂度为450mN，耐破度为200kPa。

实施例3的纤维得率为87％，精油得率为30％。抄片的撕裂度为488mN，耐破度为250kPa。

另外申明，具体实施方式中仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种烟草废弃物综合利用的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)：原料为烟草废弃物，烟秆或者烟梗；

步骤(2)：步骤(1)的原料经过备料，切短成1～5cm的小段；

步骤(3)：步骤(2)处理过的原料用皮带输送机送入洗涤器，在洗涤器里面把带入的泥沙及备料过程中引入的杂物等除去；

步骤(4)：利用洗涤器底部的螺旋把洗过的烟草废弃物送出，落入除渣器，重杂质从底部排除，洗净的烟草废弃物送入料仓；

步骤(5)：然后通过一个泵送入预浸器。预浸器中通入低压蒸汽和添加化学药品；

步骤(6)：在经过0.5-4小时的预浸后，在倾斜螺旋的作用下，把烟草废弃物从顶部排出；

步骤(7)：再在水平螺旋的输送下掉入蒸汽爆破罐，爆破罐中通入1～8MPa的蒸汽，在1～10分钟的时间内通过喷浆口释放压力，烟草废弃物在压力推动下进入分离器；

步骤(8)：分离器分离的气体部分通过一个换热器，把热能进行回收，同时携带的烟草精油和水蒸气被冷凝，于是在后面的撇析罐中分离出烟草精油；

步骤(9)：对分离器分离的固体和液体部分通过一个螺旋输入一个常压的盘磨机进行纤维的疏解；

步骤(10)：经过步骤(9)疏解的纤维送入消潜浆池进行消潜以便于以后的利用，同时烟草精油会漂浮在浆池的顶部，采用撇析的办法分离出精油，加以利用。

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