CN114134746A - 一种秸秆综合炼制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种秸秆综合炼制方法，通过秸秆粉碎、除杂处理、高温蒸汽蒸煮、洗涤分离、获取沼气、获取生物质天然气、碱煮分离、获取成品碱木素浓缩液、获取成品α—纤维素九个步骤将秸秆中的α—纤维素、木质素和半纤维素三种主要成分高效分离开，根据三种主要成分的性质分别加以高值化应用，整个炼制过程采用化工、造纸等行业的常规设备，产生的废水通过单一的生化法即可处理回收再利用，没有废渣和废气产生。

Description

一种秸秆综合炼制方法
技术领域
本发明涉及秸秆炼制技术领域，特别是一种秸秆综合炼制方法。
背景技术
目前，农作物秸秆目前最常见的用途有：秸秆还田做肥料，秸秆直接燃烧生产蒸汽直接用或发电、做成颗粒燃料，牛羊等草类牲畜当做饲料，用于食用菌生产做基料，秸秆造纸、秸秆墙板、生产植物纤维等做原料。上述五种用途中的前四种都是简单粗放式地把秸秆统一利用，秸秆原料化虽然要经过一系列的生产过程，但最终利用的仅仅是秸秆中的纤维素，秸秆中的木质素和半纤维素都没有得到充分有效地利用。
除了上述五种粗放式的利用方式外，国内某公司采用溶剂法开创了秸秆综合利用新模式，该模式最终将秸秆中的三种主要成分分离后分别加以利用，但该公司的秸秆综合利用方式存在投资大、工艺路线较长、对设备材质要求较高及废水处理难度相对较大等缺陷。
发明内容
本发明主要目的是要克服上述技术中的不足，通过生物物理法将秸秆中的纤维素、木质素和半纤维素三种主要成分高效分离开，根据三种主要成分的性质分别加以高值化应用，整个炼制过程采用化工、造纸等行业的常规设备，产生的废水通过单一的生化法即可处理回用，没有废渣和废气产生。
为克服上述技术问题，本发明采用的技术方案包括如下步骤：
步步骤一，秸秆粉碎，将收集来的成捆农作物秸秆解捆、粉碎；
步骤二，除杂处理，将步骤一获得的粉碎秸秆除去泥土和石子；
步骤三，高温蒸汽蒸煮，将步骤二所获得的粉碎秸秆放置在蒸煮锅中，并用180℃-220℃的高温蒸汽将蒸锅中的秸秆蒸煮5-15分钟获得固液混合物，将所述固液混合物放置密闭容器中；
步骤四，洗涤分离，依据放置在密闭容器中的固液混合物的重量，向所述密闭容器中加入一定量的水，使高温蒸煮后的粉碎秸秆降解成的可溶性的低聚糖和单糖及可溶性的蛋白、脂肪溶解到水中得到糖溶液，通过挤压分离，将所述糖溶液和未降解的固形物分开；
步骤五，获取沼气，将步骤四获得的所述糖溶液送到中温厌氧反应器，经过厌氧微生物的作用，将所述糖溶液中90%以上的有机物转化成沼气；
步骤六，获取生物质天然气，将步骤五所获得的所述沼气脱碳除水最终制得生物质天然气；
步骤七，碱煮分离，将步骤四获得的所述固形物通过螺旋输送机送到碱煮罐，在碱煮罐内加入稀碱液和蒽醌，所述稀碱液是所述固形物总量的8-10倍；将蒸煮罐温度控制在100℃-160℃，蒸煮60-90分钟，然后将所述固形物喷放到接收仓，待温度降到90℃-100℃后，将接收仓里的所述固形物送到多级挤压装置、洗涤装置处理后，分离出稀碱木质素溶液和固体。
步骤八，获取成品碱木素浓缩液，将步骤七获取的所述稀碱木质素溶液送到多效蒸发器蒸发浓缩后，即得到高活性的碱木素浓缩液；
步骤九，获取成品α—纤维素，将步骤七获取的所述固体脱水处理获得α—纤维素，所述α—纤维素含量在89%以上。
进一步的，向所述密闭容器中加入的水是所述固液混合物重量的8至10倍。
进一步的，所述稀碱液是氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：通过生物物理法将秸秆中的α—纤维素、木质素和半纤维素三种主要成分高效分离开，根据三种主要成分的性质分别加以高值化应用，产生的废水通过单一的生化法即可处理回用，没有废渣和废气产生，节能环保且投资小。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种秸秆综合炼制方法，包括如下步骤：
步骤一，秸秆粉碎，将收集来的成捆农作物秸秆解捆、粉碎；将收集来的成捆农作物秸秆如玉米秸秆、小麦秆、稻草、棉花秆等解捆、粉碎成3cm-5cm长；
步骤二，除杂处理，将步骤一获得的粉碎秸秆除去泥土和石子；
步骤三，高温蒸汽蒸煮，将步骤二所获得的粉碎秸秆放置在蒸煮锅中，并用180℃-220℃的高温蒸汽将蒸锅中的秸秆蒸煮5-15分钟获得固液混合物，将所述固液混合物放置密闭容器中；
步骤四，洗涤分离，依据放置在密闭容器中的固液混合物的重量，向所述密闭容器中加入一定量的水，使高温蒸煮后的粉碎秸秆降解成的可溶性的低聚糖和单糖及可溶性的蛋白、脂肪溶解到水中得到糖溶液，通过挤压分离，将所述糖溶液和未降解的固形物分开；挤压分离后的固形物主要是含有α—纤维素、木质素和少量未降解的半纤维素。
步骤五，获取沼气，将步骤四获得的所述糖溶液送到中温厌氧反应器，经过厌氧微生物的作用，将所述糖溶液中90%以上的有机物转化成沼气；该沼气甲烷含量55-60%，40%左右的二氧化碳和少量水。
步骤六，获取生物质天然气，将步骤五所获得的所述沼气脱碳除水最终制得生物质天然气；
步骤七，碱煮分离，将步骤四获得的所述固形物通过螺旋输送机送到碱煮罐，在碱煮罐内加入稀碱液和蒽醌，所述稀碱液是所述固形物总量的8-10倍；将蒸煮罐温度控制在100℃-160℃，蒸煮60-90分钟，然后将所述固形物喷放到接收仓，待温度降到90℃-100℃后，将接收仓里的所述固形物送到多级挤压装置、洗涤装置处理后，分离出稀碱木质素溶液和固体。
步骤八，获取成品碱木素浓缩液，将步骤七获取的所述稀碱木质素溶液送到多效蒸发器蒸发浓缩后，即得到高活性的碱木素浓缩液；该碱木素浓缩液可以取代苯酚生产木质素基的环保型人造板胶黏剂或低导热系数阻燃型墙体保温材料；
步骤九，获取成品α—纤维素，将步骤七获取的所述固体脱水处理获得α—纤维素，所述α—纤维素含量在89%以上。经过脱水后即可用于生产本色生活用纸；或经过α—纤维素酶酶解后，发酵生产燃料乙醇、生物丁醇、乳酸等；将α—纤维素液化后即可制得生物基聚醚多元醇；或再经过双氧水轻度氧化后即可用于生产粘胶纤维的浆粕。
进一步的，向所述密闭容器中加入的水是所述固液混合物重量的8至10倍。
进一步的，所述稀碱液是氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种。
通过生物物理法将秸秆中的α—纤维素、木质素和半纤维素三种主要成分高效分离开，再根据三种主要成分的性质分别加以高值化应用，在制备过程中不加酸、碱或者其他的有机物，所以废水比较好处理，仅仅通过简单的生化法，就能把废水处理掉。产生的废水通过单一的生化法即可处理回用，没有废渣和废气产生，节能环保且投资小。
而现有的溶剂法，秸秆炼制工艺的产生的废水处理难度较大，这种方法在分离秸秆三种成分的时候，由于要加入有机溶剂，前序还要加入大量的酸溶液，所以，它产生的废水处理起来难度就比较大。
本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (3)

1.一种秸秆综合炼制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一，秸秆粉碎，将收集来的成捆农作物秸秆解捆、粉碎；
步骤二，除杂处理，将步骤一获得的粉碎秸秆除去泥土和石子；
步骤三，高温蒸汽蒸煮，将步骤二所获得的粉碎秸秆放置在蒸煮锅中，并用180℃-220℃的高温蒸汽将蒸锅中的秸秆蒸煮5-15分钟获得固液混合物，将所述固液混合物放置密闭容器中；
步骤四，洗涤分离，依据放置在密闭容器中的固液混合物的重量，向所述密闭容器中加入一定量的水，使高温蒸煮后的粉碎秸秆降解成的可溶性的低聚糖和单糖及可溶性的蛋白、脂肪溶解到水中得到糖溶液，通过挤压分离，将所述糖溶液和未降解的固形物分开；
步骤五，获取沼气，将步骤四获得的所述糖溶液送到中温厌氧反应器，经过厌氧微生物的作用，将所述糖溶液中90%以上的有机物转化成沼气；
步骤六，获取生物质天然气，将步骤五所获得的所述沼气脱碳除水最终制得生物质天然气；
步骤七，碱煮分离，将步骤四获得的所述固形物通过螺旋输送机送到碱煮罐，在碱煮罐内加入稀碱液和蒽醌，所述稀碱液是所述固形物总量的8-10倍；将蒸煮罐温度控制在100℃-160℃，蒸煮60-90分钟，然后将所述固形物喷放到接收仓，待温度降到90℃-100℃后，将接收仓里的所述固形物送到多级挤压装置、洗涤装置处理后，分离出稀碱木质素溶液和固体；
步骤八，获取成品碱木素浓缩液，将步骤七获取的所述稀碱木质素溶液送到多效蒸发器蒸发浓缩后，即得到高活性的碱木素浓缩液；
步骤九，获取成品α—纤维素，将步骤七获取的所述固体脱水处理获得α—纤维素，所述α—纤维素含量在89%以上。
2.根据权利要求1所述的一种一种秸秆综合炼制方法，其特征在于，向所述密闭容器中加入的水是所述固液混合物重量的8至10倍。
3.根据权利要求1所述的一种一种秸秆综合炼制方法，其特征在于，所述稀碱液是氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种。
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