CN1143889C - 木馏液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种木馏液的制法，包括从木材热解排放的烟气中，5-20℃时，冷凝器冷却回收，得一混合液；混合液加温30-80℃；并在容器内减压抽真空，其压力为负1.5-2.5公斤/平方厘米；分离得到木馏液。该木馏液可用做杀菌、除臭、水果保鲜和植物生长剂等。

Description

木馏液及其制备方法

本发明是94100990.4的分案申请。本发明涉及一种木馏液及其制备方法，和该木馏液的用途。

通常，现有技术中，木材在隔绝空气或通入适量空气或其他介质条件下会发生木材热解(wood pyrolysis)。在这一化学反应中，其主要产物是液态的木醋液和木焦油，气态的木煤气和固态的木炭。产物的数量和组成随原料和工艺条件的变化而变化，木材热解工业根据目的产物的不同分为烧炭(有称炭化)、木材干馏、木材气化和活性炭生产等部门。一般烧炭和制活性炭排放大量的废烟气，对环境造成的污染很重。因此人们一直在寻求如何处理这些废气的方法。

木材在160℃时开始出现明显的热解反应；温度达275℃时开始放热反应，生成大量分解产物，如醋酸、甲醇、木焦油液体产物和气体产物。

木材热解以烧炭的历史最久。十九世纪时，因食用醋、甲醇、丙酮的需要量增加，开始将生产木炭为主的烧炭转变到以生产和加工液体产物为主的木材干馏。

木材干馏(destructive distillation of wood)时的馏出物经冷凝后，可得到粗木醋液(比重1.00-1.05(15/4℃))和不凝性的气体产物(木煤气)，残留在干馏釜中的是木炭。粗木醋液澄清时，下层为澄清木醋液，上层为木焦油。澄清木醋液中含酸类(主要是醋酸)、醇类(主要是甲醇)、酯类、酮类、醛类、呋喃化合物和碳水化合物等，蒸馏时得到的釜残液即为溶解木焦油。已知，醋酸用于制造醋酸纤维、醋酸酯等，甲醇用于制造甲醛等，溶剂用于油漆、纺织等工业部门。但是，这种传统加工方法时间长，费人力，成本高，而且对其液体产物利用率不佳。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种木馏液及其制备方法，和该木馏液的用途。

本发明的另一目的是提供一种治理木材热解过程中排放废烟气的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案达到的：

本发明所述的″木馏液″一词是指经本发明之方法从木材热解的排放气体中回收制得的一种具有多用途的液体。本发明之木馏液不是本领域技术人员熟知的木醋液。

本发明涉及一种木馏液的制备方法(方法1)，其特征在于包括如下步骤：

从木材热解(wood pyrolysis)排放的烟气中以5-20℃时，用其内表面钝化过的冷凝器冷却回收，得一混合液；

将得到的混合液从室温急冷至零下15-25℃，重复进行至少两次，然后复温至室温，得到具有基本上为上、中、下三层状态的液体；

分离中间层的液体得所述的木馏液，其比重为1.0-1.1之间，(25℃)pH2.3-4.5，糖度1-5度。

所述的木材可以是各种木材，优选是阔叶木木材。

本发明的原料来源是如制炭业，木材干馏等木材热解时排放的废烟气和/或干馏气体。这些烟气中含有十分复杂的成份，通常包括上述的木醋液体和气体部分。

但是，本领域技术人员熟知，其回收物质内的成份是随木材的种类，回收方法等条件的不同而变化。本发明采取冷却的方法回收排放的烟气。通常的使用的冷凝器不能用于本发明方法，本发明中采用的冷凝器是在其内表面钝化过的冷凝器。优选是其内表面钝化过的不锈钢冷凝器。也可以是其内表面是木、竹、陶或瓷制成的冷凝器。木材热解排放的烟气经过低温的冷凝器，可使烟气中的一部分成份凝出。本发明方法中使用的冷凝温度为15-25℃。

本发明还涉及一种木馏液的制备方法(方法2)，其特征在于包括如下步骤：

从木材热解(wood pyrolysis)排放的烟气中以5-20℃冷却回收，得一混合液；

将得到的混合液加温至30-80℃；

将该加温后的混合液在容器内减压抽真空，其压力为负1.5-2.5公斤/平方厘米；

得到具有基本上为上、中、下三层状态的液体；

分离中间层的液体得所述的木馏液，其比重为1.0-1.1之间，pH2.3-4.5，糖度1-5度。

这种制备木馏液的方法中使用的木材和冷凝器均同上述方法1中使用的木材和冷凝器相同。

本发明优选使用木材炭化(烧炭)使排出的废烟气。

本发明具有许多优点和益处，本发明制备木馏液的方法简单，快捷，成本低廉；制得的产物易分离，纯度较高。另外，经本发明方法处理过的木材热解时排放的废烟气，将大大地减少其对大气的污染，保护了周围的环境。

本发明之木馏液是从天然植物得到的含有天然物的物质，由于采用本发明之制备方法，该产物中不含有致癌物，对人体无危害。

经本发明方法得到的所述的木馏液具有多种用途。

所述的木馏液经过稀释后可用做杀菌剂、杀虫剂、水果保鲜剂、土壤改良剂、植物生长调节剂、除臭剂和饲料添加剂等等。

采用本发明之木馏液将达到无化学农药耕作，大大减少化学物质对人类环境的污染。

附图简要说明：

图1是本发明之木馏液稀释和木醋液稀释的pH值变化比较。

图2是本发明之木馏液的稀释液杀菌效果与pH值比较图。

以下将结合附图进一步详细解释本发明，以下的实施例并非限制本发明。

本发明的原料来源是如制炭业，木材干馏等木材热解时排放的废烟气和/或干馏气体。这些烟气中含有十分复杂的成份，通常包括上述的液体和气体部分。

但是，本领域技术人员熟知，其回收物质内的成份是随木材的种类，回收方法等条件的不同而变化。本发明采取冷却的方法回收排放的烟气。通常的使用的冷凝器不能用于本发明方法，本发明中采用的冷凝器是在其内表面钝化过的冷凝器。优选是其内表面钝化过的不锈钢冷凝器。也可以是在其内表面是木、竹、陶或瓷制成的冷凝器。木材热解排放的烟气经过低温的冷凝器，可使烟气中的一部分成份凝出。

本发明采用的木材其化学组成因树种、生长环境、组织存在的部位不同而差异较大。已知温带针、阔叶材的化学组成为：

组成名称   针叶材中含量(％)  阔叶材中含量(％)

纤维素        42±2             45±2

半纤维素      27±2             30±5

木质素        28±3             20±4

提取物*       3±2              5±3

所述的提取物*是指存在于木材组织中分子量较低的非细胞壁组成物，可用中性溶剂如醚、苯、醇、丙酮、水或水蒸汽等分离出来的物质的总称。

本发明中优选的木材为阔叶材。

木材热解的烟气经过一个或多个冷凝器或间接冷(水)热(汽)交换器，凝出一混合物。该冷凝器的烟气通道的表面是钝化过的金属材料，优选为不锈钢，或者是竹，木，陶，瓷等不易氧化的耐酸材料。冷凝器内的温度为5-20℃。

所述的混合物为一混浊的、表面具有油状物的产物。其颜色与木材种类，回收时间，回收温度，回收形式等多种因素有关。通常从琥珀色到黑褐色。

将该混合物装入容器内，急冷或速冻至负15到25℃，然后在复温至常温或室温，这样反复至少两次。其作用是可以把混合物中的油状颗粒从混合物中释放出来。

经过上述步骤的处理，所述的混合物可基本上被分成三部分，即上层：又称表面层，该层主要含有木焦油、苯、酚和木材的大颗粒纤维物，其颗粒大小约为50-100目。中层，即中间层为本发明所述的木馏液，它成分比较复杂，主要含有酸类和中性成分，其比重为1.0-1.1之间，(25℃)pH2.3-4.5，糖度1-5度。该层产物具有一令人意想不到的性质，它的pH值随木馏液被稀释变化不剧烈，这一特性有别于本领域技术人员公知的木醋液的特性。(见图1)下层或称底层，该层主要含有纤维颗粒的沉淀物、盐根等。采用本领域技术人员公知的方法分离中层液体，得本发明所述的木馏液。

另外，本发明还涉及另一种制备木馏液的方法，即将凝出的混合物按公知的方法加热至30-80℃，将加热后的混合物装入容器，减压抽真空，其压力是负1.5-2.5公斤/平方厘米。这样可将上层液体成分从混合物中分离出，然后在按公知的方法分离中和下层产物。

实施例一

在用硬杂木烧炭的炭窑烟囱上安装一陶质的冷凝器，排出的废烟气流经冷凝器时凝出液状冷凝物，该冷凝物为一多成分的混合液，取5公斤所述的混合液，放入具有不活泼性质的，耐酸塑料容器；将所述的混合液从室温(约25℃)急速降温至零下15℃；然后，复温至室温，再次将复温后的混合液急冷至零下15℃。得到一基本上具有三层结构的液相产物，分离该产物得1.5公斤的上层产物，3公斤的中层产物，和0.5公斤的下层产物。

经测得：其中层产物的比重：1.0；pH4.0；糖度：5

实施例二

取经实施例一得到的多成分的混合液5公斤，按实例一相同的方法将该混合液急冷至零下20℃，然后反复急冷-复温3次，至混合液基本上分成三层为止。得1.3公斤的上层产物，3公斤中层的产物，0.8公斤的下层产物。

经测得：中层产物的比重：1.05；pH3.4；糖度：1.

实施例三

使桦木材干馏排出的干馏物气体流经用钝化过的不锈钢制成的串联的三个冷凝器，得一凝出的混合液，将该混合液装入一容器内，从室温急冷至零下25℃，反复数次至混合液出现较明显的基本上为三个层面，即表层、中间层和低层。用公知的方法分离所述的三个层面，得3.2公斤的中间层产物，1.3公斤的表层产物，0.5公斤的低层产物。

经测得：中间产物的比重：1.03；pH：4.0；糖度：3

实施例四

取经实施例一制得的混合液100公斤，将其加热至30℃，再将其密封在容器内减压抽真空，容器内的压力减至负1.5公斤/平方厘米，保持该压力约30分钟；混合液出现较明显的三层结构，采用工业上常用的提取分离技术，得到30公斤的表层产物，60公斤的中间层产物，及10公斤的低层产物。

经测得，中间层产物的比重：1.1；pH4.5；糖度：4

实施例五

取实施例三制得的混合液50公斤，按实施例四的方法制备木馏液，其中加热温度为80℃，容器内压力减至负2.5公斤/平方厘米，分离得到15公斤的表层产物，30公斤的木馏液，即中层产物，5公斤的底层产物。

经测得：木馏液的比重：1.02；pH：2.7；糖度：1

实验例一

对土壤有害霉菌的防治

取实施例一制得的木馏液，用水稀释10-20倍(木馏液∶水1∶10-20容积比)，得一稀释液，用量为每平方米土壤喷洒2公斤的稀释液。播种前一次，播种后4-5天一次。喷洒后1-3周测得土壤中的有害霉菌比原来减少93％。

另外，使用本发明的木馏液还能使土壤中的对作物有益的细菌正常生长，并同过它们的协调作用促进作物的生长，提高土壤中氮，磷，钾和微量元素的含量，防止土壤板结。

实验例二

对农作物病虫害的防治

取实施例二制得的木馏液，用水稀释4-8倍(木馏液∶水 1∶4-8容积)，得一稀释液，用该稀释液直接喷洒大白菜，每隔五日喷一次，共三次，可防治大白菜的腐烂病和灰色霉烂病。用后其发病率降低98％。

实验例三

苹果保藏和保鲜

取实施例三制得的木馏液，用水稀释40-60倍(木馏液∶水 1∶40-60)，得一稀释液；用该稀释液直接喷撒苹果果实，每隔一周使用一次，共二周，苹果腐烂病的发病降低90％。对严重的腐烂可局部涂抹；因此，本发明之木馏液可用于苹果的保藏。

实验例四

促进水果果实的成熟和改善水果的品质

取实施例四制得的木馏液，用水稀释100-1000倍，得一稀释液，在水果近成熟期喷洒果树，至少一次，能使水果糖度上升3-4度。如桃或梨的糖度上升3度，葡萄的糖度上升4度。

实验例五

除臭剂

取实施例五制得的木馏液，用水稀释50倍，得一稀释液；该液具有十分强的除臭功能，用它直接冲洗或喷洒侧所，约10分钟内其臭味全部消除。

实验例六

饲料添加剂

取实施例五制得的木馏液，用水稀释100倍，得一稀释液；用该稀释液作饲料添加剂喂养猪或牛，其用量为每吨饲料用2公斤改稀释液，两周后宰杀，其肉内的水分下降约8％，肉的颜色星鲜红色，口感大大改善。另外，食用本发明之木馏液的乳牛，其患牛乳房炎的比例大大降低。

实验例七

取公知的木醋液和实施例1制得的木馏液各10毫升，将它们分别用水稀释成50，100，150，200倍；测上述两者的pH值，其中线A是木醋液，线B是木馏液，得到的结果见附图1。

图中可见：木醋液的pH变化很大；木馏液的pH变化同木醋液不同，说明两者不是同一物质。

实验例八

取土样，加本发明实施例1的木馏液制成的稀释液或稀释液加枯草后同土壤半合，一周后，测土壤内的对农作物有害菌的数目。其结果见附图2，其中X轴是杀菌个数(上半段)，下半段是pH值，Y轴是稀释倍数。

图中可见：1.稀释液为1/100内有很强的杀菌作用；

          2.稀释液为1/100-1/200内时，对农作物有益菌的繁殖极有利；

          3. 1/200-1/1000的稀释液细菌的繁殖率下降。

另外，1/100内的稀释液的pH约为2.5-3.25之间；1/200内的稀释液的pH约为3.25-3.4之间。

Claims (11)

1.一种木馏液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

从木材热解(wood pyrolysis)，排放的烟气中，5-20℃时，用其内表面钝化过使其具有不活泼性质的冷凝器冷却回收，得一混合液：

将得到的混合液加温30-80℃：

将该加温后的混合液在容器内减压抽真空，其压力为负1.5-2.5公斤/平方厘米；

得到具有基本上为上、中、下三层状态的液体；

分离中间层的液体得所述的木馏液，该木馏液在25℃时的比重为1.0-1.1，pH值为2.3-4.5，糖度为1-5。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的木材是阔叶木木材。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的冷凝器是不锈钢冷凝器。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的冷却是在其内表面是木、竹、陶或瓷制成的冷凝器中进行。

5.一种由权利要求1所述的方法制得的木馏液。

6.如权利要求5所述的木馏液在制造土壤改良剂中的应用。

7.如权利要求5所述的木馏液在制造杀菌剂和杀虫剂中的应用。

8.如权利要求5所述的木馏液在制造除臭剂中的应用。

9.如权利要求5所述的木馏液在制造饲料添加剂中的应用。

10.如权利要求5所述的木馏液在制造植物生长调节剂中的应用。

11.如权利要求5所述的木馏液在制造水果保鲜剂中的应用。

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