一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:19002493 阅读:45 留言:0更新日期:2018-09-22 05:59
本发明专利技术属于废弃物资源化和木糖生产技术领域,具体涉及一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法和装置;包括如下步骤:(1)调浆、(2)水解、(3)中和、(4)一次脱色、(5)阳、阴离子交换、(6)一次蒸发浓缩、(7)二次脱色、(8)二次蒸发浓缩、(9)结晶、离心分离,该方法工艺简单、条件温和、对设备要求低、木糖回收率高、产生的废水量少,具有广泛的推广价值。

Method and device for extracting xylose from viscose fiber waste

The invention belongs to the technical field of waste recycling and xylose production, in particular relates to a method and a device for extracting xylose from viscose fiber waste, including the following steps: (1) pulping, (2) hydrolysis, (3) neutralization, (4) decolorization, (5) positive, anion exchange, (6) one evaporation concentration, (7) second decolorization, (8) secondary evaporation. Concentration, (9) crystallization, centrifugal separation, the process is simple, mild conditions, low equipment requirements, high xylose recovery, produced less waste water, with a wide range of promotion value.

【技术实现步骤摘要】
一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法和装置
本专利技术属于废弃物资源化和木糖生产
,具体涉及一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法和装置。
技术介绍
木糖是一种还原性糖类,分子式为C5H10O5。木糖甜度为蔗糖的72%,与葡萄糖甜度接近,能改善甜食的风味和口感,抑制异味。木糖在催化剂的存在下能够被氢化还原生成木糖醇,可用作木糖醇的原料,木糖具有良好的食物配伍性,可与氨基酸混合加热过程中容易产生美拉德反应,起到增香的效果。木糖还具有良好的保健功能性,能活化人体肠道内的双歧杆菌并促进生长,改善人体的微生态环境,提高机体的免疫能力。木糖是一种重要的化工原料,工业用来生产木糖醇、饲料酵母、以及在视频、医药、化工、皮革、燃料等领域都有着广泛的用途。每年农林业生产都会产生大量含半纤维素的废料,利用半纤维素水解得到的木糖,不仅具有良好的经济效益,还有重要的环保意义。在以化学浆(木浆、棉桨、草浆等植物纤维素)为原料生产黏胶纤维过程中,采用碱液对纤维素进行处理是制造黏胶纤维的第一步。半纤维素浓度高,对黏胶纤维生产工艺和成本质量产生极其不利的影响,因此必须在浸渍工艺中用碱液将半纤维素溶出,才能获得高强度的纤维素,所以在上述过程中会产生大量的富含半纤维素的高浓度碱压榨液。碱压榨液中的主要成分为氢氧化钠和半纤维素。现在企业针对该废碱液,将废碱液中的有效成分碱分和盐分回收后,将剩余的物质干燥,卖给下游企业处理。201210104647.X,名称为“一种利用黏胶纤维生产过程中压榨废碱液制备木糖的方法”中公开的技术方案,该方案直接针对黏胶纤维生产中产生废碱液,通过膜过滤制备半纤维素溶液、半纤维素的提取、半纤维素的水解、中和脱酸、预浓缩、脱色、离子交换以及常规结晶、分离、干燥工序得到木糖产品。该方法直接的原料为含有碱及半纤维素的压榨废碱液,且在木质素的处理过程中所加的原料为98.5%的浓硫酸,95%的工业乙醇,整个过程中成本非常高,导致该技术无法推广利用。在现有技术中201410622101.2中公开了一种以黏胶纤维压榨液为原料生产木糖醇的膜浓缩工艺,该方案直接针对黏胶纤维生产中产生废碱液,在半纤维素液体原料中,含有大量的废碱、盐,需要用大量的酸中和,在水解半纤维素时,PH控制在0,水解酸度较高,后续处理和过滤过程对设备的耐腐蚀强度要求高,且产生的废酸液较多,得到的木糖醇的纯度也较低,原料投入和设备投入大,综合成本高,经济效益较低。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足之处,本专利技术的目的就在于提供一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法和装置,该方案针对原料是将黏胶纤维的废碱液经回收碱分和盐分且干燥后的固态黏胶纤维废料。该固态黏胶纤维废料中灰分低,主要成分是半纤维素,经过本专利技术所提供的一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,工艺简单、条件温和、对设备要求低、木糖回收率高、产生的废水量少,具有广泛的推广价值。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的:一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,包括如下步骤:步骤(1)调浆在调浆罐(1)中加入稀硫酸,然后将固态黏胶纤维废料缓慢加入调浆罐中,不断搅拌使其与稀硫酸混合均匀,调浆罐中固体废料:硫酸:水的质量比为15:3:82;步骤(2)水解将步骤获得的浆液经循环泵注入水解锅中,水解锅中不断通入蒸汽加热升温,水解锅中温度控制在110±5℃,水解锅中压力控制在0.08MPa,水解时间控制在2小时,在水解过程中启动循环泵使浆液循环的从水解锅中抽出和送入;步骤(3)中和将步骤(2)水解后的料液经过滤后送入中和罐中,并向中和罐中加入轻质碳酸钙,中和罐中的pH控制在3-5,在中和罐内,加料结束后持续搅拌30分钟,停止搅拌后静置直至料液中硫酸钙充分沉淀,静置时间控制在≥30分钟,静置后过滤,滤液去步骤(4);步骤(4)一次脱色将步骤(3)中和后的料液经过滤后送入脱色罐中脱色,脱色剂为活性炭,活性炭的加入量为40±10kg/10m3中和液,脱色温度控制在大于60℃,脱色时间不小于30分钟;脱色后经板框过滤机过滤,过滤后滤液的透光度大于45%;步骤(5)阳、阴离子交换将步骤(4)脱色过滤后的滤液先后经过一级阳离子交换柱、一级阴离子交换柱、二级阳离子交换柱、二级阴离子交换柱,阳、阴离子交换后滤液的透光度大于90%,滤液的pH值≥3.5;步骤(6)一次蒸发浓缩将步骤(5)阳、阴离子交换后的滤液进行第一次真空蒸发浓缩,浓缩后浓缩液的折光值控制在45-55%;步骤(7)二次脱色将步骤(6)所得的浓缩液进行脱色,脱色后浓缩液的透光度>80%,pH≥5;脱色剂为颗粒碳;步骤(8)二次蒸发浓缩将步骤(7)所得的脱色后的浓缩液进行第二次真空蒸发浓缩,第二次蒸发浓缩后,浓缩液的折光值控制在78~85%;二次蒸发浓缩的蒸汽压力控制在0.02-0.15MPa,进料量控制在2.0~4.5m3,真空度≥0.07MPa,蒸发温度控制在80-95℃;步骤(9)结晶、离心分离将步骤(8)所得物料进行结晶操作,结晶的初始温度控制在60℃,每小时降温1℃,直至室温放料,将结晶后的物料离心分离所得固相为木糖。优选地,上述的一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,步骤(3)中,在过滤过程中加入助滤剂珍珠岩。优选地,上述的一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,步骤(5)中,一级阳离子交换:交换后,溶液中无机酸含量>0.1-1%,溶液的透光值>60%;一级阴离子交换:交换后,溶液的pH控制在3.0-6,溶液的透光值>70%;二级阳离子交换:交换后,溶液中无机酸含量>0.01-0.1%,溶液的透光值>80%;二级阴离子交换:交换液的电导率≤200us/cm,交换后,溶液的pH控制在3-6,溶液的透光值>90%。优选地,上述的一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,步骤(2)中,水解后半纤维含量大于或等于150g/l。优选地,上述的一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,步骤(2)中,水解时控制水解锅(2)中的硫酸含量为3%。一种木糖醇的制备方法,由上述的木糖加氢还原,即制得木糖醇。本专利技术还公开了一种从黏胶纤维废料中提取木糖的装置,该装置包括依次连接的调浆罐、水解锅、中和罐、脱色罐、一级阳离子交换柱、一级阴离子交换柱、二级阳离子交换柱、二级阴离子交换柱、一次浓缩蒸发器、脱色柱、二次浓缩蒸发器、结晶罐和离心机;在调浆罐上开设有黏胶纤维生产废料进口和稀酸水进口,在水解锅上连接有蒸汽进入管道,在中和罐上开设有轻质碳酸钙进口,在脱色罐上开设有活性炭进口,一次浓缩蒸发器和二次浓缩蒸发器均为真空蒸发器;各部分的连接关系是,调浆罐的出口通过管道与水解锅的进口相连,水解锅内物料经过滤机过滤后通过管道与中和罐的进口相连,中和罐内物料经过滤机过滤后通过管道与脱色罐的进口相连,脱色罐内物料经过滤机过滤后通过管道与一级阳离子交换柱的进口相连,一级阳离子交换柱的出口通过管道与一级阴离子交换柱的进口相连,一级阴离子交换柱的出口通过管道与二级阳离子交换柱的进口相连,二级阳离子交换柱的出口通过管道与二级阴离子交换柱的进口相连,二级阴离子交换柱的出口通过管道与一次浓缩蒸发器的进口相连,一次浓缩蒸发器的出口通过管道与脱色柱进口相连,脱色柱的出口通过管道与二次浓缩蒸发器的进口相连,二次浓缩蒸发器的出口通过管道与结晶罐的进本文档来自技高网
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一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法和装置

【技术保护点】
1.一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤(1)调浆在调浆罐(1)中加入稀硫酸,然后将固态黏胶纤维废料缓慢加入调浆罐(1)中,不断搅拌使其与稀硫酸混合均匀,调浆罐(1)中固体废料:硫酸:水的质量比为15:3:82;步骤(2)水解将步骤(1)获得的浆液经循环泵(18)注入水解锅(2)中,水解锅(2)中不断通入蒸汽加热升温,水解锅(2)中温度控制在110±5℃,水解锅(2)中压力控制在0.08MPa,水解时间控制在2小时,在水解过程中启动循环泵(18)使浆液循环的从水解锅(2)中抽出和送入;步骤(3)中和将步骤(2)水解后的料液经过滤后送入中和罐(4)中,并向中和罐(4)中加入轻质碳酸钙,中和罐(4)中的pH控制在3‑5,在中和罐(4)内,加料结束后持续搅拌30分钟,停止搅拌后静置直至料液中硫酸钙充分沉淀,静置时间控制在≥30分钟,静置后过滤,滤液去步骤(4);步骤(4)一次脱色将步骤(3)中和后的料液经过滤后送入脱色罐(6)中脱色,脱色剂为活性炭,活性炭的加入量为40±10kg/10m3中和液,脱色温度控制在大于60℃,脱色时间不小于30分钟;脱色后经板框过滤机过滤,过滤后滤液的透光度大于45%;步骤(5)阳、阴离子交换将步骤(4)脱色过滤后的滤液先后经过一级阳离子交换柱(9)、一级阴离子交换柱(10)、二级阳离子交换柱(11)、二级阴离子交换柱(12),阳、阴离子交换后滤液的透光度大于90%,滤液的PH值≥3.5;步骤(6)一次蒸发浓缩将步骤(5)阳、阴离子交换后的滤液进行第一次真空蒸发浓缩,浓缩后浓缩液的折光值控制在45‑55%;步骤(7)二次脱色将步骤(6)所得的浓缩液进行脱色,脱色后浓缩液的透光度>80%,pH≥5;脱色剂为颗粒碳;步骤(8)二次蒸发浓缩将步骤(7)所得的脱色后的浓缩液进行第二次真空蒸发浓缩,第二次蒸发浓缩后,浓缩液的折光值控制在78~85%;二次蒸发浓缩的蒸汽压力控制在0.02‑0.15MPa,进料量控制在2.0~4.5m3,真空度≥0.07MPa,蒸发温度控制在80‑95℃;步骤(9)结晶、离心分离将步骤(8)所得物料进行结晶操作,结晶的初始温度控制在60℃,每小时降温1℃,直至室温放料,将结晶后的物料离心分离所得固相为木糖。...

【技术特征摘要】
1.一种从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤(1)调浆在调浆罐(1)中加入稀硫酸,然后将固态黏胶纤维废料缓慢加入调浆罐(1)中,不断搅拌使其与稀硫酸混合均匀,调浆罐(1)中固体废料:硫酸:水的质量比为15:3:82;步骤(2)水解将步骤(1)获得的浆液经循环泵(18)注入水解锅(2)中,水解锅(2)中不断通入蒸汽加热升温,水解锅(2)中温度控制在110±5℃,水解锅(2)中压力控制在0.08MPa,水解时间控制在2小时,在水解过程中启动循环泵(18)使浆液循环的从水解锅(2)中抽出和送入;步骤(3)中和将步骤(2)水解后的料液经过滤后送入中和罐(4)中,并向中和罐(4)中加入轻质碳酸钙,中和罐(4)中的pH控制在3-5,在中和罐(4)内,加料结束后持续搅拌30分钟,停止搅拌后静置直至料液中硫酸钙充分沉淀,静置时间控制在≥30分钟,静置后过滤,滤液去步骤(4);步骤(4)一次脱色将步骤(3)中和后的料液经过滤后送入脱色罐(6)中脱色,脱色剂为活性炭,活性炭的加入量为40±10kg/10m3中和液,脱色温度控制在大于60℃,脱色时间不小于30分钟;脱色后经板框过滤机过滤,过滤后滤液的透光度大于45%;步骤(5)阳、阴离子交换将步骤(4)脱色过滤后的滤液先后经过一级阳离子交换柱(9)、一级阴离子交换柱(10)、二级阳离子交换柱(11)、二级阴离子交换柱(12),阳、阴离子交换后滤液的透光度大于90%,滤液的PH值≥3.5;步骤(6)一次蒸发浓缩将步骤(5)阳、阴离子交换后的滤液进行第一次真空蒸发浓缩,浓缩后浓缩液的折光值控制在45-55%;步骤(7)二次脱色将步骤(6)所得的浓缩液进行脱色,脱色后浓缩液的透光度>80%,pH≥5;脱色剂为颗粒碳;步骤(8)二次蒸发浓缩将步骤(7)所得的脱色后的浓缩液进行第二次真空蒸发浓缩,第二次蒸发浓缩后,浓缩液的折光值控制在78~85%;二次蒸发浓缩的蒸汽压力控制在0.02-0.15MPa,进料量控制在2.0~4.5m3,真空度≥0.07MPa,蒸发温度控制在80-95℃;步骤(9)结晶、离心分离将步骤(8)所得物料进行结晶操作,结晶的初始温度控制在60℃,每小时降温1℃,直至室温放料,将结晶后的物料离心分离所得固相为木糖。2.根据权利要求1所述的从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,其特征在于,步骤(3)中,在过滤过程中加入助滤剂珍珠岩。3.根据权利要求1所述的从黏胶纤维废料中提取木糖的方法,其特征在于,步骤(5)中,一级阳离子交换:交换后,溶液中无机酸含量>0.1-1%,溶液的透光值>60%;一级阴离子交换:交换后,溶液的pH控制在3.0-6,溶液的透光值>70%;二级阳离子交换:交换后,溶液中无机酸含量>0.01-0.1%,溶液的透光值>80%;二...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄庆峰魏坤城张松茂李照家付锋熙雷天埌郑学东
申请(专利权)人:安阳市豫鑫木糖醇科技有限公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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