一种自农林废弃物生产乙酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种自农林废弃物生产乙酸的方法。该方法依次遵循下列步骤：步骤①，农林废弃物在无氧、高温高压的条件下与蒸馏水反应，获得中间产品。步骤②，该中间产品在常压下与次氯酸钠溶液反应，获得含有醋酸的液体产品。步骤③，将含有醋酸的液体产品冷却使得醋酸结晶，然后过滤分离，得到醋酸晶体。通过该方法获得的醋酸产率为28～36wt％，相对于同类技术具有显著优点，能够较好的实现农林废弃物的资源化利用，符合国家提出的循环经济与社会可持续发展的理念。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三废处理与综合利用

技术介绍
目前，我国农作物播种面积约15亿亩，每年产生的废弃秸杆约7亿吨，农产品加工的废弃物在2亿吨以上，包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等。我国现有森林面积1.75亿公顷，具有各类林木生物质资源量200亿吨以上。每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、果树绿篱修剪以及森林采伐、造材、加工剩余物等，产生林业废弃物8?10亿吨。这些农林废弃物除少量当作饲料、造纸原料和怄制还田外，绝大多数被腐烂废弃或被露天焚烧，造成巨大的资源浪费、严重的环境污染或引起森林火灾。农作物秸杆、森林掉落的枝叶和木肩等农林废弃物的高效清洁利用已成为中国当前亟待解决的重大社会和环境问题。除了传统的造纸、烧制活性炭技术外，农林废弃物的高效清洁利用可以分成两条技术路线，一条是将农林废弃物转化为能源，如通过水解糖化-发酵技术将农林废弃物转化为乙醇，通过气化技术将农林废弃物转化为燃料气或合成气，通过快速热解技术将农林废弃物转化为生物油。另外一条技术路线是将农林废弃物转化为化学品，如通过生物转化技术将农林废弃物转化为各种五碳糖或六碳糖，通过化学转化将农林废弃物转化为酚类、酮类、萜类等。本专利技术专利拟提供一种以农林废弃物作为原料生产乙酸的工艺或方法。乙酸是一种重要的化工原料或化学品，可以用作酸度调节剂、酸化剂、腌渍剂、增味剂、香料等。它也是很好的抗微生物剂。乙酸是我国应用最早、使用最多的酸味剂，主要用于复合调味料、配制蜡、罐头、干酪、果冻等。用于调味料时，可将乙酸加水稀释至4%?5%溶液后，添加到各种调味料中应用。以食醋作为酸味剂，辅以纯天然营养保健品制成的饮料称为国际型第三代饮料乙酸制备的主流方法包括人工合成和微生物发酵两种方法。人工合成方法生产乙酸使用的原料是石化原料，如甲醇和一氧化碳反应获得乙酸，乙醛氧化制备乙酸。微生物发酵方法生产乙酸使用的原料主要是食物中的淀粉，淀粉在微生物的有氧发酵或无氧发酵的作用下，最终生成乙酸。使用农林废弃物作为原料生产乙酸，比较成熟的技术是干馏技术，即把农林废弃物置于无氧的高温环境下，农林废弃物热裂解为木醋液、炭和气体，木醋液中乙酸的含量约为3wt%? 5wt%，通过分离提纯，可获得乙酸纯品。一种较新的工艺是通过发酵农林废弃物生产乙酸，美国生物加工公司ZeaChem已成功试验了从农林废弃物制取乙酸的发酵工艺过程，并使其从实验室0.5L规模放大到5000L规模。干馏技术虽然比较成熟，但木醋液中的乙酸含量过低，使得整个生产过程乙酸的产率不高于5wt %。使用微生物发酵农林废弃物制取乙酸的缺点在于成本较高，因为农林废弃物必须先水解为单糖或二糖，才能被微生物利用。而水解农林废弃物的过程是成本较高，能耗较大。专利专利技术人根据深入的研宄，专利技术了一种从农林废弃物中生产乙酸的方法，整个生产过程的乙酸产率为28?36wt%，成本低，能耗小。
技术实现思路
详细叙述如下:将农林废弃物粉碎成为20目?35目(417ym?833 ym)的颗粒，然后将农林废弃物颗粒装入反应釜。再向反应釜内加入蒸馏水，农林废弃物颗粒与蒸馏水的质量比为1:4?1:5。向反应釜内通入氮气清除反应釜内的空气。空气清除后，仍然持续通入氮气，使得反应釜内的压力为2Mpa?3Mpa。加热反应釜，使得反应釜内的温度升至250°C?350°C。保持给定的反应Il温度2min?4min。使用高压泵向反应釜注入浓度为5wt%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液与农林废弃物颗粒的质量比为0.2:1?0.4:1，使得次氯酸钠溶液与反应釜内的物质反应时间0.5min?1.5min，获得含有大量乙酸的液体产品。使用冰水混合物迅速冷却反应釜至室温，然后打开反应釜排气阀，放出高压气体，使得反应釜内压力恢复常压。向反应釜内的液体产品加入CaCl2，液体产品与CaCl2的质量比为10:1?10:2，得到含有乙酸钙的混合液，然后降温至1°C?4°C使乙酸钙结晶析出，过滤混合液，获得乙酸钙晶体。将乙酸钙晶体与稀硫酸反应，同时加热，乙酸将挥发出来，冷凝乙酸蒸汽，获得乙酸纯品。【具体实施方式】实施例一:将农林废弃物粉碎成为20目(833 μ m)的颗粒，然后将农林废弃物颗粒装入反应釜。再向反应釜内加入蒸馏水，农林废弃物颗粒与蒸馏水的质量比为1:4。向反应釜内通入氮气清除反应釜内的空气。空气清除后，仍然持续通入氮气，使得反应釜内的压力为2Mpa。加热反应釜，使得反应釜内的温度升至250°C。保持给定的反应釜温度2min。使用高压泵向反应釜注入浓度为5wt%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液与农林废弃物颗粒的质量比为0.2:1，使得次氯酸钠溶液与反应釜内的物质反应0.5min，获得含有大量乙酸的液体产品。使用冰水混合物迅速冷却反应釜至室温，然后打开反应釜排气阀，放出高压气体，使得反应釜内压力恢复常压。向反应釜内的液体产品加入CaCl2，液体产品与CaCl2的质量比为10:1，得到含有乙酸钙的混合液，然后降温至1°C使乙酸钙结晶析出，过滤混合液，获得乙酸钙晶体。将乙酸钙晶体与稀硫酸反应，同时加热，乙酸将挥发出来，冷凝乙酸蒸汽，获得乙酸纯品。实施例二:将农林废弃物粉碎成为600 μm的颗粒，然后将农林废弃物颗粒装入反应釜。再向反应釜内加入蒸馏水，农林废弃物颗粒与蒸馏水的质量比为1:4.5。向反应釜内通入氮气清除反应釜内的空气。空气清除后，仍然持续通入氮气，使得反应釜内的压力为2.5Mpa。加热反应釜，使得反应釜内的温度升至300°C。保持给定的反应釜温度3min。使用高压泵向反应釜注入浓度为5?1:%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液与农林废弃物颗粒的质量比为0.3:1，使得次氯酸钠溶液与反应釜内的物质反应lmin，获得含有大量乙酸的液体产品。使用冰水混合物迅速冷却反应釜至室温，然后打开反应釜排气阀，放出高压气体，使得反应釜内压力恢复常压。向反应釜内的液体产品加入CaCl2，液体产品与CaCl2的质量比为10:2，得到含有乙酸钙的混合液，然后降温至4°C使乙酸钙结晶析出，过滤混合液，获得乙酸钙晶体。将乙酸钙晶体与稀硫酸反应，同时加热，乙酸将挥发出来，冷凝乙酸蒸汽，获得乙酸纯品。实施例三:将农林废弃物粉碎成为35目(417 μπι)的颗粒，然后将农林废弃物颗粒装入反应藎。再向反应Il内加入蒸饱水，农林废弃物颗粒与蒸饱水的质量比为1:5。向反应Il内通入氮气清除反应釜内的空气。空气清除后，仍然持续通入氮气，使得反应釜内的压力为3Mpa。加热反应釜，使得反应釜内的温度升至350°C。保持给定的反应釜温度4min。使用高压泵向反应釜注入浓度为5wt%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液与农林废弃物颗粒的质量比为0.4:1，使得次氯酸钠溶液与反应釜内的物质反应1.5min，获得含有大量乙酸的液体产品。使用冰水混合物迅速冷却反应釜至室温，然后打开反应釜排气阀，放出高压气体，使得反应釜内压力恢复常压。向反应釜内的液体产品加入CaCl2，液体产品与CaCl2的质量比为10:1.5，得到含有乙酸钙的混合液，然后降温至2.5°C使乙酸钙结晶析出，过滤混合液，获得乙酸钙晶体。将乙酸钙晶体与稀硫酸反应，同时加热，乙酸将挥发出来，冷凝乙酸蒸汽，获得乙酸纯品。【主权项】1.一种自农林废弃物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自农林废弃物生产醋酸的方法，其特征在于，该方法包含两个关键步骤：关键步骤①，农林废弃物首先在无氧、高温高压的条件下与蒸馏水反应，获得中间产品。关键步骤②，该中间产品在常压下与次氯酸钠溶液反应，获得含有大量醋酸的液体产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑冀鲁，朱铭强，孔永平，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61