以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法技术

本发明专利技术提供了以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其工艺过程包括：将粘胶纤维压榨液用硫酸中和并酸解、脱色、浓缩，然后用结晶法除离子：一次结晶，得到硫酸钠粗晶体和一次结晶母液；一次结晶母液再次结晶，得到硫酸钠粗晶体和二次结晶母液；将两次结晶的硫酸钠粗晶体溶解后重结晶，离心分离、干燥，得结晶硫酸钠产品。将二次结晶母液浓缩后，用连续自动离子交换法除离子，然后用模拟移动床色谱分离装置分离提纯木糖，得到木糖溶液和杂糖稀溶液；将木糖溶液浓缩、结晶、离心分离、干燥得到结晶木糖产品。

Method for preparing xylose and producing sodium sulfate by using viscose fiber pressing liquid as raw material

The present invention provides a method for viscose fiber press liquid was prepared with xylose sodium sulfate, the process including: viscose fiber press liquid with sulfuric acid and acid hydrolysis, decolorization, concentration, and crystallization ion removing: a crystalline sodium sulfate, obtained coarse crystal and a crystal liquor; once again get the crystallization solution of sodium sulfate crystallization, coarse crystal and two sodium sulfate crystallization solution; coarse crystal dissolution two crystallization recrystallization, centrifugal separation, drying, crystallization of sodium sulfate product. The two crystallization mother liquor concentration, with continuous automatic removal by ion exchange ion, and then use the simulated moving bed chromatography device for separating and purifying xylose, xylose solution and mixed syrup solution; xylose solution concentration, crystallization, centrifugal separation and drying to obtain xylose crystal products.

【技术实现步骤摘要】
以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法
本专利技术涉及一种木糖的生产制备方法，具体涉及一种以碱性半纤维素为原料水解制备木糖的方法。
技术介绍
粘胶纤维是人造化学纤维的主要品种，广泛应用于纺织业。粘胶纤维的制备一般以浆柏为原料，经过高浓度的氢氧化钠碱溶液浸提，使原料中的纤维素转变为碱纤维素，而半纤维素被溶解出来，然后通过压榨将半纤维素去除，得到块状碱纤维素。碱纤维素经粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、脱泡等工序加工后，得到粘胶纤维。压榨得到的压榨液中富含碱和半纤维素，因此，从压榨液中提取碱和半纤维素的技术正不断被研究和开发。这些技术的开发，既能变废为宝，增加经济效益，又可避免对环境的影响。半纤维素是不同类型的单糖构成的异质多聚体，包括木糖、阿拉伯糖和半乳糖等。半纤维素经过酸解或酶解可以将其中的单糖水解出来。对于粘胶纤维压榨液，可以采用合适的方法进行处理，充分利用其中的半纤维素。CN104311391B公开了一种以粘胶纤维压榨液为原料生产木糖醇的膜浓缩工艺，该工艺将粘胶纤维生产中的压榨液先后经过预过滤、微滤、纳滤膜循环浓缩、陶瓷膜过滤、酸中和、硫酸水解、陶瓷膜过滤、纳滤脱盐和活性炭脱色后，得到木糖纯化液，再经过氢化得到木糖醇。CN102643935B公开了一种利用粘胶纤维生产过程中压榨废液制备木糖的方法，该方法通过半纤维素溶液的制备、半纤维素的提取、半纤维素的水解、中和脱酸、预浓缩、脱色、离子交换以及常规浓缩、结晶、分离、干燥工序的到木糖成品。CN101792822B公开了一种从半纤维素水解液中分离提纯木糖、阿拉伯糖的方法，该方法将直接酸水解得到的半纤维素水解液经电渗析、膜过滤浓缩预处理后，经过模拟移动床分离得到两种料液，再经过降膜蒸发浓缩、降温结晶得到木糖、阿拉伯糖产品。由于粘胶纤维的生产要用到大量烧碱，压榨液中的碱含量非常高，可高达20%左右，即使经过膜回收碱后，压榨液中的碱含量也相当高。根据不同的膜回收工艺，一般压榨液中氢氧化钠含量在2%~10%DS。对于这种高碱性半纤维素溶液，如若直接进行酸解，首先需要大量的酸去中和后，才能进行水解。以硫酸为例，质量百分比浓度5%NaOH的半纤维素溶液经过硫酸中和后，得到的Na2SO4质量百分比浓度9%，此时溶液中含有大量无机离子，溶液的电导率已高达一百万μs/cm以上。酸解后的溶液须要经过脱盐纯化处理，一般采用的脱盐方法有传统的离子交换工艺、膜过滤和电渗析技术等，如CN102643935B采用离子交换工艺，该工艺在树脂再生时还会产生大量的废酸、废碱，造成二次污染；CN104311391B主要采用膜技术除杂质离子；CN101792822B主要采用电渗析技术除杂质离子方法，电渗析除杂质离子需要消耗大量的电能。上述几种脱盐技术，对于这种高盐溶液的处理都非易事，必然需用大量装置、耗材和能源，成本很大，难以实现工业化。通过膜分离提取半纤维素后，提余液中仍然有高含量的半纤维素和氢氧化钠，这部分一般被作为废料处理，原料未能充分利用，增加环保压力。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法。根据粘胶纤维压榨液含有大量NaOH的特点，本专利技术的方法中，将硫酸中和后得到的Na2SO4结晶出来，既得到结晶硫酸钠产品，又降低了溶液中的离子含量。然后，采用连续自动离子交换装置除杂质离子，可提高树脂的使用效率和离子交换的效率，有效降低了离子交换所用酸、碱的消耗。最后通过模拟移动床色谱分离提纯木糖，将木糖结晶出来。本专利技术的技术方案包括：中和、酸解、脱色、结晶除离子；连续自动离子交换装置除离子；模拟移动床色谱分离装置提纯木糖、木糖结晶。1中和、酸解、脱色、结晶除离子，分以下步骤（1）中和将粘胶纤维压榨液用水稀释至折光浓度12~20%，均匀搅拌下，加入体积浓度50±2%硫酸溶液中和，调节pH为7.0±0.5，得中和液。（2）酸解将中和液稀释至折光浓度10±1%，在均匀搅拌下，加入体积浓度50±2%硫酸溶液，调节pH为0.7±0.3，在105℃~125℃温度下反应1~5h。反应完成后，粘稠浑浊液体变为半透明流动性的酸解液。（3）脱色于酸解液中加入干物质量0.1~2.0%的活性炭，在75℃~80℃温度下脱色30分钟，至溶液为基本无色透明，过滤，得脱色液。（4）浓缩将脱色液蒸发浓缩至折光浓度30.0~50.0%，得浓缩液。（5）一次结晶将浓缩液冷却结晶、离心分离，得到一次结晶母液和硫酸钠湿晶体A。（6）二次盐结晶将一次结晶母液蒸发浓缩至40.0±5.0%，冷却结晶，离心分离后得到二次结晶母液和硫酸钠湿晶体B。（7）硫酸钠重结晶将步骤（5）所得硫酸钠湿晶体A和步骤（6）所得硫酸钠湿晶体B混合，加入纯水，加热溶解至质量百分比浓度30~40%，冷却结晶、离心分离、干燥，得到结晶硫酸钠产品。结晶前的浓缩液电导率为500000~800000μs/cm，经结晶除离子后，所得的二次结晶母液的电导率降至30000~50000μs/cm。2连续自动离子交换装置除离子本专利技术采用连续自动离子交换装置，将固定床大量的树脂细化，仅仅留下交换段的树脂在系统内工作，及时地将床层内失活的树脂移出，作再生处理，然后再装入，待用。这样，离子交换就能高效地运行。连续自动离子交换装置包括一组阳树脂柱和一组阴树脂柱。前一根树脂柱上部进出口与后一根树脂柱下部进出口通过管道和连接阀连接组成串联形式，每根树脂柱上部进出口和下部进出口均通过自控阀门与相应的管道连接，通过自控阀门的开启控制物料的进出，同时完成离子交换、酸（碱）洗、水洗等不同的几个步骤。其中交换段分成几根独立的树脂柱，当交换段前面的树脂柱交换饱和后，立即离开交换段进行水洗、再生处理，而已经再生处理好的树脂柱，补充进入交换段。连续自动离子交换装置，将原有的固定床离子交换装置中的整段树脂分割成若干段，每一段做成一个独立的小树脂柱，这些小树脂柱组成并联或串联形式，前一根树脂柱上部与后一根树脂柱下部通过管道和连接阀连接，物料按程序要求，成并联或串联的形式流过各个小树脂柱。连续自动离子交换装置，阳树脂柱及阴树脂柱各有22根，在装置运行时，不同树脂柱各自起着不同的作用。装置自动地按程序、按步骤运行，完成原有固定床的交换、水洗、再生、淋洗等各个步骤。阳离子交换和阴离子交换同时进行。与阳离子交换和阴离子交换同时进行的还有以下过程：压料、压水、水洗、再生、淋洗等。将22根树脂柱组成串联形式，前一根树脂柱上部与后一根树脂柱下部通过管道和连接阀连接。每根树脂柱上部进出口和下部进出口通过控制阀与各总管连接。一个周期由22个过程组成，每个过程运行至少四个步骤，每个过程均重复上一个过程的步骤。四个步骤如下：步骤1：A水顶料，B水顶酸，先运行A，A完成后再运行B；步骤2：A气顶料，B料顶水，先A后B；步骤3：A二级进酸，B一级进酸，先A后B；步骤4：A一级进料，B二级进料，A和B同时运行。经过四个步骤的运行后，完成以下工序：阳离子交换、用压缩空气顶出阳柱内料液、用水将残余料液洗出、一级进酸处理、二级进酸处理、用水将酸顶出、用料将水顶出；阴离子交换、用压缩空气顶出阴柱内料液、用水将残余料液洗出、一级进碱处理、二级进碱处理、用水将碱顶出、用料将水顶出。经过22本文档来自技高网...

【技术保护点】
以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，主要过程包括：先用硫酸中和粘胶纤维压榨液，然后进行酸解、脱色、浓缩、结晶除离子、连续自动离子交换除离子、模拟移动床色谱分离提纯木糖、木糖结晶，其特征在于：(1)将粘胶纤维中和、酸解、脱色、浓缩，得浓缩液；(2)用结晶法对所述浓缩液进行除离子，同时得到结晶硫酸钠产品；(3)用连续自动离子交换法对结晶母液进行除离子；(4)用模拟移动床色谱分离装置提纯木糖，浓缩、结晶、干燥得结晶木糖产品。

【技术特征摘要】
1.以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，主要过程包括：先用硫酸中和粘胶纤维压榨液，然后进行酸解、脱色、浓缩、结晶除离子、连续自动离子交换除离子、模拟移动床色谱分离提纯木糖、木糖结晶，其特征在于：(1)将粘胶纤维中和、酸解、脱色、浓缩，得浓缩液；(2)用结晶法对所述浓缩液进行除离子，同时得到结晶硫酸钠产品；(3)用连续自动离子交换法对结晶母液进行除离子；(4)用模拟移动床色谱分离装置提纯木糖，浓缩、结晶、干燥得结晶木糖产品。2.根据权利要求1所述的以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其特征在于，所述的中和过程：将粘胶纤维压榨液用水稀释至折光浓度12.0~20.0%，加入体积浓度50±2%硫酸溶液中和，调节pH为7.0±0.5，得中和液。3.根据权利要求2所述的以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其特征在于，所述酸解过程：将所述中和液用纯水稀释至折光浓度为10±1%，加入体积浓度50±2%硫酸溶液，调节pH为0.7±0.3，在105℃~125℃温度下反应1~5h，得酸解液。4.根据权利要求3所述的以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其特征在于，所述酸解条件为：pH为0.7±0.3，优选为pH0.8；温度105℃~125℃，优选为115~125℃；反应时间为1~5h，优选为2~4h。5.根据权利要求1所述的以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其特征在于，所述脱色、浓缩过程：于所述酸解液中加入干物质量0.1~2.0%的活性炭，在75℃~80℃温度下脱色0.5~1h，过滤，得脱色液；将所述脱色液蒸发浓缩至质量百分比浓度30.0~40.0%，得浓缩液。6.根据权利要求1所述的以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其特征在于，所述结晶除离子过程分如下步骤：(1)一次结晶：将所述浓缩液冷却结晶、离心分离后得到一次结晶母液和硫酸钠湿晶体A；(2)二次结晶：将所述一次结晶母液蒸发浓缩至折光浓度40.0±5.0%，冷却结晶、离心分离后得到二次结晶母液和硫酸钠湿晶体B；(3)重结晶：将步骤（1）得到的所述硫酸钠湿晶体A和步骤（2）得到的所述硫酸钠湿晶体B混合，加入纯水，加热溶解至质量百分比浓度30~40%，冷却结晶、离心分离、干燥，得到结晶硫酸钠产品。7.根据权利要求1所述的以粘胶纤维压榨液为原料制备木糖并联产硫酸钠的方法，其特征在于，所述连续自动离子交换法，用连续自动离子交换装置完成，装置包括：一组阳树脂柱，一组阴树脂柱，与阳树脂柱和阴树脂柱连接的阀门；辅助装置：进料槽，一次阳槽，一次阴槽，二次阳槽，成品槽，纯水槽，酸槽，酸回收槽，废酸槽，碱槽，碱回收槽，废碱槽，回收水槽，泵，过滤器等，其特征在于：所述连续自动离子交换装置至少有一组阳树脂柱和一组阴树脂柱；每根树脂柱上部进出口和下部进出口都通过控制阀和相应管道连接；所述连续自动离子交换装置由计算机控制，自动完成阳离子交换和阴离子交换的全过程；自动将交换段内吸附饱和的树脂柱移出，同时将处理好的树脂柱装入；自动将移出的吸附饱和的树脂柱作再生处理。8.根据权利要求7中所述连续自动离子交换装置，其特征在于：所述一组阳树脂柱由n根阳树脂柱组成，所述一组阴树脂柱由n根阴树脂柱组成，n为10~34，优选为18~30，最优为22。9.根据权利要求7中所述连续自动离子交换装置，其特征在于：所述一组阳树脂柱和一组阴树脂柱在计算机控制下，周期性自动运行，一个周期由n个过程组成，每个过程运行至少四个步骤，每个过程均重复上一个过程的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑛，曹嫒，周日尤，吴鹏，
申请(专利权)人：南京凯通粮食生化研究设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32