一种预处理秸秆类原料的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种预处理秸秆类原料的工艺，其特征是，包括如下步骤：碱法反应步骤，蒸煮反应步骤和浆料输出步骤。本发明专利技术的优点是：本发明专利技术多重反应在同一个反应器内进行，操作简易；反应过程中的碱水有回用系统可以再次使用，减少企业成本；分离过程中无需额外固液分离设备，节约能耗。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种预处理秸杆类原料的エ艺。
技术介绍
由于煤，石油等矿物原料在数百年后必将耗尽，而我国以粮食为原料生产化工原料和发酵产品又不可能有较大发展，加上环境污染问题日益加剧，因此，天然纤维素原料生物转化是解决当前世界面临的食品短缺，能源危机和环境污染问题的最有发展的方法之 O 我国天然纤维素原料2001年仅秸杆就达7亿吨，资源极为丰富。但是传统的物理法，化学法和热处理方法是通过热裂解，分馏，氧化还原降解，水解和酸解等方法将纤维素等大分子生物质降解成低分子量的碳氢化合物，可燃气体和液体。一般能耗高，产率低且过程污染较严重。另外，秸杆等木质纤维主要是由不可溶的纤维素，半纤维素和木质素组成，其中较好利用的纤维素被较难利用的半纤维素和木质素“包裏”。如何进行预处理可以使尽可能多的半纤维素和纤维素转变成可溶性单糖，是问题的关键。现有的任何一种单ー预处理方法(物理方法，生物降解，化学处理和蒸汽热处理)都不能很好的同时实现这个目的，当前的冷却后再采用分离设备分离的方法，存在能量消耗大，操作复杂等弊端。因此需要寻找ー种既能固液分离，同时又能提高效率降低生产成本的预处理秸杆类原料的エ艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述提到的问题，提供ー种操作容易、简约能耗、降低企业生产成本的预处理秸杆类原料的エ艺。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是ー种预处理秸杆类原料的エ艺，包括如下步骤 (1)、碱法反应； 把秸杆类原料通过物料管放入反应容器中，关闭所有阀门，通过碱管或黑液回用管道加入质量浓度为I一 10%的碱液,使稻杆类原料完全浸泡在碱液中，反应3小时后,打开反应容器中的过滤板下方的蒸汽输入管道，通入蒸汽，时间控制在I 一 3min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板上的过滤板介质孔得到疏通，浸泡I一2h后，秸杆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道排出或通过黑液回用管道使反应液在反应容器和黑液回用管道内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸杆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道，打开蒸汽输入管道，通入蒸汽，冲散过滤板上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管和蒸汽输入管道，再次通入碱液和蒸汽，进行进ー步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来； (2)蒸煮反应；碱法反应结束后，打开反应容器的各蒸汽输入管道，让蒸汽进入反应容器，控制蒸汽温度为130— 200°C，通入蒸汽时间为I一2h，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道，蒸汽进入黑液回用管道，清洗黑液回用管道上的残留碱液； (3)浆料输出； 蒸煮反应结束后，利用反应容器内的压カ差，将反应容器内的浆料通过浆料输出管输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成。所述碱液为氢氧化钠溶液。步骤(I)至(3)中所使用的反应容器包括设置于反应容器顶部的物料管和碱管，反应容器的内部设有多层过滤板，每层过滤板的ー侧上方装有浆料输出管，每层过滤板的另ー侧下方装有蒸汽输入管道，所述反应容器底部设有黑液输出管道，所述黑液输出管道通过黑液回用管道与碱管相通。 步骤(I)至(3)中所使用的反应容器中设置的过滤板的层数范围为2-9层，所述过滤板上设有过滤介质孔，所述过滤介质孔的孔径范围为2 μ m-2cm，且上ー层过滤介质孔的孔径大于下ー层过滤介质孔的孔径。本专利技术ー种预处理秸杆类原料的エ艺，在碱法反应过程中，通过黑液回用管道回收使用反应液时，液体的流动可以使物料和反应液更好的接触，可以使反应更加的彻底，另外本专利技术使用的反应容器，蒸汽输入管道置于过滤板的下方，在蒸煮的时候可以起到搅拌的作用，使物料翻动，加速反应的进行。反应容器的内部设有多层过滤板，可以使易溶解的纤维素和半纤维素先溶解于液体中，进行一歩的反应，既減少了预处理的能耗，也防止易溶解的纤维素在预处理的过程中反应时间过程，分解成抑制剂。本专利技术的优点是本专利技术多重反应在同一个反应器内进行，操作简易；反应过程中的碱水有回用系统可以再次使用，減少企业成本；分离过程中无需额外固液分离设备，节约能耗。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进ー步详细叙述。图I为本专利技术秸杆类原料预处理工艺中所使用的反应容器结构示意图。其中1、物料管，2、碱管，3、过滤板，4、浆料输出管，5、蒸汽输入管道，6、黑液输出管道，7、黑液回用管道，8、过滤介质孔，9、反应容器。具体实施例方式以下实施例仅用来说明本专利技术ー种预处理秸杆类原料的エ艺，但并不局限于下述实施例包括的内容。实施例I ー种预处理秸杆类原料的エ艺，包括如下步骤 (I)、碱法反应； 把秸杆类原料通过物料管I放入反应容器9中，所使用的反应容器9包括设置于反应容器9顶部的物料管I和碱管2，反应容器9的内部设有3层过滤板3，每层过滤板3的一侧上方装有浆料输出管4，每层过滤板3的另ー侧下方装有蒸汽输入管道5，反应容器底部设有黑液输出管道6，黑液输出管道6通过黑液回用管道7与碱管2相通，过滤板3上设有过滤介质孔8，过滤介质孔8的孔径范围为2 μ m-2cm,且上ー层过滤介质孔的孔径大于下ー层过滤介质孔的孔径。原料放入反应容器9完毕后，关闭所有阀门，通过碱管2或黑液回用管道7加入质量浓度为1%的氢氧化钠溶液,使秸杆类原料完全浸泡在氢氧化钠溶液中，反应I小时后，打开反应容器9中的过滤板3下方的蒸汽输入管道5，通入蒸汽，通气时间控制为lmin，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板3上的过滤介质孔8得到疏通，浸泡Ih后，秸杆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道6排出或通过黑液回用管道7使反应液在反应容器9和黑液回用管道7内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸杆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道6，打开蒸汽输入管道5，通入蒸汽，冲散过滤板3上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管2和蒸汽输入管道5，再次通入碱液和蒸汽，进行进一歩反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来； (2)蒸煮反应； 碱法反应结束后，打开反应容器9的各蒸汽输入管道5，让蒸汽进入反应容器9，控制蒸汽温度为130°C，通入蒸汽时间为lh，使分离出的半纤维素转变成木糖，使纤维素转变成葡萄糖，同时打开黑液回用管道7，蒸汽进入黑液回用管道7，清洗黑液回用管道7上的残留碱液； (3)浆料输出； 蒸煮反应结束后，利用反应容器9内的压カ差，将反应容器9内的浆料通过浆料输出管4输出进入下步反应，废液通过黑液输出管输出，至此，整个预处理工艺完成。实施例2 ー种预处理秸杆类原料的エ艺，包括如下步骤 (1)、碱法反应； 把秸杆类原料通过物料管I放入反应容器中9，所使用的反应容器9的结构同实施例1，原料放入反应容器9完毕后，关闭所有阀门，通过碱管2或黑液回用管道7加入质量浓度为5%的氢氧化钠溶液,使稻杆类原料完全浸泡在氢氧化钠溶液中，反应2小时后,打开反应容器9中的过滤板3下方的蒸汽输入管道5,通入蒸汽,通气时间控制为I. 5min,使反应容器内的物料翻动并确保过滤板3上的过滤介质孔8得到疏通，浸泡I. 5h后，秸杆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预处理秸杆类原料的工艺，其特征是，包括如下步骤 (1)、碱法反应； 把秸杆类原料通过物料管放入反应容器中，关闭所有阀门，通过碱管或黑液回用管道加入质量浓度为I一 10%的碱液,使稻杆类原料完全浸泡在碱液中，反应3小时后,打开反应容器中的过滤板下方的蒸汽输入管道，通入蒸汽，时间控制在I一3min，使反应容器内的物料翻动并确保过滤板上的过滤板介质孔得到疏通，浸泡I一2h后，秸杆类原料中的木质素溶解于碱液中，并通过黑液输出管道排出或通过黑液回用管道使反应液在反应容器和黑液回用管道内反复流动，循环使用碱液，通过上述一系列反应后，秸杆类原料中含有的易溶解的纤维素和半纤维素先分离出来，接着，关闭黑液输出管道，打开蒸汽输入管道，通入蒸汽，冲散过滤板上的难溶解的纤维素和半纤维素，然后打开碱管和蒸汽输入管道，再次通入碱液和蒸汽，进行进一步反应，直至难溶解的纤维素和半纤维素全部分离出来； (2)蒸煮反应； 碱法反应结束后，打开反应容器的各蒸汽输入管道，让蒸汽进入反应容器，控制蒸汽温度为130— 200°C，通入蒸汽时间为I一2h，使分离出...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志明，唐波，
申请(专利权)人：温志明，
类型：发明
国别省市：