專(zhuān)利名稱(chēng)：以農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)乙醇的殘留物為原料生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物能源和資源綜合利用領(lǐng)域。涉及農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物的資源綜合利用，具體涉及以其為原料生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
目前全球石油資源日益短缺，尋找石油的替代資源已成為緊要任務(wù)，以農(nóng)作物秸桿為代表的生物質(zhì)資源生產(chǎn)乙醇將是解決當(dāng)前面臨的資源與環(huán)境雙重壓力的有效途徑。農(nóng)作物秸桿屬可再生資源，我國(guó)農(nóng)作物秸桿年產(chǎn)量為7億噸左右。發(fā)展經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇技術(shù)已成為世界生物能源科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。萬(wàn)噸農(nóng)作物秸桿乙醇生產(chǎn)裝置，每年消耗農(nóng)作物秸桿約6. 5萬(wàn)噸，不僅能有效解決秸桿焚燒問(wèn)題， 還能為農(nóng)民增加1300多萬(wàn)元的收入，同時(shí)還避免了以糧食為原料生產(chǎn)乙醇所帶來(lái)的“與人爭(zhēng)食”的弊端。兼得經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)多重效益，是全面可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
利用農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇，已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道及發(fā)明專(zhuān)利，且已進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段，已有多條I萬(wàn)噸/年的農(nóng)作物秸桿乙醇生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著農(nóng)作物秸桿乙醇的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?，其廢水、廢渣對(duì)環(huán)境的危害將不亞于制漿造紙廢水，其廢水、廢渣的處理已成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。農(nóng)作物秸桿主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。半纖維素是由幾種不同類(lèi)型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，這些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。木質(zhì)素是以苯丙燒為基本架構(gòu)的復(fù)雜天然聞分子化合物，通過(guò)改性可制成用途廣泛的表面活性劑。在自然界中，木質(zhì)素的數(shù)量?jī)H次于纖維素和甲殼素，是大自然賦予人類(lèi)的寶貴資源，而針對(duì)木質(zhì)素產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究則相對(duì)比較落后，在資源短缺的今天，對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。目前進(jìn)入環(huán)境的木質(zhì)素主要有兩類(lèi)一是木材水解工業(yè)產(chǎn)生的木質(zhì)素，數(shù)量較少； 二是造紙工業(yè)產(chǎn)生的木質(zhì)素，主要存在于造紙黑液中。本申請(qǐng)人前期申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利ZL 200410060208. 9《農(nóng)副產(chǎn)品秸桿資源化生產(chǎn)紙和改性木質(zhì)素工藝》，在蒸煮制漿的同時(shí)，對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行改性加工，賦予優(yōu)良的理化特性，形成高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品。目前主要應(yīng)用于混凝土減水劑、水煤漿添加劑、染料分散劑等。由于堿法制漿造紙或亞硫酸鹽制漿造紙僅利用農(nóng)作物秸桿中的纖維素，黑液中含有大量的半纖維素等糖分，致使所生產(chǎn)的改性木質(zhì)素產(chǎn)品中糖分含量高。此改性木質(zhì)素產(chǎn)品用于混凝土減水劑，由于糖分含量高，當(dāng)大劑量使用時(shí)，會(huì)引起過(guò)分緩凝和引氣等問(wèn)題，致使其添加量受到限制，僅能達(dá)到混凝土高效減水劑合格品要求。目前，木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)減水劑大都屬于普通型減水劑。利用農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇技術(shù)的推廣應(yīng)用將為木質(zhì)素行業(yè)開(kāi)辟一條新的道路。在農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇過(guò)程中，秸桿經(jīng)酸性水解，纖維素、半纖維素降解為以木糖、葡萄糖為主的糖類(lèi)物質(zhì)，用于發(fā)酵制備乙醇。殘留物主要由木質(zhì)素和少量無(wú)機(jī)物構(gòu)成，其含水率在90%左右。CN101748156A、CN102362029A、CN102351817A報(bào)道了將秸桿乙醇或其他生物質(zhì)的纖維乙醇?xì)埩粑镏苯痈稍锷a(chǎn)木質(zhì)素，由于其不溶于水，表面活性差，此類(lèi)產(chǎn)品用途不大， 限制了其產(chǎn)品的應(yīng)用和工藝技術(shù)的推廣。CN101691537A報(bào)道了將木質(zhì)纖維素乙醇預(yù)處理廢液加堿得堿木素用于液體地膜，此類(lèi)木質(zhì)素產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域小，市場(chǎng)銷(xiāo)路狹窄，價(jià)位低，經(jīng)濟(jì)效益不佳，目前市場(chǎng)上尚未見(jiàn)到商品木質(zhì)素液體地膜產(chǎn)品。也有報(bào)道將其殘留物濃縮干燥直接用于鍋爐燃燒的處理方法，但將寶貴的木質(zhì)素資源作為燃料低值利用，其燃燒所產(chǎn)生的熱值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于濃縮干燥所需熱值，得不償失。只有對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行改性加工，賦予優(yōu)良的理化特性，才能使其成為高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種以農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物為原料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木質(zhì)素磺酸鈉的方法，將農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物作為一種寶貴的資源加以利用，減少資源浪費(fèi)，避免環(huán)境污染，并使得到的木質(zhì)素磺酸鈉各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足混凝土高效減水劑一等品要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)
1、過(guò)濾將農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物進(jìn)行過(guò)濾凈化；
2、蒸發(fā)濃縮將過(guò)濾后的殘留物蒸發(fā)濃縮至固含量為20-50%；
3、磺化改性加入堿調(diào)PH值為10-14，加入磺化改性劑，在70-380°C溫度下進(jìn)行磺化改性?；腔男詣闈饬蛩?、發(fā)煙硫酸、氯磺酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、甲醛中的一種或幾種；
4、噴霧干燥經(jīng)噴霧干燥得到木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品。所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀等。每IOOOkg殘留物中，加入磺化改性劑10_80kg。所述磺化改性分磺化和磺甲基化，以亞硫酸鈉為例，其反應(yīng)原理為
權(quán)利要求
1.一種以農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物為原料生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉的方法，其特征在于通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)、過(guò)濾將農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物進(jìn)行過(guò)濾凈化；(2)、蒸發(fā)濃縮將過(guò)濾后的殘留物蒸發(fā)濃縮至固含量為20-50%；(3)、磺化改性加堿調(diào)PH值為10-14，加入磺化改性劑，在70-380°C溫度下進(jìn)行磺化改性；磺化改性劑為濃硫酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、甲醛中的一種或幾種；(4)、噴霧干燥經(jīng)噴霧干燥得到木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)乙醇的殘留物為原料生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉的方法，其特征在于每IOOOkg殘留物中，加入磺化改性劑10-80kg。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)乙醇的殘留物為原料生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉的工藝，屬于生物能源和資源綜合利用領(lǐng)域。本工藝以農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)乙醇的殘留物作為原料，經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)濃縮、磺化改性、噴霧干燥等工藝，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品。使農(nóng)作物秸稈資源得以充分完全利用，避免殘留物污染環(huán)境。該方法所生產(chǎn)的木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品用于混凝土減水劑，其各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到混凝土高效減水劑一等品要求。
文檔編號(hào)C04B103/30GK102690423SQ20121020067
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者唐啟, 唐彤, 崔俊峰, 張富強(qiáng), 彭志宏, 王俊, 羅亞敏, 魏繼國(guó), 齊云洹 申請(qǐng)人:河南省科學(xué)院化學(xué)研究所有限公司