專利名稱：玉米稈人造纖維漿粕、木糖醇零排放清潔生產(chǎn)方法
玉米稈人造纖維漿粕、木糖醇零排放清潔生產(chǎn)方法本發(fā)明涉及一種用玉米秸稈草纖維制取人纖漿粕，并在廢水中提取木 糖制取木糖醇。將兩種產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)合起來，合理使用廢水。生產(chǎn)木糖醇產(chǎn)品的廢水除本工藝直接回用外多余的廢水在漿粕生產(chǎn)線 作補充用水，漿粕生產(chǎn)線不再補充新鮮水。只在木糖醇生產(chǎn)工藝中補充新 鮮水。為了合理利用廢水，必須改造落后的生產(chǎn)工藝，使制漿不用高溫高壓， 沒有黑液產(chǎn)生，漂白用全無氯漂白，實現(xiàn)閉路循環(huán)。在不影響兩種產(chǎn)品質(zhì)量情況下，廢水得到合理全部回用，節(jié)水90%以上，使生產(chǎn)中用水不排水， 達到全工藝過程的零排放。真正達到兩種產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)方法。人造纖維的原料——漿粕的來源傳統(tǒng)方法，多以針葉樹為主要原料， 而此原料越來越少。國內(nèi)多用棉短絨作生產(chǎn)漿粕原料。而棉短絨產(chǎn)量不可 能無限擴大，棉短絨只能解決部分化纖的原料問題。所以在化纖行業(yè)就開 始研究用闊葉樹為主要原料生產(chǎn)漿粕，但我國木材不豐富，近年來，我國 粘膠纖維行業(yè)的原料來源異常緊張，影響了化纖行業(yè)的發(fā)展，每年不得不 用去大量外匯從國外進口漿粕，補充國內(nèi)原料的不足?；w工作者們開始 注意過去曾一度不受人注意的用非木材的一年生草本植物制取人纖漿粕的研究工作。比如甘蔗渣、蘆葦?shù)热嗽炖w維漿粕的應(yīng)用。在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)量每年5—6億噸，玉米稈每年 有近3億噸，其他秸稈作造紙原料。唯獨玉米秸稈的沒有被大量開發(fā)。根 據(jù)我們對玉米稈研究的結(jié)果，玉米稈纖維的含量45.2%、木質(zhì)素含量16.8%、 聚戊醣含量在22—24%。從種植面積而論，北方十一省區(qū)種植-fe:米，原料 充足，可建一批相當(dāng)規(guī)模的漿粕廠和造紙廠。在廣大農(nóng)村，玉米收割后， 玉米稈無處存放，又沒有銷售渠道，直接就地焚燒污染環(huán)境也影響交通安 全。所以對玉米稈開發(fā)生產(chǎn)出比較高價值的產(chǎn)品是當(dāng)務(wù)之急。 傳統(tǒng)的制漿方法為化學(xué)法，用高溫高壓煮，以去掉植物內(nèi)雜質(zhì)為手段，結(jié)果產(chǎn)生黑液，污染水源，浪費動力，使?jié){粕成本降不下來。本發(fā)明的目的，在于避免以上在技術(shù)中的不足之處，而提供一種用廉價充足的玉米稈為原料，用氧化催解法制漿。氧化催解劑是用常見的有機、無機鹽和有機溶劑的化學(xué)品配制，配合氧壓，用無污染的生產(chǎn)方法，同時節(jié)約大量水、電、氣。一種甲種纖維素—人造纖維漿粕的制造方法其特征在于玉米稈三分離，其中葉和髓內(nèi)含有大量的糖類和礦物質(zhì)，雜纖維細胞多，不適用作 漿粕原料，但是適用生產(chǎn)草本飼料。其皮內(nèi)含纖維素多，是作漿粕的主要 原料。其工藝流程如下玉米稈三分離(用機械分離)后的皮一"^刀草^^八輥除塵一"《^搓 磨分絲—皮帶輸送—計量螺旋_^預(yù)浸水解—壓榨擠漿_ 高速洗漿~~ 浸漬氧化催解—壓榨一~ 除節(jié)—洗槳^ 篩漿~> 中濃除砂一~ 過濾濃縮—氧脫木素—漂白—洗漿—除沙— 過濾濃縮~"^調(diào)漿箱"~K氏濃除砂~^高位調(diào)槳箱~ 抄漿~^打包—入庫。一漿賴部分其工藝參數(shù)經(jīng)過酸預(yù)水解后的殘渣進行制槳 1:浸漬氣化催解液比1: 4一 6硅酸鈉4— 6% 硫酸鈉6—8% 乙醇2—3% 水揚酸鈉1.5—2 % 氧壓0.4~0.6MPa 溫度95—100°C時間90—110分鐘。2:漂白(1) :氧脫木素漿濃10% 氫氧化鈉2.6—3% 溫度100 °C氧壓0.6 MPa硫酸鎂0.5%氧脫木素反應(yīng)塔通過時間60分鐘 用氧量2.2—2.7%。(2) :漂白漂前用尿素預(yù)處理30分鐘a: 一漂 漿濃10%過氧乙酸用量2—4%溫度50~60°C 時間6O~90分鐘 PH值4—5.5。 b: 11202漂漿濃10%溫度80~85°C 時間:80—90分鐘PH值10—11EDTA : 0.5 % 處理30分鐘后加入H202 : 2—4 %NaOH : 1.5—2% Na2Si03 : 3—4%MgS04 : 0.5 %。 c:過酸漿濃6% H3COOH : 1—2 % PH值2—2.5溫度 至溫 時間50分鐘六偏磷酸鈉03~0.5%氟化鈉0.4~0.6%草酸每一漂塔加入2 Kg。 因為我國沒有制定草漿標準，我們是按部頒粘膠纖維槳粕(FJ518 — 82)木漿標準研制的。根據(jù)以上工藝參數(shù)生產(chǎn)，經(jīng)多次的測試結(jié)果，其玉米稈漿粕質(zhì)量如下甲種纖維素92.3—93.4%聚合度 63O~650鐵含量 15 PPM灰分 0.15%多縮戊糖 3.85—4% 白度 81.9— 84%。在漿粕生產(chǎn)中，酸預(yù)水解水解液內(nèi)含有木質(zhì)素，多縮戊糖等，如果將 其排放，將污染水源，可將其提取木糖以生產(chǎn)木糖醇。將玉米稈生產(chǎn)漿粕 和水解液生產(chǎn)木糖相結(jié)合，將是物盡其用，各取所需，真乃是一舉多得， 棄之為害，用之為寶的好事。但是兩工藝是非常難控制的，既不讓纖維降 解乂要將多戊糖提取出來，而保證纖維漿粕和木糖兩者的質(zhì)量和收率。為 此我們做了大量的研究工作。二 木糖醇部分在水解液中提取木糖制取木糖醇的工藝流程為水解液^ 中和一次脫色~~ 過濾~~^一次離子交換"~ 一次 蒸發(fā)—二次脫色—二次離子交換~~ 蒸發(fā)濃縮~>結(jié)晶— 離心分蜜 一 粗木糖~>溶解~—加氫~~ 三次離子交換^ I——^木糖母液。濃縮一~ 結(jié)晶~~ 離心分蜜一" 木糖醇母液^ 濃縮~~ I~~ 高純度木糖醇。 結(jié)晶一~ 離心分蜜~~ 食用級木糖醇。 I^木糖醇母液。1 、中和脫色水解液中和，用中和劑碳酸鈣，中和周期4.30 — 5小時，中和后殘余 無機酸0.074%，總酸0.5% ，有機酸0.43% 。2、 蒸發(fā)經(jīng)中和后，進行五效蒸發(fā)，平均糖濃3.4_3.5% ，溫度60~80°C ， 糖濃60~65%， 濃縮至82—85 % (折光)， 含糖32—35 %， 糖濃31 — 34 % ?？偹?.1一1.6% 無機酸0.1~0.3% PH: 2.5—3.9Ca: 0.05% Fe: 0.07~0.1% 灰份1.3%。3、 脫色脫色過程，采用75—8(TC溫度。加入對糖15%活性炭脫色，含糖 32—35%全部脫色收率為90%。脫色之后糖漿的無機酸為().21%，總酸1.11%，有機酸0.9%，透光度基本上都在10以上。在蒸發(fā)過程中，加入一定量的晶體硫酸鈣，能提高糖 漿的脫色效果，以上情況達到了離子交換的要求。4、 離子交換脫色糖漿交換工藝是采用一套PH陰陽流程進行的，陽樹脂的DOOl X7、陰樹脂D301，陽樹脂和陰樹脂的加量比是1丄3、交換速比是1:0.25、 負荷比1:0.5凈化液質(zhì)量完全符合了加氫的要求，達到的技術(shù)經(jīng)濟指標如 下(1)糖收率85%以上 (2)酸耗0.22kg/kg糖(3)堿耗0.32kg/kg糖 (4)交換周期35小時(5)凈化液質(zhì)量透光90%以上，含糖10~13%，灰份0.01%， 總酸0.006%，無機酸0,轉(zhuǎn)美離子23PPM， PH: 6~7。5、 加氧反應(yīng)塔氫壓70~80kg/cm2 (用含鎳催化劑) 物料反應(yīng)溫度115—125" 進料平均糖濃12.05% 凈化液調(diào)到PH 7.5—8 氫化過程轉(zhuǎn)化率99一100%氫化液分析結(jié)果含糖10~12% 含酸11—13% PH : 5.85鈣12PPM 透光度93—94% 殘?zhí)?~0.2%。6 、結(jié)晶工藝條件加氫液分批泵入個裝有活性炭的壓濾機中過濾，去除催化劑粉末后得到澄清液，分析指標如下折光10^12% 含醇10^12%透光97.5—99%。此溶液先經(jīng)過兩段蒸發(fā) 第一段真空600~640 溫度47—50°C 蒸至BYX: 40—50。第二段真空62O~640 溫度75—80°C 蒸至BYX85。在64。C加入少量晶種刺激，采用緩慢降溫助晶，結(jié)晶完畢，用離心 機甩干半小時，分出母液。結(jié)晶離心，醇膏冷至30。C左右，收率一般在55%左右。玉米稈水解 液制木糖醇分析結(jié)果含醇98% 含水1.9% 灰分0.11%殘?zhí)?.16%。所制得的木糖醇用途很廣(1) :制作牙膏的原料。(2) :作各種增塑劑原料。(3) :醫(yī)用可作為糖尿病，肝炎病人的治療劑和營養(yǎng)劑。(4) :是油漆、油劑的原料，在甘油不足時，也可代替甘油用于生產(chǎn)巻煙，玻璃紙等。若建-個年產(chǎn)5萬噸/年人纖漿粕廠，其水解液中可提取5000多噸 木糖，能產(chǎn)5000多噸木糖醇和4000多噸木糖醇母液。目前我國生產(chǎn)-一 噸增塑劑，需要5噸糧食作原料，而用木糖醇母液制取增塑劑，配合成脂肪酸的副產(chǎn)品G5—9酸制增塑劑。每噸木糖醇母液可以代替10噸糧食。提取15噸木糖醇母液就相當(dāng)于節(jié)約150噸糧食。三3t紙用漿和人纖用漿不同點生產(chǎn)人造纖維漿粕的主要工序是制漿，漿粕的漿為溶解漿。生產(chǎn)廢 水主要是蒸煮廢液和中段廢水。蒸煮廢液的污染負荷約占制漿廢液的 80%。這是主要的污染源，其次是中段廢水。草漿黑液堿回收比較困難， 硅干擾比較大，堿回收能耗高，成本高，堿回收率很低，部分污染負荷 被轉(zhuǎn)移到中段廢水中，使中斷廢水處理費用居高不下，進而影響整個企 業(yè)的經(jīng)濟效益，這是制漿工業(yè)污染防治面臨的大問題。世界制漿造紙生產(chǎn)工藝技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展，主要圍繞著減少污染， 節(jié)約能源，充分利用纖維資源為目標。重點是降低粗漿卡伯值，減少漂 白化學(xué)品用量或不產(chǎn)生有害物質(zhì)的化學(xué)替代品，并不斷改進技術(shù)設(shè)備將 科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。目前造紙行業(yè)己經(jīng)開發(fā)研究了 一系列環(huán)境無害化技 術(shù)與工藝。如FPMS清潔機械制漿，爆破，氧化法制漿。但在溶解漿 方面行不通。因為甲種纖維素要求在90%以上，多縮戊糖在4%以下， 聚合度在630~650范圍(根據(jù)化纖廠要求生產(chǎn))，白度在80%以上。漿 粕的反應(yīng)性能和紡絲的過濾性能，雖然標準上沒有明確規(guī)定，但化纖企 業(yè)對此要求很高，按造紙方案制漿是行不通的。根據(jù)人造纖維漿粕的實 際標準，我們作了一段艱苦的研究工作，終于解決了減輕污染負荷，提 高了粗漿得率和產(chǎn)品質(zhì)量的零排放清潔生產(chǎn)方法。四水處理回用特點(具體看圖l-2)原工藝污水處理是將所有的廢水集中處理，治理難度大，費用高，處 理不徹底，從而導(dǎo)致二次污染，建設(shè)成本與運行成本過高等弊端。用浸漬 氧化催解法清潔制漿工藝是將各段廢水分段處理回用，治理難度小，費用低，處理徹底，生產(chǎn)用水逐級處理，循環(huán)回用，實現(xiàn)了用水不排水，無污 染，和木糖醇生產(chǎn)相結(jié)合。木糖工序的廢水作漿粕工序的補充水，而木糖 醇生產(chǎn)工序則補充新鮮水。因為我們生產(chǎn)的是高純度的醫(yī)藥級木糖醇。制漿生產(chǎn)不采用高壓蒸煮，不產(chǎn)生黑液，無廢水排放；漂白用全無氯 漂白，即無污染，并且節(jié)約了大量水和動力，同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低 產(chǎn)品成本，真正做到了國家清潔生產(chǎn)的要求。整套工藝和技術(shù)優(yōu)勢完全符 合清潔制漿的要求。在用水方面，原來漿粕和木糖醇生產(chǎn)，每噸產(chǎn)品需耗水90^110噸/ 噸產(chǎn)品，采用我們發(fā)明的氧化催解法制漿和全無氯漂白后，在木糖醇生產(chǎn) 又將木 母液再進行結(jié)晶濃縮，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和收率，兩種產(chǎn)品結(jié)合 用水，實現(xiàn)了每噸產(chǎn)品平均需耗水9~10噸/頓產(chǎn)品。五ifelC處理后的污泥利用廢水處理后的污染是一種生物固體廢棄物，除含有大量的細小纖維 外，還含有可被植物吸收利用的有機質(zhì)N 、 P、 K等養(yǎng)分及中微量元素， 是一種質(zhì)優(yōu)價廉的有機肥原。而且有機碳含量高達31 %，總鉀高達 1100mg/Kg，具有很好的肥效作用。利用處理廢水絮疑沉淀的污泥，再配合適當(dāng)?shù)挠袡C物，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)乃?份，制造成污泥堆肥。它是一種含有機碳的有機無機復(fù)合肥。根據(jù)研究結(jié) 果施用堆肥調(diào)節(jié)了土壤的水、氣、熱狀況，進而改變了土壤的容重、持 水量和空隙度等物理狀況，具有保水保肥功能。在國外堆肥已經(jīng)大量用做 土壤的改良劑。

圖1為水處理回用工藝流程圖 圖2為漂白廢水回用圖。
權(quán)利要求
1. 一種從植物原料制造甲種纖維素——用玉米稈制造纖維漿粕、木糖醇零排放清潔生產(chǎn)方法。包括玉米稈三分離(葉、髓、皮)葉和髓作草本飼料，其皮作漿粕原料，水解液作木糖醇原料。其工藝流程玉米稈分離后的皮→切草→八棍除塵→搓磨分絲→皮帶輸送→計量螺旋→予浸水解→洗漿→浸漬氧化催解→除節(jié)→洗漿→壓力篩→除砂→壓榨濃縮→氧脫木素→漂白→洗漿→除砂→壓榨濃縮→調(diào)漿箱→低濃除砂→高位調(diào)漿箱→抄漿→打包→入庫。其特征用玉米稈作為植物原料；可以從酸預(yù)水解廢液中進一步提取木糖制作木糖醇。
全文摘要
一種用玉米秸草纖維制造人纖漿粕，并在廢水中提取木糖制取木糖醇，將兩種產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)合起來，合理利用廢水。用氧化催解法，在常壓下進行氧化催解，不用高溫高壓，不產(chǎn)生黑液，用全無氯漂白，實現(xiàn)全工藝線路閉路循環(huán)，廢水得到合理全部回用，節(jié)水90％以上。生產(chǎn)中用水不排水，達到全工藝過程的零排放，真正達到兩種產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)方法。用氧化催解法，催解劑是用常見的有機、無機鹽和有機溶劑的化學(xué)配制，配合氧壓提純纖維素，是無污染的生產(chǎn)方法。水由原來的產(chǎn)品平均用水90-110噸/噸，降到目前的平均耗水9-10噸/噸。廢水處理采用高效凈水劑，全程動態(tài)，無停留，只需幾十秒時間“污水進、清水出”。生產(chǎn)木糖醇工序的廢水除本工序回用外，多余的廢水作漿粕工序的補充水，而木糖醇工序則補充新鮮水。
文檔編號D21C11/00GK101245565SQ20061013847
公開日2008年8月20日 申請日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
發(fā)明者褚全慧 申請人:褚全慧