CN102060998B - 一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于秸秆类物质精深加工技术领域，具体涉及一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，该方法为向脱除半纤维素或部分半纤维素的秸秆类物质中按固液质量比1：2-8加入液态醇类物质，在60-180℃下萃取1-4小时，固液分离，液相物质为含木质素的醇溶液；向液相物质中加入聚乙二醇或环氧化合物精制得生物多元醇。本发明将分离纤维素和利用木质素生产生物多元醇和聚醚多元醇融合在一起，既分离了纤维素的同时也利用木质素生产了多元醇，采用简单节能的方式获得了价值非常高的聚酯生产原料-多元醇，为企业和社会创造很大的财富。

Description

一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法
技术领域
本发明属于秸秆类物质精深加工技术领域，具体涉及一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法。
背景技术
目前，随着石化资源日益减少，人们开始寻求可再生的生物资源来代替石油化工原料，利用可再生的农林秸秆开发出多种化工产品。要想充分利用秸秆纤维素物质，需要将其组分拆分分离，半纤维素分解成五碳糖，把木质素提取出来，纤维素分解成六碳糖。纤维素分解成五碳糖已有非常成熟的技术，但木质素的提取和纤维素的水解还有待开发。目前纤维素分解比较温和，比较环保的方法当属纤维素酶水解，尽管我们可以利用稀酸或汽爆的方法能以将半纤维素转化成五碳糖分离出来，但剩下的纤维素和木质素仍交织在一起，阻碍了纤维素酶的可及性，酶利用低，分解成本相对较高，为了减少纤维素酶的用量，使纤维素充分分解，最好的办法就是先把和纤维素交织包裹在一起的木质素分离掉，醇类溶剂能以从纤维素秸秆类物质中把木质素萃取出来，达到纤维素和木质素的分离目的，但是萃取木质素后和萃取剂分离目前是通过加入数倍冷水使木质素沉淀分离出来，这种方法消耗能量较大，分离的不够彻底。
发明内容
本发明提供一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，该方法能使纤维素类物质得到最大化的利用。
本发明采用以下技术方案：
一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，向脱除半纤维素或部分脱除半纤维素的秸秆类物质中按固液质量比1：2-8加入液态醇类物质，在60-180℃下萃取1-4小时，固液分离，液相物质为含木质素的醇溶液；向液相物质中加入聚乙二醇或环氧化合物反应后精制得生物多元醇。
向液相物质中加入聚乙二醇前，液相物质先蒸发除去20-95%的液态醇类物质，然后加入蒸发后液态醇类物质质量1-100倍的聚乙二醇，再按聚乙二醇质量的0.1-3%加入无机酸，控制温度100-170℃，反应0.2-4小时，最后加入碱性物质调pH值6-8，精制得生物多元醇。
向液相物质中加入环氧化合物前，液相物质先蒸发除去20-95%的液态醇类物质，然后加入蒸发后总液体质量0.1-10倍的环氧化合物，再加入环氧化合物质量0.1—5%的碱性催化剂，在惰性气体氛围中、80-150℃反应1-3小时，精制得聚醚多元醇。
所述液态醇类物质为多元醇；所述无机酸为硫酸、盐酸或磷酸；所述碱性物质为氢氧化钾或氢氧化钠。
所述多元醇为乙二醇。
所述环氧化合物为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷；所述碱性催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠；所述惰性气体为氮气或二氧化碳。
所述脱除半纤维素或部分脱除半纤维素的秸秆类物质指经水解或汽爆后脱除或部分脱除半纤维素的秸秆类物质。
本发明研究发现，木质素在一定温度下能溶解于液体醇类溶剂中，而木质素中分子结构中含有多个羟基，在一定条件下能和聚乙二醇或环氧化合物反应生成多元醇，利用多元醇和木质素的这种特性，本发明将分离纤维素和利用木质素生产生物多元醇和聚醚多元醇融合在一起，既分离了纤维素的同时也利用木质素生产了多元醇，减少了生产环节，降低了木质素和纤维素分离的成本，同时纤维素酶解时已将木质素分离出去，因此大大降低了纤维素水解的成本，采用简单节能的方式获得了价值非常高的聚酯生产原料-多元醇，为企业和社会创造很大的财富。
具体实施方式
实施例1
取水解脱除半纤维素后的玉米秸秆碎渣1000克，放入反应釜中，加入5000克乙二醇，加温155℃蒸煮3小时，将蒸煮后混合物固液分离，固相物质可用酶水解制取六碳糖，液相部分蒸发除去4500克乙二醇，然后加入聚乙二醇600克，加入18克硫酸，加热至150℃反应2.5小时，加入氢氧化钠调pH值至7，完成反应后精制得生物多元醇。
实施例2
取汽爆脱除半纤维素后的玉米秸秆碎渣1000克，放入反应釜中，加入2000克乙二醇，加温60℃蒸煮4小时，将蒸煮后混合物固液分离，固相物质可用酶水解制取六碳糖，液相部分蒸发除去400乙二醇，然后加入聚乙二醇8000克，加入80克硫酸，加热至100℃反应4小时，加入氢氧化钠调pH值至6，完成反应后精制得生物多元醇。
实施例3
取水解脱除半纤维素后的玉米秸秆碎渣1000克，放入反应釜中，加入8000克乙二醇，加温180℃蒸煮1小时，将蒸煮后混合物固液分离，固相物质可用酶水解制取六碳糖，液相部分蒸发除去4000克乙二醇，然后加入聚乙二醇10000克，加入10克硫酸，加热至170℃反应0.2小时，加入氢氧化钠调pH值至8，完成反应后精制得生物多元醇。
实施例4
取汽爆脱除半纤维素后的玉米秸秆碎渣2000克，放入反应釜中，加入8000克乙二醇，加温150℃蒸煮3小时，将蒸煮后混合物固液分离，固相物质可用酶水解制取六碳糖，液相部分蒸发除去乙二醇7000克，然后加入蒸发乙二醇后总液体质量0.1倍的环氧丙烷，加入环氧丙烷质量0.1%的氢氧化钠，通入氮气，150℃反应1小时，完成反应后精制得到木质素基聚醚多元醇。
实施例5
取水解脱除半纤维素后的玉米秸秆碎渣2000克，放入反应釜中，加入8000克乙二醇，加温150℃蒸煮3小时，将蒸煮后混合物固液分离，固相物质可用酶水解制取六碳糖，液相部分蒸发除去乙二醇5000克，然后加入蒸发乙二醇后总液体质量3倍的环氧丁烷，加入环氧丁烷质量3%的氢氧化钠，通入二氧化碳，80℃反应3小时，完成反应后精制得到木质素基聚醚多元醇。
实施例6
取汽爆脱除半纤维素后的玉米秸秆碎渣2000克，放入反应釜中，加入8000克乙二醇，加温150℃蒸煮3小时，将蒸煮后混合物固液分离，固相物质可用酶水解制取六碳糖，液相部分蒸发除去乙二醇2000克，然后加入蒸发乙二醇后总液体质量10倍的环氧乙烷，加入环氧乙烷质量5%的氢氧化钠，通入氮气，110℃反应2小时，完成反应后精制得到木质素基聚醚多元醇。

Claims (5)

1.一种纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，其特征在于：向脱除半纤维素或部分脱除半纤维素的秸秆类物质中按固液质量比1：2-8加入液态醇类物质，在60-180℃下萃取1-4小时，固液分离，液相物质为含木质素的醇溶液；向液相物质中加入聚乙二醇或环氧化合物反应后精制得生物多元醇；
向液相物质中加入聚乙二醇前，液相物质先蒸发除去20-95%的液态醇类物质，然后加入蒸发后液态醇类物质质量1-100倍的聚乙二醇，再按聚乙二醇质量的0.1-3%加入无机酸，控制温度100-170℃，反应0.2-4小时，最后加入碱性物质调pH值6-8，精制得生物多元醇；
向液相物质中加入环氧化合物前，液相物质先蒸发除去20-95%的液态醇类物质，然后加入蒸发后总液体质量0.1-10倍的环氧化合物，再加入环氧化合物质量0.1—5%的碱性催化剂，在惰性气体氛围中、80-150℃反应1-3小时，精制得聚醚多元醇。
2.如权利要求1所述的纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，其特征在于：所述液态醇类物质为多元醇；所述无机酸为硫酸、盐酸或磷酸；所述碱性物质为氢氧化钾或氢氧化钠。
3.如权利要求2所述的纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，其特征在于：所述多元醇为乙二醇。
4.如权利要求1所述的纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，其特征在于：所述环氧化合物为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷；所述碱性催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠；所述惰性气体为氮气或二氧化碳。
5.如权利要求1-4任一项所述的纤维素秸秆类物质组分拆分及精深加工的方法，其特征在于：所述脱除半纤维素或部分脱除半纤维素的秸秆类物质指经水解或汽爆后脱除或部分脱除半纤维素的秸秆类物质。
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