CN103131017A - 一种从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木质素提取工艺，具体地说是一种利用有机酸从木质纤维素中提取木质素的工艺。本发明所述的方法通过浓度为5-90％的甲酸和浓度为5-90％的乙酸的混合有机酸酸解木质纤维素生物质，提取得到木质素，木质素的提取率高达到85％，且整个工艺路线简单、能耗较低，而且可以通过该工艺联产纤维素和戊糖，甚至糠醛等产品。

Description

一种从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺

技术领域

本发明涉及一种木质素提取工艺，具体地说是一种利用有机酸从木质纤维素中提取木质素的工艺。

背景技术

木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。木质素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。在木本植物中，木质素占25％，是世界上第二位最丰富的有机物，仅次于纤维素。

随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深入，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。废弃物的资源化与可再生资源的利用，是当代经济与社会发展的重大课题，也是对当代科学技术提出的新要求。在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过95％的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。

事实上，木质素是一种很有价值的化工原料，高纯度的无硫木素可用做酚类树脂、聚氨酯泡沫、环氧树脂等聚合物添加剂以及土壤改良剂、农药缓释剂等，木素应用在这些方面可使其附加值远高于作为燃料燃烧后回收热量的附加值。目前，木素主要是作为制浆造纸副产品生产的，例如木素磺酸盐、硫酸盐木素等。但这些木素含有硫元素同时木素纯度较低、成分复杂、分子量分布广、粘度低、分散度高、加工性能差、几乎没有热塑性能，因而大大限制了其工业应用。因此，开发清洁的、可有效提高木质纤维原料酶解性能的预处理工艺，是实现木质纤维原料的生物炼制和高值化利用的关键。

木质纤维素生物质以植物体的形式存在，主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中，纤维素占40％左右，半纤维素占25％左右，木质素占20％左右，地球上每年由光合作用生成的木质纤维素生物质总量超过2000亿吨，因此木质纤维素生物质是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。

中国专利CN101864683A公开了一种木质纤维原料的预处理方法，该专利将木质素原料与有机酸溶液和催化剂的混合液混合后，进行第一步处理，得到液固混合物并进行固液分离，得到预处理液和纤维素固体；采用有机酸溶液洗涤得到纤维素固体；将得到的预处理黑液与得到的洗涤黑液混合后循环用于第一步处理过程；循环使用至少3次的黑液进行有机酸、木素产品和糖浆溶液回收。将收集的黑液进行闪蒸或蒸发，得到有机酸和浓缩黑液，向黑液中添加2-10倍体积的水得到木素产品和糖浆溶液，从而实现木质纤维原料的高值化利用。但该专利也存在以下缺点：1、从说明书中的描述可以看出，该工艺是采用有机酸与以硫酸为代表的催化剂混合进行第一步催化，反应过程中需要添加催化剂进行催化；2、该工艺采用有机酸和以硫酸为代表的催化剂共同酸解生物质，在蒸馏有机酸步骤中，若有机酸蒸馏不完全，则木质素无法完全析出，若将有机酸完全蒸馏出后，则加入其中的硫酸浓度上升，会使得其中的木质素炭化，影响木质素的提取率；3、虽然整个工艺中提取和洗涤纤维素均使用相同的有机酸，且将收集的预处理液和洗涤液直接用于循环至第一步的反应釜中，但整个混合液内也大量积聚了溶解其中的木质素和戊糖溶液，鉴于有机酸萃取的饱和度限制，其混合黑液提取木质素的有效程度会大幅降低，因此，该步骤虽然是循环反应，但对于整体的提取效率作用并不大；4、混合得到的黑液需要循环3次以上再进行蒸发处理以分离出有机酸，并稀释得到的浓缩液使得木质素析出，会使得一次性处理的黑液和浓缩液的数量极大，不仅影响处理效率而且也难以实现工艺的连续性；5、从说明书中可以看出，该工艺中木质素提取率仅为6-16％，整个工艺的提取率相对比较低。

中国专利CN101514349A公开了一种由竹材纤维制备燃料乙醇的方法。该专利也是以甲酸和乙酸的混合酸液蒸煮水解半纤维素，并直接向脱出的滤液中加水析出木质素沉淀以此分离出木质素加以利用。由于其采用甲酸和乙酸的混合有机酸液作为蒸煮液，因此无需添加催化剂，该专利虽然在一条工艺线路中将纤维素、半纤维素和木质素相分离，但该工艺的设计也是以提取纤维素作为最终目的的，整条工艺的设计并没有考虑木质素和戊糖的损失；这从其选用的甲酸浓度为10％、乙酸浓度为70％即可看出，当有机酸液中甲酸的含量明显低于乙酸的含量时，由于乙酸的酸性弱于甲酸，因此生物质中纤维素骨架的打散程度较差，会进一步阻碍纤维素被酸解，最大限度的保留纤维素固体。而鉴于此，缠绕于纤维素骨架周围的木质素的溶解提取液会受到较大的影响，对于以纤维素的提取为最终目的的工艺而言并不适用；而且该工艺在分离木质素一步中加水提取沉淀的步骤中，会因为溶液中大量含有甲酸和乙酸而使得木质素难以全部脱出，即便大量加水也会因为甲酸和乙酸溶解其中而无法保证木质素完全析出，造成木质素损失。显然，该工艺仅重点考虑了最大限度提取纤维素的工艺，对于以木质素为最终提取产物的工艺而言并无指导作用。

中国专利CN1170031C公开了一种用甲酸和乙酸的混合物作为蒸煮化学剂生产纸浆的方法。该专利在以甲酸蒸煮草本植物和阔叶树生产纸浆时，添加乙酸作为附加的蒸煮化学剂，即可得到含有半纤维素和纤维素的纸浆，并且使用过的蒸煮液蒸馏出甲酸和乙酸的混合酸液进行循环利用，并可以对剩余的浓缩液进行处理得到木质素。该方法虽然解决了酸解生物质的过程中需要添加催化剂的问题，但由于该方法主要用于制备纸浆，其目的是最大限度的保留纤维素以及部分的半纤维素，其整个工艺设计均是以此为目的，而对于其中木质素的损失与否并未予以考虑，而且也并未给出对于木质素的处理工艺，因此该工艺对于以木质素为提取产物的工艺而言并不适用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过合理的参数设置使得木质素提取率及活性最大化的提取工艺。

为解决上述技术问题，本发明所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用由甲酸和乙酸组成的有机酸液对木质纤维素生物质进行酸解，控制反应温度70-165℃，反应10-150min，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

所述有机酸液中，所述甲酸的浓度为30-90％，乙酸的浓度为5-50％，余量为水；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于60-100℃、真空度为0.06-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸汽以及浓缩液；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加入助剂稀释，60-70℃搅拌，并进行固液分离，所得到的固体进行水洗去酯化处理后，得到所需的木质素。

所述步骤(2)中还包括将蒸馏得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝，并回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解的步骤。

由于在酸解步骤中会有较少量的木质素残余在纤维素残渣中，为了将木质素洗出以增大木质素的提取率，本发明所述的工艺还可以在第一次固液分离后，将分离出的液体再使用与酸解步骤中相同的有机酸液进行酸洗，并进行固液分离，将两次固液分离的液体收集后再进行减压蒸馏的步骤，可以更多的提取出木质素。

所述有机酸液中，所述甲酸的浓度为60-80％，所述乙酸的浓度为10-40％。

所述有机酸液中，所述甲酸与乙酸的浓度比为1∶1。

所述步骤(1)中，反应温度为120-150℃。

所述步骤(1)中，所述有机酸液与生物质原料的固液质量比为1∶5-20。

所述固液质量比为1∶6-10。

所述步骤(1)中，反应时间为20-120min。

所述步骤(1)中还包括向第一次固液分离得到的固体中加入甲酸和乙酸进行酸洗的步骤，并将反应液进行第二次固液分离；

所述酸洗步骤采用的甲酸和乙酸的浓度及固液比与所述酸解步骤中所述有机酸液中甲酸和乙酸的浓度以及固液比相同。

所述步骤(2)中，所述浓缩步骤将液体浓缩至4-10倍。

所述步骤(3)中，所述助剂为水。

所述步骤(3)中，所述助剂与所述浓缩液的重量比为2-4∶1。

所述步骤(4)中，所述水洗步骤中，水与所述固体的质量比为3-5∶1，并于75-85℃搅拌2-3h。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的工艺将收集的第一次和第二次固液分离得到的液体直接进行蒸馏浓缩，蒸发得到的甲酸、乙酸冷凝后直接回流至第一步的反应釜中用于循环使用，整个工艺路线简洁，而且由于甲酸和乙酸作为原料重新利用，对生物质的酸解效率较高，相对于利用酸解后的酸解液循环的工艺而言，虽然省去了这一循环的步骤，但却实现了在相同的工艺时间内，对各个组分的提取效率更高；

2、本发明所述的工艺选用甲酸和乙酸共同酸解木质纤维素生物质，利用甲酸和乙酸的有机萃取性能萃取其中的木质素，并利用其酸性酸解其中的半纤维素，并以此将纤维素、木质素分离，所述工艺选用甲酸的浓度为30％～90％，乙酸的浓度为5％～50％，使得生物质中的木质素得到最大限度的提取(15％～85％)；

3、所述工艺优选甲酸浓度为60-80％、乙酸浓度10-40％，使得木质素的提取率达到65％～85％。

4、第一次酸解得到纤维素后，采用与酸解步骤相同浓度的甲酸和乙酸对纤维素进行酸洗，一方面将纤维素内部残余的少量木质素分解及溶出，保证木质素完全提取，而且由于甲酸和乙酸的浓度与酸解步骤相同，使得再生的甲酸和乙酸无需任何预处理调节比例即可直接用于整个工艺的循环；

5、在加入助剂析出木质素之前进行减压蒸馏出甲酸和乙酸，一方面蒸出的甲酸和乙酸可用于酸解步骤的循环反应以节约原料，同时除去甲酸、乙酸浓度后，可以保证以最小剂量的助剂使得木质素全部析出，节约能耗；

6、采用减压蒸馏的方式，将甲酸和乙酸蒸出，保证在较低的温度下即可实现将甲酸、乙酸分离出来，反应条件温和；

7、所述助剂与所述浓缩液的重量比为2-4∶1，保证以最小的助剂量实现木质素的析出。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明所述工艺的流程图。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明作进一步的描述。

以下实施例中，除有特殊说明外，所用百分含量均表示重量百分含量，即“％”表示“重量％”。

为了便于说明，一下实施例中所用的木质纤维素生物质原料为玉米芯，事实上，本发明所述的工艺适用于多种木质纤维素生物质原料，如甘蔗渣、玉米秸秆、稻草、棉籽壳以及稻壳等。

实施例1

在本实施例中，首先将玉米芯(质量成分组成：水分18.73％、纤维素39.33％、半纤维素30.73％、木质素29.94％)打碎，粉碎至粒径为0.5-20cm，优选2-5cm。

本实施例所述木质纤维素生物质的综合利用工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用含有浓度为90％的甲酸和5％的乙酸以及5％的水的有机酸液对处理后的木质纤维素生物质进行酸水解，控制反应温度70℃，反应150min，所述有机酸液与生物质原料的液固质量比为1∶6，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

将上述分离得到的固体加入含有浓度为90％的甲酸和5％的乙酸以及5％的水的有机酸液进行酸洗涤，温度为60～80℃，洗涤时间0.5～1h，并将反应液进行第二次固液分离；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及浓度为原来液体浓度4-5倍的浓缩液，并将中蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加水稀释，所述助剂与所述浓缩液的质量比为2∶1，控制60-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为3∶1)，并于75-80℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到1.201kg水解残渣(含水率为85.4％左右)，渣木质素含量为22.50％，木质素提取率为72.96％。得成品木质素187g，木质素水分为51％，木质素的产率为62.7％。

木质素得率的公式如下：

(木质素质量×(1-木质素水分))/(玉米芯质量×(1-玉米芯水分)玉米芯中木质素的含量)×100％。

实施例2

在本实施例中，首先将玉米芯(质量成分组成：水分18.73％、纤维素37.22％、半纤维素33.73％、木质素29.05％)打碎，粉碎至粒径为0.5-20cm，优选2-5cm。

本实施例所述木质纤维素生物质的综合利用工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用含有浓度为80％的甲酸和浓度为10％的乙酸以及10％的水的有机酸液对处理后的木质纤维素生物质进行酸水解，控制反应温度140℃，反应60min，所述甲酸和乙酸的混合酸液与生物质原料的液固质量比为1∶10，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

将上述分离得到的固体加入含有浓度为80％的甲酸和浓度为10％的乙酸以及10％的水的有机酸液进行酸洗涤，温度为60～80℃，洗涤时间0.5～1h，并将反应液进行第二次固液分离；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于60-80℃、真空度为0.06-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及浓度为原来液体的9-10倍的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加水稀释，水与所述浓缩液的质量比为4∶1，控制60-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为5∶1)，并于80-85℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到1.2kg水解残渣(含水率为83.5％左右)，渣木质素含量为6.71％，木质素提取率为90.9％。得成品木质素204g，木质素水分为42％，木质素的产率为81.6％。

木质素得率的公式如下：

(木质素质量×(1-木质素水分))/(玉米芯质量×(1-玉米芯水分)玉米芯中木质素的含量)×100％。

实施例3

在本实施例中，首先将玉米芯(质量成分组成：水分16.25％、纤维素31.45％、半纤维素34.77％、木质素33.78％)打碎，粉碎至粒径为0.5-20cm，优选2-5cm。

本实施例所述木质纤维素生物质的综合利用工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用含有浓度为60％的甲酸和浓度为30％的乙酸以及10％的水的有机酸液对处理后的木质纤维素生物质进行酸水解，控制反应温度120℃，反应120min，所述有机酸液与生物质原料的液固质量比为1∶8，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

将上述分离得到的固体加入含有浓度为50％的甲酸和浓度为40％的乙酸以及10％的水的有机酸液进行酸洗涤，温度为60～80℃，洗涤时间0.5～1h，并将反应液进行第二次固液分离；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于60-100℃、真空度为0.06-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及浓度为原来液体的7-8倍的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加水稀释，所述助剂与所述浓缩液的质量比为4∶1，控制60-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为4∶1)，并于75-85℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到1.154kg水解残渣(含水率为82.47％左右)，渣木质素含量为16.99％，木质素提取率为80％。得成品木质素191g，木质素水分为39％，木质素的产率为68.6％。

木质素得率的公式如下：

(木质素质量×(1-木质素水分))/(玉米芯质量×(1-玉米芯水分)玉米芯中木质素的含量)×100％。

实施例4

在本实施例中，首先将玉米芯(质量成分组成：水分16.25％、纤维素31.45％、半纤维素34.77％、木质素33.78％)打碎，粉碎至粒径为0.5-20cm，优选2-5cm。

本实施例所述木质纤维素生物质的综合利用工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用含有浓度为70％的甲酸和浓度为25％的乙酸和5％的水的有机酸液对处理后的木质纤维素生物质进行酸水解，控制反应温度135℃，反应80min，所述有机酸液与生物质原料的液固质量比为1∶8，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

将上述分离得到的固体加入含有浓度为70％的甲酸和浓度为25％的乙酸和5％的水的有机酸液进行酸洗涤，温度为60～80℃，洗涤时间0.5～1h，并将反应液进行第二次固液分离；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于70-90℃、真空度为0.07-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及浓度为原来液体的5-6倍的浓缩液；并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加水稀释，所述助剂与所述浓缩液的质量比为3∶1，控制65-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为4∶1)，并于75-80℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到1.023kg水解残渣(含水率为80.49％左右)，渣木质素含量为23.27％，木质素提取率为93％。得成品木质素239g，木质素水分为38％，木质素的产率为87.2％。

木质素得率的公式如下：

(木质素质量×(1-木质素水分))/(玉米芯质量×(1-玉米芯水分)玉米芯中木质素的含量)×100％。

实施例5

在本实施例中，首先将玉米芯(质量成分组成：水分18.73％、纤维素39.33％、半纤维素30.73％、木质素29.94％)打碎，粉碎至粒径为0.5-20cm，优选2-5cm。

本实施例所述木质纤维素生物质的综合利用工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用含有浓度为45％的甲酸和浓度为40％的乙酸和15％的水的有机酸液对处理后的木质纤维素生物质进行酸水解，控制反应温度107℃，反应20min，所述有机酸液与生物质原料的液固质量比为1∶5，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于60-100℃、真空度为0.06-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及浓度为原来液体的8-10倍的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加水稀释，所述助剂与所述浓缩液的质量比为3∶1，控制60-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为4∶1)，并于75-85℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到1.626kg水解残渣(含水率为84.61％左右)，渣木质素含量为29.94％，木质素提取率为55.53％。得成品木质素98g，木质素水分为39％，木质素的产率为40.94％。

木质素得率的公式如下：

(木质素质量×(1-木质素水分))/(玉米芯质量×(1-玉米芯水分)玉米芯中木质素的含量)×100％。

实施例6

在本实施例中，首先将玉米芯(质量成分组成：水分15.86％、纤维素31.72％、半纤维素37.56％、木质素30.72％)打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-20cm，优选0.5-5cm。

本实施例所述木质纤维素生物质的综合利用工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用含有浓度为30％的甲酸和浓度为50％的乙酸和20％的水的有机酸液对处理后的木质纤维素生物质进行酸水解，控制反应温度165℃，反应10min，所述甲酸和乙酸的混合酸液与生物质原料的液固质量比为1∶20，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

将上述分离得到的固体加入含有浓度为30％的甲酸和浓度为50％的乙酸和20％的水的有机酸液进行酸洗涤，温度为60～80℃，洗涤时间0.5～1h，并将反应液进行第二次固液分离；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于60-100℃、真空度为0.06-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及浓度为原来液体的8～10倍的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加水稀释，所述助剂与所述浓缩液的质量比为3∶1，控制60-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为4∶1)，并于75-85℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到2kg水解残渣(含水率为79.82％左右)，渣木质素含量为29.42％，木质素提取率为23.38％。得成品木质素40g，木质素水分为43％，木质素的产率为14.7％。

木质素得率的公式如下：

(木质素质量×(1-木质素水分))/(玉米芯质量×(1-玉米芯水分)玉米芯中木质素的含量)×100％。

对比例1

本实施例所述的工艺路线及各步骤的参数与实施例3相同，其区别仅在于步骤(2)中，将收集步骤(1)中固液分离得到的液体，并将该液体循环输入至步骤(1)的反应釜中反应，并重复步骤(1)的过程，重复3此上述循环后，将步骤(2)收集到的液体进行蒸馏浓缩，得到的甲酸和乙酸蒸汽机浓缩液再依照步骤(3)的处理工艺及条件进行后续处理。

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到1.3kg水解残渣(含水率为81％左右)，渣木质素含量为23.1％，木质素的提取率为66.4％。成品木质素为193g，木质素水分为48％，木质素得率为59.1％。

对比例2

本实施例所述的工艺路线及各步骤的参数与实施例3相同，其区别仅在于步骤(2)之后，将收集到的液体直接加水稀释，为了使得其中的木质素最大限度的析出，加水量与浓缩液的质量比达到60～70∶1，并控制60-70℃搅拌0.5-1h，并进行第三次固液分离，所得到的固体加水(水与所述固体的质量比为3∶1)，并于75-80℃搅拌2-3h进行水洗去酯化后，得到所需的木质素；并将脱出木质素固体后的液体进行减压蒸馏，蒸馏出甲酸和乙酸蒸汽，冷凝后回流至步骤(1)的反应釜中用于步骤(1)的酸解。

通过上述方法对600g新的玉米芯原料进行二次酸水解处理后，最终得到0.963kg水解残渣(含水率为77.59％左右)，渣木质素含量为20.18％，木质素提取率为74.34％。得成品木质素202g，木质素水分为43％，木质素的产率为68.14％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将生物质原料粉碎预处理后，使用由甲酸和乙酸组成的有机酸液对木质纤维素生物质进行酸解，控制反应温度70-165℃，反应10-150min，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

所述有机酸液中，所述甲酸的浓度为30-90％，乙酸的浓度为5-50％，余量为水；

(2)收集步骤(1)中固液分离得到的液体，于60-100℃、真空度为0.06-0.1atm的压力下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸汽以及浓缩液；

(3)将步骤(2)中所得的浓缩液加入助剂稀释，60-70℃搅拌，并进行固液分离，所得到的固体进行水洗去酯化处理后，得到所需的木质素。

2.根据权利要求1所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(2)中还包括将蒸馏得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝，并回流至步骤(1)的反应釜中，用于步骤(1)的酸解的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述有机酸液中，所述甲酸的浓度为60-80％，所述乙酸的浓度为10-40％。

4.根据权利要求1-3任一所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(1)中，反应温度为120-150℃。 

5.根据权利要求4所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(1)中，所述有机酸液与生物质原料的固液质量比为1∶5-20。

6.根据权利要求5所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述固液质量比为1∶6-10。

7.根据权利要求5或6所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(1)中，反应时间为20-120min。

8.根据权利要求1-7任一所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(1)中还包括向第一次固液分离得到的固体中加入甲酸和乙酸进行酸洗的步骤，并将反应液进行第二次固液分离。

9.根据权利要求8所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述酸洗步骤采用的甲酸和乙酸的浓度及固液比与所述酸解步骤中所述有机酸液中甲酸和乙酸的浓度以及固液比相同。

10.根据权利要求1-9任一所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(2)中，所述浓缩步骤将液体浓缩至4-10倍。

11.根据权利要求1-10任一所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(3)中，所述助剂为水。 

12.根据权利要求11所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(3)中，所述助剂与所述浓缩液的重量比为2-4∶1。

13.根据权利要求12所述的从木质纤维素生物质中提取木质素的工艺，其特征在于：

所述步骤(4)中，所述水洗步骤中，水与所述固体的质量比为3-5∶1，并于75-85℃搅拌2-3h。 

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