專利名稱：一種從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木質(zhì)素提取工藝，具體地說是一種利用有機酸從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝。
背景技術(shù)：
木質(zhì)素是一種很有價值的化工原料，高純度的無硫木素可用做酚類樹脂、聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹脂等聚合物添加劑以及土壤改良劑、農(nóng)藥緩釋劑等，木素應(yīng)用在這些方面可使其附加值遠高于作為燃料燃燒后回收熱量的附加值。目前，木素主要是作為制漿造紙副產(chǎn)品生產(chǎn)的，例如木素磺酸鹽、硫酸鹽木素等。但這些木素含有硫元素同時木素純度較低、成分復(fù)雜、分子量分布廣、粘度低、分散度高、加工性能差、幾乎沒有熱塑性能，因而大大限制了其工業(yè)應(yīng)用。因此，開發(fā)清潔的、可有效提高木質(zhì)纖維原料酶解性能的預(yù)處理工藝，是實現(xiàn)木質(zhì)纖維原料的生物煉制和高值化利用的關(guān)鍵。
以植物體的形式存在的生物質(zhì)原料，主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其中，纖維素占40%左右，半纖維素占25%左右，木質(zhì)素占20%左右，地球上每年由光合作用生成的生物質(zhì)原料總量超過2000億噸，因此生物質(zhì)是地球上最豐富、最廉價的可再生資源。
中國專利CN101864683A公開了一種木質(zhì)纖維原料的預(yù)處理方法，該專利將木質(zhì)素原料與有機酸溶液和催化劑的混合液混合后，進行第一步處理，得到液固混合物并進行固液分離，得到預(yù)處理液和纖維素固體；采用有機酸溶液洗滌得到纖維素固體；將得到的預(yù)處理黑液與得到的洗滌黑液混合后循環(huán)用于第一步處理過程；循環(huán)使用至少3次的黑液進行有機酸、木素產(chǎn)品和糖漿溶液回收。將收集的黑液進行閃蒸或蒸餾，得到有機酸和濃縮黑液，向黑液中添加2-10倍體積的水得到木素產(chǎn)品和糖漿溶液，從而實現(xiàn)木質(zhì)纖維原料的高值化利用。但該專利也存在以下缺點1、從說明書中的描述可以看出，該工藝是采用有機酸與以硫酸為代表的催化劑混合進行第一步催化，反應(yīng)過程中需要添加催化劑進行催化;2、該工藝采用有機酸和以硫酸為代表的催化劑共同蒸煮生物質(zhì)，在蒸餾有機酸步驟中，若有機酸蒸餾不完全，則木質(zhì)素?zé)o法完全析出，若將有機酸完全蒸餾出后，則加入其中的硫酸濃度上升，會使得其中的木質(zhì)素炭化，影響木質(zhì)素的提取率；3、雖然整個工藝中提取和洗滌纖維素均使用相同的有機酸，且將收集的預(yù)處理液和洗滌液直接用于循環(huán)至第一步的反應(yīng)釜中，但整個混合液內(nèi)也大量積聚了溶解其中的木質(zhì)素和戊糖溶液，鑒于有機酸萃取的飽和度限制，其混合黑液提取木質(zhì)素的有效程度會大幅降低，因此，該步驟雖然是循環(huán)反應(yīng)， 但對于整體的提取效率作用并不大；4、混合得到的黑液需要循環(huán)3次以上再進行蒸餾處理以分離出有機酸，并稀釋得到的濃縮液使得木質(zhì)素析出，會使得一次性處理的黑液和濃縮液的數(shù)量極大，不僅影響處理效率而且也難以實現(xiàn)工藝的連續(xù)性；5、從說明書中可以看出， 該工藝中木質(zhì)素提取率僅為6-16%，整個工藝的提取率相對比較低。
中國專利CN101514349A公開了一種由竹材纖維制備燃料乙醇的方法。該專利也是以甲酸和乙酸的混合酸液蒸煮水解半纖維素，并直接向脫出的濾液中加水析出木質(zhì)素沉淀以此分離出木質(zhì)素加以利用。由于其采用甲酸和乙酸的混合有機酸液作為蒸煮液 ，因此無需添加催化劑，該專利雖然在一條工藝線路中將纖維素、半纖維素和木質(zhì)素相分離，但該工藝的設(shè)計也是以提取纖維素作為最終目的的，整條工藝的設(shè)計并沒有考慮木質(zhì)素和戊糖的損失；這從其選用的甲酸濃度為10%、乙酸濃度為70%即可看出，當(dāng)有機酸液中甲酸的含量明顯低于乙酸的含量時，由于乙酸的酸性弱于甲酸，因此生物質(zhì)中纖維素骨架的打散程度較差，會進一步阻礙纖維素被蒸煮，最大限度的保留纖維素固體。而鑒于此，纏繞于纖維素骨架周圍的木質(zhì)素的溶解提取液會受到較大的影響，對于以纖維素的提取為最終目的的工藝而言并不適用；而且該工藝在分離木質(zhì)素一步中加水提取沉淀的步驟中，會因為溶液中大量含有甲酸和乙酸而使得木質(zhì)素難以全部脫出，即便大量加水也會因為甲酸和乙酸溶解其中而無法保證木質(zhì)素完全析出，造成木質(zhì)素損失。顯然，該工藝僅重點考慮了最大限度提取纖維素的工藝，對于以木質(zhì)素為最終提取產(chǎn)物的工藝而言并無指導(dǎo)作用。
中國專利CN1170031C公開了一種用甲酸和乙酸的混合物作為蒸煮化學(xué)劑生產(chǎn)紙漿的方法。該專利在以甲酸蒸煮草本植物和闊葉樹生產(chǎn)紙漿時，添加乙酸作為附加的蒸煮化學(xué)劑，即可得到含有半纖維素和纖維素的紙漿，并且使用過的蒸煮液蒸餾出甲酸和乙酸的混合酸液進行循環(huán)利用，并可以對剩余的濃縮液進行處理得到木質(zhì)素。該方法雖然解決了蒸煮生物質(zhì)的過程中需要添加催化劑的問題，但由于該方法主要用于制備紙漿，其目的是最大限度的保留纖維素以及部分的半纖維素，其整個工藝設(shè)計均是以此為目的，而對于其中木質(zhì)素的損失與否并未予以考慮，而且也并未給出對于木質(zhì)素的處理工藝，因此該工藝對于以木質(zhì)素為提取產(chǎn)物的工藝而言并不適用。
《Milox溶劑法制漂白竹漿的研究》(梁芳、劉亞康等，中華紙業(yè)，2007，28 (4)， 40-43)，表明采用甲酸和過氧化氫作為蒸煮化學(xué)藥品的一種溶劑制漿方法，以達到溶解或軟化木質(zhì)素的作用，但是上述方法是在低溫下長時間的蒸漿過程，大量甲酸的存在破壞了原料中的碳水化合物，并且由于原料水解過程中會產(chǎn)生微量的乙酸，降低了原料中半纖維素的去除率，而整個過程中如果想要從甲酸中分離出微量的乙酸，其步驟復(fù)雜，難以分離， 因此，上述方法并不適于木質(zhì)素的提取。發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種通過合理的參數(shù)設(shè)置使得木質(zhì)素提取率及活性最大化的提取工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機酸液對所述生物質(zhì)原料進行蒸煮，控制反應(yīng)溫度80-135°C，反應(yīng)時間40-100min，固液質(zhì)量比為1:5-1 :20,并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；在有機酸液中，總酸濃度為70-95%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1 :20，余量為水；過氧化氫占生物質(zhì)原料的 1-10% ；
(2)收集步驟(I)中固液分離得到的固體，在過氧化氫的催化作用下，用甲酸、乙酸形成的混合酸液對所述固體進行酸洗，控制酸洗溫度 20-100°C，固液質(zhì)量比為1:4-1 20，并將得到的反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集第一次 固液分離和第二次固液分離得到的液體在50-110°C，1-2IkPa下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸蒸汽和濃縮液；所述濃縮液的固體含量為70-95% ；
(4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入助劑稀釋，攪拌，并進行第三次固液分離，所得到的固體進行水洗去酯化處理后，得到所需的木質(zhì)素。
優(yōu)選地，所述步驟(3)中還包括將蒸餾得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝，并回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中，用于步驟(I)的蒸煮的步驟。
優(yōu)選地，所述濃縮液的固體含量為80-90%。
優(yōu)選地，所述助劑為水；所述助劑的加入質(zhì)量是所述濃縮液質(zhì)量的2-10倍。
優(yōu)選地，所述助劑的加入質(zhì)量是所述濃縮液質(zhì)量的3-6倍。
優(yōu)選地，在所述步驟(3)中，所述蒸餾的溫度為50-80°C。
優(yōu)選地，步驟(I)中所述有機酸液，總酸濃度為80-90%，乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:2-1 :10，加入的過氧化氫質(zhì)量占生物質(zhì)原料質(zhì)量的3-6% ;步驟(I)的蒸煮溫度控制在 100-125°C，固液質(zhì)量比為1:6-1 =IO0
優(yōu)選地，步驟(2)中所述混合酸液與步驟(I)的有機酸液相同。
優(yōu)選地，所述步驟2)中，酸洗溫度為30_90°C，固液質(zhì)量比為1:8_1 :10。
優(yōu)選地，所述生物質(zhì)原料為草類原料和/或木類原料。
所述生物質(zhì)原料為蘆葦、豆秸桿、小麥秸桿、稻草、玉米秸桿、瓜子殼、竹片、瓜子桿中的一種或幾種。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明通過設(shè)計合理的工藝參數(shù)，使得整個工藝路線不僅適用于木類原料，還適用于草類原料，并且木質(zhì)素的提取率達到80-90%。
2、本發(fā)明的蒸煮過程在密閉的反應(yīng)容器中進行，由于甲酸、乙酸和過氧化氫的部分蒸餾，使得容器中具有一定的壓力，從而縮短了原料的蒸煮時間。
3、本發(fā)明所述的工藝選用甲酸、乙酸和過氧化氫共同蒸煮生物質(zhì)原料，甲酸作為一種強有機酸，催作降解原料中的木質(zhì)素，利用甲酸和乙酸形成的有機溶劑溶解木質(zhì)素分子，還利用其酸性蒸煮其中的半纖維素，并以此將纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分離；過氧化氫的加入可形成過氧酸液的環(huán)境，加劇了木質(zhì)素的降解和溶解，從而提高了木質(zhì)素的提取率。
4、本發(fā)明所述的工藝將收集的第一次和第二次固液分離得到的液體直接進行蒸餾濃縮，蒸餾得到的甲酸、乙酸冷凝后直接回流至第一步的反應(yīng)釜中用于循環(huán)使用，整個工藝路線簡潔，而且由于甲酸和乙酸作為原料重新利用，對生物質(zhì)的蒸煮效率較高。
5、第一次蒸煮得到纖維素后，采用甲酸、乙酸和過氧化氫的混合液對纖維素進行酸洗，將纖維素內(nèi)部殘余的少量木質(zhì)素分解及溶出，保證木質(zhì)素完全提取，而且由于酸洗步驟中甲酸、乙酸和過氧化氫組成的混合液與蒸煮步驟中的過氧有機酸液相同，使得再生的甲酸和乙酸無需任何預(yù)處理調(diào)節(jié)比例即可直接用于整個工藝的循環(huán)。
6、在加入助劑析出木質(zhì)素之前進行蒸餾處理，一方面蒸出的甲酸和乙酸可用于蒸煮步驟的循環(huán)反應(yīng)以節(jié)約原料，同時除去甲酸、乙酸濃度后，可以保證以最小劑量的助劑使得木質(zhì)素全部析出，節(jié)約能耗，采用水作為助劑析出木質(zhì)素的方法，得到的木質(zhì)素分子量分布均勻。
7、本申請中采用添加甲酸乙酸混和過氧化氫的方法提取木質(zhì)素，在高溫下較少破壞碳水化合物的基礎(chǔ)上而最高限度的提取木質(zhì)素，而且在回收酸時可以使酸與水更好的分離。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
圖1為本發(fā)明所述工藝的流程圖。
具體實施方式
下面將通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
以下實施例中，除有特殊說明外，所用百分含量均表示質(zhì)量百分含量，即“％”表示 “wt V’;所述有機酸液中除了一定量的甲酸、乙酸外，余量為水，各步驟中所述總酸濃指甲酸和乙酸的總質(zhì)量占所述有機酸液質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，各步驟中的固液質(zhì)量比指該各步驟中固體的質(zhì)量與加入的總液體的質(zhì)量比。
各步驟中所述的漿濃=本步驟中固體的質(zhì)量/本步驟中固體與液體的質(zhì)量和 X100%
各實施例中過氧化氫H2O2以質(zhì)量濃度為27%的過氧化氫水溶液的形式加入。例如經(jīng)計算需要加入2. 7g過氧化氫，則對應(yīng)的應(yīng)該是加入10g(2. 7 + 0. 27=10)所述過氧化氫水溶液。固體含量采用鹵素快速水分測定儀(梅特勒-托利多，型號HB43-S)在115°C下進行測定。
實施例1
在本實施例中，首先將蘆葦(木質(zhì)素含量25. 10%)打碎，粉碎至粒徑為2-lOcm。
本實施例從所述蘆葦中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將蘆葦粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為70%的甲酸和乙酸的有機酸液對處理后的蘆葦進行蒸煮，本實施例的有機酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1，并在加入蘆葦原料前加入占蘆葦3%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度115°C，反應(yīng)55min，固液質(zhì)量比為1:5，并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；
(2)將上述分離得到的固體加入與步驟(I)中所述有機酸液相同的酸液進行酸洗滌，其中過氧化氫的加入量占原料的3%，酸洗溫度為70°C，洗滌時間lh，固液質(zhì)量比為1:4， 并將反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集步驟⑴和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于50°C，Ikpa的條件下進行蒸餾得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為70%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；
(4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量2倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進行第三次固液分離，得到的固體進一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為80%ο
實施例2
在本實施例中，首先將玉米秸桿(木質(zhì)素含量24. 09%)打碎，粉碎至粒徑為 2-lOcm。
本實施例從所述玉米秸桿中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將玉米秸桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為75%的甲酸和乙酸的有機酸液對處理后的玉米秸桿進行蒸煮，本實施例的有機酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:2，并在加入玉米秸桿前加入占玉米秸桿原料2%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度90°C， 反應(yīng)40min,固液質(zhì)量比為1:15,并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；
(2)將上述分離得到的固體加入與步驟(I)中所述有機酸液相同的酸液進行酸洗滌，其中過氧化氫的加入量占原料的2%，酸洗溫度為90°C，洗滌時間lh，固液質(zhì)量比為1:6， 并將反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集步驟⑴和步驟⑵中兩次固液分離得到的液體，于60°C，21kpa的條件下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為75%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；
(4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量3倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進行第三次固液分離，得到的固體進一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為82%。
實施例3
在本實施例中，首先將稻草(木質(zhì)素含量19. 07%)打碎，粉碎至粒徑為2-10cm。
本實施例從所述稻草中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將稻草粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為80%的甲酸和乙酸的有機酸液對處理后的稻草進行蒸煮，本實施例的有機酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:6，并在加入稻草原料前加入占原料4%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度135°C，反應(yīng)70min，固液質(zhì)量比為1:10，并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；
(2)將上述分離得到的固體加入與步驟(I)中所述有機酸液相同的酸液進行酸洗滌，其中過氧化氫的加入量占原料的4%，酸洗溫度為100°C，洗滌時間lh，固液質(zhì)量比為 1:8,并將反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集步驟⑴和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于110°C，llkpa條件下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為80%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；
(4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液4倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進行第三次固液分離，得到的固體進一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為 84% ο
實施例4
在本實施例中，首先將豆秸桿(木素含量為19. 5%)打碎，粉碎至粒徑為2-10cm。
本實施例從所述豆秸桿中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將豆秸桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為85%的甲酸和乙酸的有機酸液對處理后的豆秸桿進行蒸煮，本實施例的有機酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:15，并在加入豆秸桿原料前加入占豆秸桿原料6%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度125°C，反應(yīng)IOOmin,固液質(zhì)量比為1:20,并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；
(2)將上述分離得到的固體加入與步驟(I)中所述有機酸液相同的酸液進行酸洗滌，其中過氧化氫的加入量占原料的6%，酸洗溫度為50°C，洗滌時間lh，固液質(zhì)量比為1:15,并將反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集步驟⑴和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，80°C，Ilkpa條件下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為85%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；
(4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量6倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進行第三次固液分離，得到的固體進一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為85%。
實施例5
在本實施例中，首先將棉花桿(木質(zhì)素含量23. 33%)打碎。
本實施例從所述棉花桿中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將棉花桿粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為90%的甲酸和乙酸的有機酸液對處理后的棉花桿進行蒸煮，本實施例的有機酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:10，并在加入棉花桿原料前加入占原料10%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng) 90min,固液質(zhì)量比為1:6，并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；
(2)將上述分離得到的固體加入與步驟(I)中所述有機酸液相同的酸液進行酸洗滌，其中過氧化氫的加入量占棉花桿質(zhì)量的10%，酸洗溫度為20°C，洗滌時間lh，固液質(zhì)量比為1:20，并將反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于75°C，21kpa下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為95%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；
(4)將步驟⑶中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量10倍的水稀釋，60_70°C攪拌， 并進行第三次固液分離，得到的固體進一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為88%。
實施例6
在本實施例中，首先將竹片(木質(zhì)素含量27. 61%)打碎，粉碎至長度為2 10cm，厚 2mm薄片。
本實施例從所述竹片中提取木質(zhì)素的工藝，包括如下步驟
(I)將竹片粉碎預(yù)處理后，使用總酸濃度為95%的甲酸和乙酸的有機酸液對處理后的竹片進行蒸煮，本實施例的有機酸液中乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:20，并在加入竹片原料前加入占竹片1%的過氧化氫(H2O2)作為催化劑，控制反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)65min，固液 質(zhì)量比為1:8，并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離；
(2)將上述分離得到的固體加入與步驟(I)中所述有機酸液相同的酸液進行酸洗滌，其中過氧化氫的加入量占原料的1%，酸洗溫度為30°C，洗滌時間lh，固液質(zhì)量比為 1:10,并將反應(yīng)液進行第二次固液分離；
(3)收集步驟(I)和步驟(2)中兩次固液分離得到的液體，于100°C，Ikpa下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸的蒸氣以及固體含量為90%濃縮液，并將甲酸和乙酸蒸氣冷凝回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中作為蒸煮液；
(4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入占濃縮液質(zhì)量8倍的水稀釋，60_70°C攪拌，并進行第三次固液分離，得到的固體進一步水洗去酯化得到所需的木質(zhì)素，其木質(zhì)素的提取率為90%。
對比例I
本實施例所述的工藝路線及各步驟的參數(shù)與實施例2相同，其區(qū)別僅在于步驟(3)中，將收集步驟(3)中兩次固液分離得到的液體，循環(huán)輸入至步驟(1)，并重復(fù)步驟(I) 的過程，重復(fù)3次上述循環(huán)后，將步驟(3)中兩次固液分離得到的液體進行蒸餾濃縮，得到的甲酸和乙酸蒸汽濃縮液再依照步驟(4)的處理工藝及條件進行后續(xù)處理。通過上述方法得到木質(zhì)素，其提取率為70%。
對比例2本實施例所述的工藝路線及各步驟的參數(shù)與對比例I相同，其區(qū)別僅在于各步驟中未加入過氧化氫作為催化劑。通過本實施例所述方法得到木質(zhì)素，其提取率為66. 2%。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于，包括如下步驟 (1)將生物質(zhì)原料粉碎后，在過氧化氫的催化作用下，使用由甲酸、乙酸形成的有機酸液對所述生物質(zhì)原料進行蒸煮，控制反應(yīng)溫度80-135°C，反應(yīng)時間40-100min，固液質(zhì)量比為1:5-1 :20,并將得到的反應(yīng)液進行第一次固液分離； 在有機酸液中，總酸濃度為70-95%，所述乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:1-1 :20，余量為水； 過氧化氫占生物質(zhì)原料的1-10% ； (2)收集步驟(I)中固液分離得到的固體，在過氧化氫的催化作用下，用甲酸、乙酸形成的混合酸液對所述固體進行酸洗，控制酸洗溫度20-100°C，固液質(zhì)量比為1:4-1 :20，并將得到的反應(yīng)液進行第二次固液分離； (3)收集第一次固液分離和第二次固液分離得到的液體在50-110°C，1-2IkPa下進行蒸餾，得到甲酸和乙酸蒸汽和濃縮液；所述濃縮液的固體含量為70-95% ； (4)將步驟(3)中所得的濃縮液加入助劑稀釋，攪拌，并進行第三次固液分離，所得到的固體進行水洗去酯化處理后，得到所需的木質(zhì)素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 所述步驟(3)中還包括將蒸餾得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝，并回流至步驟(I)的反應(yīng)釜中，用于步驟(I)的蒸煮的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 所述濃縮液的固體含量為80-90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 所述助劑為水； 所述助劑的加入質(zhì)量是所述濃縮液質(zhì)量的2-10倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 所述助劑的加入質(zhì)量是所述濃縮液質(zhì)量的3-6倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 在所述步驟(3)中，所述蒸餾的溫度為50-80°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 步驟(I)中所述有機酸液，總酸濃度為80-90%，乙酸與甲酸的質(zhì)量比為1:2-1 :10，加入的過氧化氫質(zhì)量占生物質(zhì)原料質(zhì)量的3-6% ； 步驟(I)的蒸煮溫度控制在100-125°C，固液質(zhì)量比為1:6-1 :10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的從生物質(zhì)原料生物質(zhì)中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 步驟(2)中所述混合酸液與步驟(I)的有機酸液相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 所述步驟⑵中，酸洗溫度為30-90°C，固液質(zhì)量比為1:8-1 :10。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝，其特征在于 所述生物質(zhì)原料為草類原料和/或木類原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木質(zhì)素提取工藝，具體地說是一種在雙氧水的催化作用下，利用有機酸從生物質(zhì)原料中提取木質(zhì)素的工藝。本發(fā)明所述的方法是在過氧化氫的催化作用下，通過甲酸和乙酸形成的有機酸蒸煮生物質(zhì)原料提取得到木質(zhì)素，整個工藝路線簡單、能耗較低，木質(zhì)素提取率達到80-90%。
文檔編號C08H8/00GK103030816SQ201210576219
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者唐一林, 江成真, 劉潔, 劉云鵬, 高紹豐 申請人:濟南圣泉集團股份有限公司