秸稈“液化”預(yù)處理制備生產(chǎn)燃料乙醇原料的方法，是用農(nóng)作物秸稈的粉末（１０．０質(zhì)量份）和酚類或多元醇類化合物（１０～１００質(zhì)量份），在酸性催化劑（０．５～１０質(zhì)量份）存在下，在３０～２００℃溫度下預(yù)熱１０～３０ｍｉｎ后，反應(yīng)３０～２４０ｍｉｎ，反應(yīng)完畢進行洗滌、中和、過濾和干燥而得呈淡黃色－黃色－淺褐色至深褐色固體，其中，纖維素含量６４．０～７０．０％，木質(zhì)素含量４．１～７．６％。以“液化”的方法對秸稈類纖維素生物質(zhì)進行預(yù)處理，預(yù)處理后的秸稈纖維素含量提高，粒度降低。實現(xiàn)了秸稈中纖維素與木質(zhì)素等的有效分離，為利用秸稈制備燃料乙醇提供了優(yōu)質(zhì)原料節(jié)約了能耗，避免了環(huán)境污染。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于基于秸稈類纖維素生物質(zhì)制備制取燃料乙醇原料領(lǐng)域，特別涉及 利用"液化"技術(shù)對秸稈制備燃料乙醇原料的工藝方法。
技術(shù)介紹
隨著越來越多國家實現(xiàn)工業(yè)化以及人口的劇增，能源短缺問題變得越來越嚴(yán) 重，原油作為主要能源，需求量巨大。世界原油產(chǎn)量劇減，原油價格已突破一 百美元每桶。能源危機迫在眉睫，生物質(zhì)能一乙醇是清潔能源，有廣闊的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覈?0世紀(jì)80年代以來，糧食產(chǎn)量大幅度提高，秸稈數(shù)量也增多， 加之省柴節(jié)煤技術(shù)的推廣，燒煤和使用"液化"氣的普及，使農(nóng)村中有大量富余的 秸稈，若將可再生的秸稈類廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料酒精，不但能緩解人類所 面臨的能源危機、食物短缺、環(huán)境污染等一系列問題，也為經(jīng)濟和社會的可持 續(xù)發(fā)展提供了保證，更有利于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。利用秸稈類 纖維素生物質(zhì)制取燃料乙醇一個重要的工藝步驟是通過對秸稈類原料的預(yù)處 理，能否將纖維素成分有效分離而得到制取燃料酒精優(yōu)質(zhì)原料，這是一個關(guān)鍵 技術(shù)步驟。利用"液化技術(shù)"對秸稈進行預(yù)處理制備生產(chǎn)燃料乙醇原料這一預(yù)處理 方法尚未見報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種秸稈類纖維素生物質(zhì)在常壓下的"液化"技術(shù)，用于 分離纖維素可以用于制備燃料乙醇；"液化"后的木質(zhì)素、半纖維素等殘渣作為一 種新型的化工原料制備環(huán)保型的膠粘劑。同時也提供了一種新型的秸稈類纖維 素生物質(zhì)制備燃料乙醇的預(yù)處理工藝。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是常壓下，在酸性催化劑的條件下酚或醇類化合物和 秸稈粉末反應(yīng)對秸稈進行預(yù)處理。本專利技術(shù)制備方法的具體工藝步驟是 所用固體原料的質(zhì)量配比為；秸稈類纖維素生物質(zhì)"液化"方法預(yù)處理所用固體原料的質(zhì)量配比為；秸稈粉末 10.0酚或多元醇類化合物 10.0 100.0酸性催化劑 0.5 10.0 其中所用秸稈粉末可以是糧食農(nóng)作物的秸稈經(jīng)粉碎后的粉末，包括玉米 秸稈、稻草秸稈、小麥秸稈等的粉末以及其混合物粉末，以粒度為過40目篩不 過80目篩為好。所述酚類化合物包括苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、鄰氯苯酚、鄰硝基苯酚、 間苯二酚、對苯二酚等。所述醇類化合物包括乙二醇、聚乙二醇(分子量400 2000)、丙三醇等。所述酚或多元醇類化合物以苯酚、對苯二酚、間苯二酚中的 一種為好。所述酸性催化劑中無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸等；有機酸為苯 磺酸、草酸、丙烯酸、水楊酸、甲酸、乙酸、丙酸等，其中以鹽酸、硫酸、磷 酸、乙酸中的一種為好。所用酸性催化劑的濃度為30 98%。本專利技術(shù)工藝步驟中和、過濾、烘干按配比將酚(或醇)和秸稈粉末混合 物加入到反應(yīng)器中，攪拌混合均勻后在30 200"C溫度下預(yù)熱10 30min后，加 入酸催化劑，反應(yīng)30 240min，反應(yīng)完畢進行洗滌、中和、過濾、干燥。所述 洗滌，是因為"液化"產(chǎn)物是粘稠狀的物質(zhì)，故反應(yīng)后需要用溶劑(通常為甲醇、 乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮或乙酸乙酯等有機溶劑)洗出處理，即將"液化"物洗 去低粘度的溶液樣的物質(zhì)。所述中和是用氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鈣等堿 的甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮或乙酸乙酯溶液中和至中性。以用氫氧化 鈉或氫氧化鎂的乙醇或丙酮溶液中和至中性為好。所述過濾，是將沒有"液化" 的纖維素與"液化"物分離。經(jīng)干燥的秸稈預(yù)處理的產(chǎn)物呈淡黃色-黃色-淺褐色至 深褐色固體，其中，纖維素含量高達(dá)64.0 70.0%，是一種發(fā)酵制燃料乙醇的優(yōu) 質(zhì)原料。所述反應(yīng)完畢進行洗滌、中和、過濾、干燥等步驟以趁熱處理為好。在實踐中發(fā)現(xiàn)，如酚(或醇)類物質(zhì)用量少，秸稈"液化"效率低，"液化"產(chǎn) 物中纖維素含量低；若酚(或醇)類物質(zhì)用量增多，"液化"產(chǎn)物中纖維素含量不 會明顯的提升，而且還降低了秸稈等廢棄物的循環(huán)利用價值，本專利技術(shù)中以用10 份質(zhì)量的秸稈粉末中加入10 60份質(zhì)量的酚(或醇)類物質(zhì)為最佳。通過實驗發(fā)現(xiàn)在秸稈粉末的"液化"過程中，若反應(yīng)時間不足，則秸稈粉末 "液化"預(yù)處理不完全，"液化"產(chǎn)物中纖維素含量低；若反應(yīng)時間過長，則會引起 "液化"組分的深度"液化"，"液化"產(chǎn)物中纖維素含量減少。"液化"溫度太低，不 會發(fā)生"液化"反應(yīng)；"液化"溫度過高秸稈深度"液化"，這兩項都會導(dǎo)致"液化"產(chǎn) 物中纖維素含量的降低。在本專利技術(shù)實踐中發(fā)現(xiàn)在30 150°C，反應(yīng)30 150min 比較好。本專利技術(shù)以"液化"的方法對秸稈類纖維素生物質(zhì)進行預(yù)處理，預(yù)處理后的秸 稈纖維素含量提高，粒度降低。實現(xiàn)了秸稈中纖維素與木質(zhì)素等的有效分離， 為利用秸稈制備燃料乙醇提供了優(yōu)質(zhì)原料，同時分離出來的木質(zhì)素等與溶劑結(jié) 合，成為一種新的化工原料，經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)修飾，可以制備涂料、粘合劑等高 附加值產(chǎn)品。節(jié)約了能耗，避免了環(huán)境污染，實現(xiàn)了秸稈的綜合利用。具體實施例方式實施例一10g秸稈、25g間苯二酚裝入250ml三口燒瓶中，裝上攪拌器及回流冷凝裝 置，將其置于9(TC的水浴或油浴中，攪拌并預(yù)熱10min，滴加70%硫酸催化劑 0.5 ml，反應(yīng)75min，反應(yīng)完畢產(chǎn)物用乙醇洗滌以除去低粘度的溶液樣的物質(zhì)， 而后用25%氫氧化鈉的乙醇溶液將其中和至中性，再將其過濾，濾餅進行烘干， 測定其纖維素含量。"液化"后產(chǎn)物外觀深褐色固體實施事例效果"液化"產(chǎn)物中纖維素含量67.70% "液化"產(chǎn)物中木質(zhì)素含量4.10% 實施例二10g秸稈、35g聚乙二醇-600裝入250ml三口燒瓶中，裝上攪拌器及回流冷 凝裝置，將其置于93"C的水浴或者油浴中，攪拌并預(yù)熱10min，滴加35%鹽酸 催化劑2ml，反應(yīng)60min，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)丙酮洗漆、15%氫氧化鈣丙酮溶液中和、 過濾、烘干，測定其纖維素含量。"液化"產(chǎn)物外觀淡黃色固體 實施事例效果"液化"產(chǎn)物中纖維素含量66.20%"液化"產(chǎn)物中木質(zhì)素含量5.47% 實施例三10g秸稈、20g對苯二酚裝入250ml三口燒瓶中，裝上攪拌器及回流冷凝裝 置，將其置于103"C水浴或油浴中，攪拌并預(yù)熱10min，滴加60%磷酸酸催化劑 0.6 ml，反應(yīng)76min，反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、中和、過濾、烘干，測定其纖維素含量。 "液化"產(chǎn)物外觀淡黃色固體 實施事例效果"液化"產(chǎn)物中纖維素含量68.31% "液化"產(chǎn)物中木質(zhì)素含量4.30%實施例四10g秸稈、17g苯酚類化合物裝入250ml三口燒瓶中，裝上攪拌器及回流冷 凝裝置，將其置于3(TC水浴或油浴中，攪拌并預(yù)熱10min，滴加34%鹽酸催化 劑0.8ml，反應(yīng)136min，反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、過濾、中和、烘干，測定其纖維素含"液化"產(chǎn)物外觀深褐色固體 實施事例效果"液化"產(chǎn)物中纖維素含量68.29% "液化"產(chǎn)物中木質(zhì)素含量4.38% 實施例五10g秸稈、11g苯酚類化合物裝入250ml三口燒瓶中，裝上攪拌器及回流冷 凝裝置，將其置于45'C水浴或油浴中，攪拌并預(yù)熱10min，滴加磷酸酸催化劑 0.93 ml，反應(yīng)128min，反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、過濾、中和、烘干，測定其纖維素含量。"液化"產(chǎn)物外觀深褐色固體實施事例效果"液化"產(chǎn)物中纖維素含量67.30% "液化"產(chǎn)物中木質(zhì)素含量5.62%實施例六10g秸稈、18g苯酚類化合物裝入250ml三口燒瓶中，裝上攪拌器及回流冷 凝裝置，將其置于90。C水浴或油浴中，攪拌并預(yù)熱10min，滴加40%乙酸催化 劑0.87ml，反應(yīng)100m本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
秸稈“液化”預(yù)處理制備生產(chǎn)燃料乙醇原料的方法，所用原料品種和質(zhì)量配比為：秸稈粉末１０．０酚或多元醇類化合物１０．０～１００．０酸性催化劑０．５～１０．０所述秸稈粉末為玉米秸稈、稻草秸稈、小麥秸稈經(jīng)粉碎后的粉末；所述酚類化合物為：苯酚、鄰甲基酚、間甲基酚、鄰氯苯酚、鄰硝基苯酚、間苯二酚或?qū)Ρ蕉樱凰龆嘣碱惢衔餅椋阂叶肌⒕垡叶蓟虮迹渲芯垡叶嫉姆肿恿繛椋矗埃啊玻埃埃埃凰鏊嵝源呋瘎闊o機酸或有機酸，無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一種；有機酸為苯磺酸、草酸、丙烯酸、水楊酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一種，酸性催化劑使用的濃度為３０～９８％；工藝步驟：按配比將酚或醇和秸稈粉末混合物加入到反應(yīng)器中，攪拌混合均勻后在３０～２００℃溫度下預(yù)熱１０～３０ｍｉｎ后，加入酸催化劑在此溫度下反應(yīng)３０～２４０ｍｉｎ，反應(yīng)完畢進行洗滌、中和、過濾和干燥而得呈淡黃色－黃色－淺褐色至深褐色固體，其中，纖維素含量６４．０～７０．０％，木質(zhì)素含量４．１～７．６％；所述洗滌為用有機溶劑：甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮或乙酸乙酯洗出低粘度的溶液樣的物質(zhì)；所述中和是用氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鈣的甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮或乙酸乙酯溶液中和至中性。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張玉蒼，孫巖峰，何連芳，李陽，
申請(專利權(quán))人：大連工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：91[中國|大連]
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