[发明专利]纤维素提取新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种分段式的从植物原料中提取纤维素的新工艺，其流程 是先用稀碱浸泡植物原料，再加压汽蒸或蒸煮，最后打磨、洗浆得到纤维 素。

背景技术

目前，纤维素的最重要用途是造纸，在其它的领域也可能广泛应用。 纸是国民生产生活中的必需品。统计数据显示，我国纸与纸板的消费量由 1994年的2430万吨增加到2004年的5440万吨，占世界总消费量的比例 由9.1％提高到13.2％。2006年我国纸与纸板消费总量为6600万吨，进口 量3216万吨年增长率11.3％位居世界第二位，仅次于美国，近年来仍呈现 增长势头。

当纤维素的提取成本大幅降低时，纤维素的另一个应用领域——水解 合成葡萄糖再发酵成酒精用作原料和车用燃料潜力巨大。因此，发明低成 本、高收率的纤维素提取技术，着眼于植物体的全价开发利用，具有巨大 的社会效益、经济效益和环保效益。

烧碱法或硫酸盐法是目前造纸工业普遍采用的纤维素提取方法，烧碱 作为纤维素提取过程中的一种不可缺少的化工原料，在木材(或非木材) 原料蒸煮过程中是蒸煮药液的重要组成成分，起到脱除木质素，使造纸的 核心材料——纤维素从木材(或非木材)原料中分离出来的重要作用。在 木材(或非木材)蒸煮过程中，烧碱的浓度约为10％～20％，在硫酸盐法 中不但大量耗碱，而且添加了相当量的硫化物，蒽醌等助剂。纤维素得率 低、质量差、“三废”严重，致使后处理投资大、成本高、能耗高。

现有非木材原料造纸工艺，例如的龙须草纤维素提取工艺是采取用10 ％左右浓度的碱与硫化物的混合液，在液比为1∶2.4条件下，升压至 0.500MPa(温度约150℃)蒸煮4小时左右再进行磨浆、漂浆得到粗浆， 通常用2～3吨的原料才能得到1吨纤维素浆，总折百耗碱量约为0.67～ 0.9吨。

以木材为原料的造纸工艺中，化工原料一般占其原料成本的20～30％， 烧碱是主要成本构成；而以植物秸秆等非木材为原料的造纸工艺中碱占其 成本的40～50％。大量碱的使用不但增加了造纸的成本，而且导致大量的 造纸黑液难以资源化利用。

针对现有技术的不足，本发明者进行了深入细致的研究。通过实验发 现，造成现有纸浆提取工艺原料消耗大、纤维素提取率低、质量差、波动 大的最主要原因是碱过量以及长时间高温蒸煮所造成的纤维素、木质素等 有效成份的大量破坏。因此，如何有效降低用碱量，避免使用硫化物等污 染性助剂，并且高收率获取纤维素是我们的主攻方向。

我们发现，先用稀碱浸泡植物体，再加压汽蒸或蒸煮，最后打磨、洗 浆提取纤维素的工艺，可以用原工艺2/3左右甚至更低的烧碱量(可以不 使用硫化物)高收率的提取纤维素，汽蒸或蒸煮的温度和时间可以大大缩 短。本发明工艺不但可以减少碱量和水量，减少高耗能的浓缩环节，而且 可以经济方便的提取木质素。黑液用少量酸即可中和，用该中和液灌溉的 植物生长状况良好，证明其完全可能作为有机肥使用，于是形成了本发明。

发明内容

本发明提供一种分段式的从植物原料中提取纤维素的新工艺，该工艺 包括如下步骤：将植物原料用浸没植物体的稀碱量浸泡，再加压汽蒸或蒸 煮，最后打磨、洗浆得到纤维素。

本发明者通过实验发现，造成现有纸浆提取工艺原料消耗大、纤维素 提取率低、质量差、波动大的最主要原因是碱过量以及长时间高温蒸煮所 造成的纤维素、木质素等有效成份的大量破坏。因此，如何有效降低用碱 量，避免使用硫化物等污染性助剂，并且高收率获取纤维素是我们研究的 主攻方向。

通过反复实验探索以及对现有造纸工艺深入分析和研究我们发现，现 有的造纸工艺采取将较浓的碱溶液和造纸原料直接混合蒸煮方式分离纤 维素，容易造成碱液和造纸原料无法均匀混合，导致原料表面和局部碱液 过浓，碱液尚未充分渗透和扩散，体系就被高温迅速加热，使得纤维素、 木质素及其它有机成份大量被破坏，造成原料分解不完全，导致碱耗物耗 偏高，黑液增多，纤维素不均匀、得率低。

一个合理的技术思路是采取先用低浓度的碱浸泡原料使其充分润湿 和渗透，在达到均匀吸附原料分解的最小用碱量时，将原料滤出并转移至 蒸汽锅中，非水煮条件下，直接蒸汽加热，就可以更好的实现均匀传质传 热，最大程度的减少碱量，维持原料中的碱浓度和均一度，避免过量碱对 原料的破坏作用，这一创想为解决长期以来困扰造纸工业发展难题指出了 一个新的方向。