[发明专利]一种秸秆分级转化利用的方法

说明书

本发明属于生物质秸秆转化利用技术领域，尤其涉及一种秸秆分级转化利用的方法，包括以下步骤：将收集得到的秸秆经粉碎后，与月桂醇进行转糖苷化反应，固液分离后的液体经减压蒸馏后得到含有糖苷的表面活性剂，回收的高级脂肪醇可以循环利用。固液分离后的固体残渣经碱溶、酸析得到木质素。剩余的纤维素残渣进一步经碱化和醚化，可制取羧甲基纤维素。该工艺过程所得到的产物包括：表面活性剂、羧甲基纤维素和木质素，实现了生物质秸秆的高值化分级转化利用。

技术领域

本发明属于生物质秸秆转化利用技术领域，尤其涉及一种秸秆分级转化利用的方法，可以实现秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素组分分别转化为表面活性剂、羧甲基纤维素和木质素的方法。

背景技术

我国是世界上秸秆资源最丰富的国家之一，年产量可达到8.4×10⁸ 吨。但秸秆资源长期以来没有得到合理利用，焚烧和随意丢弃现象较为严重，这不仅造成了资源浪费，也引发了环境污染等诸多问题。因此，如何有效地开发利用秸秆资源一直是人们迫切关注的问题。

目前，秸秆资源在许多领域中逐渐得到应用，如：秸秆还田（CN106278537A）、秸秆造纸（CN104313930A）、秸秆塑料（CN203013150A）、秸秆沼气（CN104561112A）、秸秆发电（CN101886558A）、秸秆乙醇（CN201817468U）等。在不同的应用领域中，秸秆转化的技术方式主要有物理转化、热化学转化与生物转化等；虽然秸秆的转化利用方式较多，但普遍存在转化效率低、转化条件苛刻、转化利用的经济性较差等不足。因此，开发高效、温和的转化工艺，以及充分利用秸秆各组分的高值化分级利用是一种有效的转化方法。

近年来，尝试对秸秆进行高值化分级利用日益受到关注。通过将将秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素进行有效分离，并进一步转化为具有高附加值的产品，是秸秆资源产业化应用最具潜力的一种利用方式。蒸汽爆破是当前研究较多的一种分级方法。如：采用二次蒸汽爆破的方法，可以进行秸秆纤维素、半纤维素和木质素的分离（CN104404803A）；利用蒸汽爆破结合水抽提方法，可以将半纤维素进行分离，进一步通过乙醇发酵将纤维素加以利用，发酵后的残渣可以提取木质素，从而实现了秸秆利用的最大化(CN 101643796A)；同样，采用蒸汽爆破-机械梳理分级可实现秸秆组织水平的分离，实现秸秆的综合利用（CN101058948 A）；此外，在汽爆秸秆原料的基础上，有采用秸秆羧甲基化乙酰化进行组分分离的方法（CN101463091）（CN101139400）。上述方法都是建立在蒸汽爆破的基础上，但由于蒸汽爆破预处理技术通常在高温高压的条件下进行，因此汽爆过程的能耗会成为秸秆分级利用的主要障碍。CN105884907公开了一种秸秆组分分离制备超低粘度羧甲基纤维素的方法。该工艺采用酸法水解半纤维素和有机溶剂提取木质素，实现了秸秆组分的分级利用。但采用酸进行半纤维素的水解，需要在高压釜中进行，较高的反应压力也不利于过程的大规模实施。

发明内容

本发明的目的是提供一种秸秆分级转化利用的方法，该分级转化利用方法具有反应条件简单、转化效率高、便于大规模推广的优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种秸秆分级转化利用的方法，包括以下步骤：

（1）表面活性剂的制备：将秸秆粉碎至20～80目，先加入高级脂肪醇，秸秆与高级脂肪醇的质量比为1∶5～20，再加入酸催化剂进行转糖苷化反应，反应体系中催化剂质量浓度为1～10%，反应温度80～150 ℃，反应时间1～10 h，转糖苷化反应结束后进行第一次固液分离得固体残渣A和滤液A，滤液A首先经MgO调节pH值至2～6，然后用质量浓度10～30%的碱溶液调节pH值至7～10得中和液，中和液在温度为120～180 ℃、压力为0.1～0.6 kPa下蒸馏脱醇，得到回收的高级脂肪醇和含有糖苷的秸秆表面活性剂；