[实用新型]一种小麦秸秆中生物质原料的分离装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及农林生物质原料的分离技术领域，具体涉及一种小麦秸秆中生物质原料的分离装置。

背景技术

随着煤、石油等化石资源储量的逐渐减少，以及各国能源和原材料需求量的增加，仅仅靠化石资源已不能满足经济和社会发展的需要，寻找化石资源的替代品已成为目前和今后的发展趋势。我国小麦秸秆资源丰富，年产小麦秸秆约1.5亿吨。若能充分高效地利用这一储量丰富的可再生资源，将其转化成高值化产品或能源，对补充逐渐减少的化石资源的不足，促进我国经济的可持续发展具有重要作用。

小麦秸秆的主要组分是纤维素、半纤维素和木质素。对这些组分进行有目的转化, 可获得现代社会和经济生活中有使用价值的新材料、化工原料、高热值燃料、功能食品和药物。纤维素转化可获得各种功能材料(如生物医用材料、贮能材料、发光材料、新一代液晶显示材料)，食品添加剂(如各种低聚糖、葡萄糖)，各种化工产品(如乙醇、乙酸、丙酮、丁醇、1-(2-呋喃基)-2-羟基-乙酮)等。半纤维素转化可获得各种木聚糖、抗癌和抗肿瘤医药产品(如4-O-甲基葡萄糖醛酸木聚糖、羧甲基化木聚糖、乙酸异木聚糖等)、戊糖、木糖醇、糠醇、丁二醇等。木质素除了用作橡胶补强剂、钻井泥浆添加剂、混凝土减水剂、肥料农用地膜外，还可以通过转化获得酚类、芳香醛、酮等化工产品。

需要指出的是，小麦秸秆中各组分转化为有使用价值产品的关键是将其各组分预先分离。但是，由于缺乏有效的分离技术，小麦秸秆中应用价值潜力巨大的各组分的有效转化仍是一个难题。尽管困难重重，国内外科研工作者仍坚持这方面的研究工作，并取得了一定的研究成果。中国专利CN 1208514 C公开了一种分离含木质纤维素的生物质的方法，该专利是用水或水蒸汽将小麦秸秆预水解，用含水介质提取水解化的半纤维素，用烷醇胺提取在残余物中留下的工艺改性的木质素，分离木质素，回收烷醇胺，获得纤维素粗料。中国专利CN 101580522 B公开了一种使用超纤维素溶剂和高挥发性溶剂预处理木质纤维素的方法和装置，该专利是使用超纤维素溶剂(多磷酸，或浓磷酸和P₂O₅的混合物，或P₂O₅蒸汽，或H₃PO₄/P₂O₅的混合物)和高挥发性溶剂(含CO₂、SO₂、O₃，或它们中的两种或全部三种的混合物的乙醇溶液)将木质纤维素生物质(包括小麦秸秆)分级为纤维素、半纤维素和木质素。中国专利CN 103061179 A公开了一种木质纤维素生物质的综合利用工艺，该专利是在H₂O₂的催化作用下，通过甲酸和乙酸的混合有机酸蒸煮小麦秸秆原料，在制备纸浆的过程中，回收黑液中的木质素和木糖。中国专利CN 101580522 B公开了一种离子液体溶剂分离木质纤维素中木质素和纤维素的方法，该专利是在咪唑类离子液体与水组成的液相体系加入小麦秸秆，在高压釜内，在一定的温度和压力下，进行木质素和纤维素的分离。Papatheofanous等用H₂SO₄水溶液和H₂SO₄/乙醇水溶液逐级分离将小麦秸秆分离为纤维素、半纤维素糖和木质素低聚体(Bioresour. Technol. 1995, 54, 305)。Sun等用二氧六环/盐酸的水溶液和二甲基亚砜从小麦秸秆中分离出半纤维素和木质素(J. Agric. Food Chem., 2005, 53, 860)。Pan等用含有硫酸的醋酸水溶液将小麦秸秆分离，得到纤维素、木质素以及半纤维素糖单糖(Bioresour. Technol. 2005, 96, 1256)。Chen等用蒸汽爆破联合乙醇萃取技术从小麦秸秆中分离出各组分(Bioresour. Technol. 2007,98, 666)。有人用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐将小麦秸秆溶解，然后通过加入盐酸溶液和乙醇溶液将各组分分离出来(Bioresour. Technol. 2013, 142,198)。