[发明专利]预提取半纤维素的芦苇有机溶剂浆的制浆方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及化学工程、芦苇制浆工艺领域，具体涉及一种预提取半纤维素的芦苇有机溶剂浆制浆方法及其产品。

背景技术

我国的木材资源十分缺乏，造纸原料瓶颈矛盾突出。芦苇是一种重要的非木材造纸原料，具有较高的性价比。因此，科学合理利用芦苇等非木材原料可以解决我国造纸原料不足的问题。

有机溶剂法制浆是一种无污染的清洁制浆方法，高沸醇溶剂制浆属于有机溶剂制浆方法的范畴。文献1甘蔗渣高沸醇溶剂法制浆初探--《中国造纸》2008年06期，文献2高沸醇法（HBS法）制备稻草纸浆和木质素--《闵江学院学报》2003年02期报道了甘蔗渣和稻草采用1,4-丁二醇为蒸煮溶剂的高沸醇制浆方法。尽管芦苇和蔗渣，稻草同属非木材原料，但生长特征与原料结构不相同，因此它们的制浆行为差别较大。特别是芦苇经过预水解提取半纤维素后，芦苇残渣的木素结构和反应性能与芦苇原料相比，有了很大改变，也影响了预提取半纤维素后芦苇残渣的制浆行为和芦苇纸浆的性能。

高沸醇溶剂蒸煮过程中，在溶剂的加热作用下植物原料的半纤维素发生降解，产生的残留糖分溶解在残液中。蒸煮残液含有高沸醇、低分子质量木素、半纤维素糖类及糖的衍生物等。从高沸醇溶剂制浆蒸煮的残液中分离出大分子质量木素比较容易，但是，低分子质量木素与糖类的分离是一大难点。

半纤维素溶解到制浆残液中，不仅不利于残液的处理，而且还由于糖的溶解，使残液的粘度高，增加了高沸醇溶剂分离回收系统的能耗。

近年来，美国的纽约州立大学提出了综合林业生物质精炼工厂的技术。其核心技术是把传统的硫酸盐浆厂改造，在制浆前用近中性、酸性或者碱性水溶液对木片进行预水解，抽提出部分半纤维素再将其转化为乙醇和糖类化合物，进一步生产出各种化学品，预处理后的木片通过化学法制浆获得浆纸产品，实现了木质纤维素原料各组份的有效利用，经济和社会效益比单纯制浆更佳。

芦苇的半纤维素含量为20%-25%，主要成份为聚戊糖，是木糖，低聚木糖，木糖醇，阿拉伯糖和乙醇的最佳原料之一。目前，芦苇或者单纯制备纸浆，或者单纯提取糖制备糖类化合物或乙醇。这两种生产方式的目标产品单一，经济效益差。目前还没有将提取半纤维素和制备有机溶剂浆通盘考虑的芦苇综合利用技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种芦苇预水解提取半纤维素的工艺。使预水解液既能合理利用，又不影响后续的芦苇纸浆性能。

  本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种预提取半纤维素的芦苇残渣高沸醇法制浆工艺。

  本发明所要解决的技术问题之三在于提供采用上述预提取半纤维素的芦苇有机溶剂浆制浆方法所制得的产品，包括芦苇提取液和芦苇纸浆。

本发明所要解决的技术问题之四在于提供上述芦苇提取液和芦苇有机溶剂浆产品的用途。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种预提取半纤维素的芦苇高沸醇法制浆技术，包括下述步骤：

(1) 芦苇干湿法备料，把芦苇均匀切断，经风选机除去轻质灰尘，再经圆筛筛除泥沙、苇髓等细小杂质，最后经除尘机除去苇叶、苇膜等，提供长度20-40mm，合格率在85%以上的苇片经水洗涤进一步除杂，脱水后的芦苇干度不小于35%；

 (2)预水解：在蒸煮锅中进行，水作为半纤维素的提取溶剂。工艺条件为：对干净的绝干芦苇原料，固液比为1∶3～7，升温至150～190℃，在此温度下保温30～240分钟，水解终点pH值为2.5～4.5，控制水解进程和水解产物至提取液的戊糖浓度≤40%；

 (3)液固分离和洗涤，收集滤液制得提取液，收集残渣备用；

(4)芦苇残渣高沸醇法制备纸浆；

(5)蒸煮后芦苇纸浆洗涤。

在上述方案的基础上，步骤(3)中，采用连续压榨方式对步骤(2)的水解产物进行液固分离及多段逆流洗涤(用过滤液和清水进行多段逆流洗涤)，收集浓滤液制得提取液，收集残渣备用。

连续压榨方式及多段逆流洗涤技术采用公知和公开的技术方案，可以是螺旋挤压，辊式压榨或真空过滤等，第一段用第二段滤液洗涤和压榨，第二段用第三段滤液洗涤和压榨，依此类推，最后一段用清水洗涤和压榨，收集第一段浓滤液制得提取液，收集最后一段残渣备用。

在上述方案的基础上，步骤(4)中，芦苇残渣放入蒸煮锅中蒸煮，采用的丁二醇量为丁二醇∶水＝40％～60％(体积百分比)，液比为芦苇残渣∶液体＝1∶4～10(kg/l)，蒸煮温度160～200℃，保温时间60～180min，使芦苇充分溶解，得到纸浆。