[发明专利]从生物质资源中提取纤维素纳米晶的中试生产线及其工艺

说明书

本发明公开了一种从生物质资源中提取纤维素纳米晶的中试生产线及其工艺。包括纯化系统、酸解系统和后处理系统；所述纯化系统包括依次相连的碱储罐、碱浸反应釜、真空抽滤机、纯化产品储罐；所述酸解系统包括依次相连的硫酸储罐、酸解反应釜；所述后处理系统依次包括管式离心机、洗涤釜、超声分散器、产品储罐。本发明可适用于不同原材料、不同水解方法对反应器的不同需求。本发明纤维素纳米晶中试生产线设计简洁有效，试验效果良好，布局合理，具有良好的市场前景和推广应用价值。

技术领域

本发明具体涉及一种从生物质资源中提取纤维素纳米晶的中试生产线及其生产工艺。

背景技术

将一项研究从实验室的成果实现工业化生产，是一项巨大又复杂的过程。这不仅仅是纯粹的将实验室中所运用的原料、步骤、装备等的照搬和扩大。一般实验室所采用的放大方式为逐级放大法，该法的步骤主要有：设备的选型、工艺条件的优化、反应容器的增大。设备选型即选用不同结构和样式的反应器，对同一反应工艺进行研究。对设备的选型确定以后，就要在已经选定的试验设备中进行工艺条件的优化工作，这时主要任务是对各工艺条件的考察，并从中筛选出最佳工艺条件。反应容器的增大着重点在于对反应容器的尺寸大小的选择，主要是考察它们对物料转化率以及反应选择性的影响。中试放大生产是在小实验达到预期效果后为了实现工业化而进行的模拟工业化的研究方案。中试生产要根据工业化所要达到的程度来确定其规模大小，并在实验室研究的基础上解决工业中可能遇到的所有可能出现的问题。

中试试验是为了使科研成果顺应市场与产业化要求，减少转化风险，提高转化率，而进行的批量放大试生产。这个过程的目的在于验证、改进，完善实验室成果或理论成果，消除各种不确定性因素，获得产品有关工艺、设备相关技术可靠性数据、参数及中间产品质量可控的检验标准，使之与其他相关技术相匹配，与生产实际相符合，与社会需求相一致，从而使新技术顺应到生产中，将新产品成功推向市场。中试试验是科技成果向生产力转化的必要环节，成果产业化的成败主要取决于中试的成败，因此，中试试验很重要。但是中试试验在我国并未得到足够的重视，“中试空白”现象比较严重。而对于安全和生产技术要求比较高的民爆行业来说更应该建立一条中试试验线，这对民爆行业的发展和安全大生产有着极其重要的作用和意义。

纤维素是地球上分布最广的生物高分子，广泛存在于自然界各种生物质资源中，如各种植物、动物以及细菌纤维素等。提取自天然纤维素的纤维素纳米晶，是一种具有高度结晶性和刚性的棒状生物质纳米粒子，因其独特的棒状纳米形貌，兼具高结晶度、高弹性模量、高比强度、来源广泛、制备工艺相对简单、可生物降解、生物相容性良好及可再生等特性，被广泛应用于高性能复合材料的增强填料。另一方面，具有棒状形貌的纤维素纳米晶具有特殊液晶向列性，可以广泛应用于各种功能材料，如光学可调控材料、生物医用材料、纳米涂料、阻隔抑菌包装材料等。据报道，日本造纸协会最近开发出利用纤维素纳米晶用于表面涂层，具有气体阻隔性的新型纸杯产品。纤维素纳米晶以其众多优势，在材料、化学、能源等众多领域中显现出巨大的应用潜力，为了进一步拓展其工业应用，连续化规模生产就显得极为重要。目前，纤维素纳米晶在实验室小试中的制备已日趋成熟，而如何实现工业化生产则未见报道。因此，建立一条连续中试化生产工艺线，实现从各种天然纤维素资源中提取纤维素纳米晶并投入工厂化规模生产是开发新材料、提高废弃生物质资源利用率的必然要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从生物质资源中提取纤维素纳米晶的中试生产线及其工艺。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

从生物质资源中提取纤维素纳米晶的中试生产线，包括纯化系统、酸解系统和后处理系统；

所述纯化系统包括依次相连的碱储罐、碱浸反应釜、真空抽滤机、纯化产品储罐；

所述酸解系统包括依次相连的硫酸储罐、酸解反应釜；

所述后处理系统依次包括管式离心机、洗涤釜、超声分散器、产品储罐；