专利名称：从含木质纤维素的生物质获得浆料的方法
技术领域：
本发明涉及通过从含木质纤维素的生物质(特别是从秸秆和其他提供纤维的非木本植物)中分离出木质素获得浆料的方法，其中所述含木质纤维素的生物质在含烷醇胺的碱性介质中在蒸煮器中分解，并且溶解的木质素和低分子碳水化合物与获得的原浆分罔。
背景技术：
近30年来，全世界范围内由非木本生物质制浆不断增多。在全世界范围内，不源自木材作为起始材料的纤维物质接近12%。小麦在各大洲均有耕种，因此其秸秆可广泛用于制浆。根据联合国FAO统计(2007)，全世界小麦产量超过6亿吨。其中仅伊朗就生产1500 万吨。大约半数所产生的小麦秸秆用于农场。另一半被焚烧或者耕入土壤。基于这些数据可推断，可供制浆使用的小麦秸秆的量每年可用于制备1亿吨浆料。事实上仅制备了 450 万吨小麦秸秆浆料。用氢氧化钠溶液分解是从一年生植物制浆的主要方法。这显示严重缺陷。强碱性分解液大量溶解碳水化合物，从而妨碍浆料产量。大多数一年生植物具有高含量的硅酸盐，其在强碱性分解溶液中大量溶解，导致蒸发装置和回收蒸煮器中的严重问题。 这就是为什么处理苏打法的废液和回收分解化学品仍然成问题的主要原因。理论上，单用有机溶剂或与水混合能够克服与传统的从一年生植物制浆相关的化学品回收的问题。特别地，低沸点醇或有机酸易于通过蒸馏回收并返回至下游的蒸煮过程。 溶解的有机材料可燃烧以产生能量，或进行各种应用，例如用于制备醇或酵母，或作为化学品原料。然而，目前为止商业制浆法均不使用有机溶剂。长期以来，已知单乙醇胺(MEA)作为高选择性的脱木质化剂并用于分离全纤维素和确定其在木材中的含量(参考 Harlow，W. Μ.，Wise, L. Ε.，Am. J. Botany 25(1938) S. 217-219)。随后针对使用MEA制浆进行了大量研究。这些研究主要涉及使用木材作为原材料。MEA被用于碱法制浆中以促进脱木质化过程。Wallis针对硬木(巨桉)和软木 (湿地松)的蒸煮中使用MEA作为唯一的脱木质化剂进行广泛研究(参见Wallis，纤维素 Chemistry and Technology, 10(3) (1976), S. 345-355)。该文献中(上述引文)描述了木材的MEA-脱木质化过程中假设发生的反应。用MEA制浆的显著特征在于半纤维素的极好保护，这导致非常高的浆料产量。另一方面，特别是在软木的情况下，限制了用MEA作为唯一的脱木质化剂获得的最大脱木质化度。因此必须使用苛刻的蒸煮条件，特别是高温，从而在制备适于漂白的浆料时获得足够的脱木质化。就此而言，必须注意MEA在约171°C的沸点下分解。因此在生物质分解时应低于约171°C温度，以避免MEA的大量损失。还应注意的是，MEA可在与木质素的反应中消耗，因此，当用于制浆的原材料具有高含量的木质素(由于其结构而难以分解)时，MEA损失高。基于这些事实可推断，MEA不应用于由软木制浆。对于由硬木制浆原则上可使用 MEA。结果显示，由于待使用的温度必须高，将MEA作为实际有价值的选择方案是值得怀疑的。即使MEA不损失，也使得该方法相对于具有无机蒸煮化学品高效回收系统的传统硫酸盐制浆法不具有竞争性。当使用一年生植物，例如小麦秸秆，作为通过苏打制备法制浆的原材料时，情况就完全不同了。由于与碱性分解液中高硅酸盐含量相关的问题，大多数的秸秆制浆装置不具有化学品回收系统。必须增补分解中使用的全部氢氧化钠。此外，小麦秸秆具有低的木质素含量，可在温和条件下容易地分解，并需要相对少量的化学品进料来溶解木质素。用MEA 分解一年生植物的特别大的优点是直接蒸馏回收MEA。蒸馏MEA之后，剩余有机材料可用作化学品原料或用作含氮有机肥料，由于通过载体材料的微生物分解逐步释放氮，所述含氮有机肥料相对于矿物氮肥具有长效作用。为了使上述相关背景技术完善，还应参考如下专利文献US-A_4597830涉及在包含催化剂(如蒽醌)的水溶液中分解木质纤维素，其中使用醇/胺混合物以促进木质纤维素的分解。US-A-4 178 861也描述了分解含木质纤维素的材料，为此其提议使用特别是无水单乙醇胺并同时添加催化剂(如蒽醌)。EP-B-O 149 753涉及在热和压力的作用下通过在含水分解溶液中浸渍和蒸煮薄片或切片使木材分解，所述含水分解溶液除了作为催化剂的氢氧化铵之外，还包含短链烷醇胺，如单乙醇胺。DE-A-26 40 027涉及典型的苏打分解法的改进，其中特别是使用蒽醌。
发明内容
上述背景技术的实施方案表明存在各种改进任务。对于使用烷醇胺(特别是单乙醇胺)的分解方法也是如此。即，所述分解方法中，所消耗的烷醇胺的损失极高，且可达到的脱木质化受限。希望的是用烷醇胺将大量可用的谷类秸秆(特别是小麦秸秆)经济地加工成浆料，并避免或至少减少分解过程中浆料的降解和烷醇胺的分解。还希望的是尽可能回收来自工艺过程的烷醇胺并使其再返回至工艺中。在这种希望的技术建议改进方案中， 还应附加环保的浆料漂白，使得制浆的整个方法能够适应现代化制浆方法的技术和经济性需求。因此，本发明的任务是基于满足上述需求。所述任务的解决方案(本发明的出发点)在前文所述的背景技术的改进方案中提供含木质纤维素的生物质不源自木材且在低于约170°C的温度下在基于烷醇胺和水的分解媒介中分解，其中烷醇胺和水的重量比调节为80 20至20 80，所产生的原浆根据常规方法与废液分离。因此，本发明的核心在于，并非每种含任意木质纤维素的生物质都能用于所述方法，而是特别局限于秸秆和其他提供纤维的非木本植物。此外，令人惊奇地表明，烷醇胺与水遵循以一定的烷醇胺/水重量比的混合物特别适合作为分解媒介，其中还必须考虑方法过程中最高温度的限制。通过使用分解媒介烷醇胺/水具有意外优点，将在下文详述。首先详细描述本发明相关的特征和本发明优选的实施方案本发明的方法特别涉及从浆料中尽可能很大程度地分离木质素和其他伴生物，也包括半纤维素(多糖)。在此，术语“含木质纤维素的生物质”(如上所述)受制于如下相关限制含木质纤维素的生物质不源自木材，因为否则很大程度上不可能实现所致力的在有利条件下分离木质素。因此，在本发明的范围内特别考虑一年生植物的植物和植物部分， 例如特别是谷类的秸秆，如小麦、大麦、燕麦、黑麦、玉米和稻米的秸秆，以及干草、芦苇、甘蔗渣和竹子。在上述一年生植物中特别优选小麦秸秆。这些一年生植物大多具有比较高的硅酸盐含量，这有可能对于本发明可达到的结果具有重要意义，但是不应将其看作限制性说明。原则上可能的是使用其化学和形态学组成与源自一年生植物的材料相当的生物质。 在此应注意，将木材加工成浆料在现有技术中已被解决，其中硫酸盐法特别经济。通常，在将生物质引入本发明工艺之前充分粉碎，例如通过切碎和在某些情况下通过进一步粉碎。还有利的是，还可在工艺开始之前干燥生物质，其中太干燥并不明智，因为被生物质引入本发明方法中的水量和分解系统中包含的水量必须遵循上述烷醇胺与水之比的限制条件。在将生物质引入本发明方法之前，原则上可能根据现有技术的已知方法预处理生物质，从而例如达到纤维束的预先软化。这可通过对起始材料进行已知的蒸汽处理或氨处理而进行。然而，已显示这种措施通常不具有优点。关于术语烷醇胺，本发明不受制于任何相关限制。优选使用短链烷醇胺，特别是具有1至8个碳原子，特别是1至4的碳原子的烷醇胺作为烷醇胺。在这些烷醇胺中，认为优选的是单乙醇胺、单丙醇胺、单丁醇胺和/或二甘醇胺，特别是单乙醇胺。分解媒介单乙醇胺(MEA)/水具有多种优点。在分解时，MEA保护纤维素不被降解并保护半纤维素。同时具有脱木质化作用。在含木质纤维素的生物质分解时或在提取木质素时，额外使用其他木质素的溶剂(特别是对于纤维素和半纤维素具有溶胀作用的溶剂)是有利的。烷醇胺和水的比例所要遵循的限制条件调节为80 20至20 80。优选的是烷醇胺和水的比例调节为70 30至30 70，特别是60 40至40 60。非常特别优选的是烷醇胺和水的比例为53 57至57 53。此处包括的水量(如上所述)不仅涉及蒸煮器或使用的高压釜中的分解媒介所形成的醇/水混合物的水含量，还涉及由一种或多种潮湿生物质引入分解系统中的水含量。因此，作为优选原则指出，可有利地通过干燥将过高水含量的生物质的水含量调节至约10至30%，特别是约15至25%。进一步脱水导致较大的能耗且没有任何优势。在蒸煮器或高压釜内由生物质制浆的方法实施中(其中存在上述由烷醇胺和水构成的分解媒介)，温度不超过约170°C对于本发明来说是非常重要的。发明人发现，超过所述温度会导致使用的烷醇胺(特别是单乙醇胺)的降解和损失。另一方面，较高的温度可导致不期望的浆料降解。因此，特别有利的是分解时的温度调节为低于约165°C，特别是低于150°C。优选的最低分解温度为约120°C，特别是约140°C。视为特别优选的是140至 160°C的温度范围，因为该温度范围可特别有利地解决本发明的上述任务。实施本发明的方法时，通常由引入的化学品产生碱性介质。因此PH值超过7，特别是大于10并为约12。这可通过下文实施例得以证实。原则上可能的是重复上述方法以实现进一步的脱木质化并获得纯化的浆料产物。 在此可额外使用现有技术的已知措施。在根据本发明所实施的分解步骤之后，以常规方式得到纤维素原料(纤维素/半纤维素)。因此，可以以本领域技术人员熟知的方式使强烈着色为深棕色至黑色的废液物质与原浆纤维分离，例如通过固/液分离的常规方法，特别是通过过滤，挤压或通过离心分罔。含木质纤维素的生物质的分解优选在15分钟至4小时，特别是1至3小时的时间段内进行(从加热结束起计算)。特别优选2至3小时的时间段。为了优化本发明的方法， 有利地将待分解的含木质纤维素的生物质(干物质)和分解混合物烷醇胺/水的液比调节至特别是约8 1至2 1，其中特别优选约5 1至3 1的范围。最后，在合适催化剂的存在下加速含木质纤维素的生物质的分解或木质素的提取。在此催化剂特别涉及催化活性的醌，特别是以萘醌、蒽醌、蒽酮、菲醌的形式。在此证实蒽醌特别有利，其烷基取代的衍生物也特别有利，如2-甲基-蒽醌、2-乙基蒽醌、2，6_ 二甲基_蒽醌、2，7- 二甲基-蒽醌及类似物。分解反应在催化剂的存在下促进并强烈抑制副反应。此外，有利地得到低的κ值。本发明的方法可连续进行，也可间歇进行。在间歇操作中，例如粉碎的含木质纤维素的生物质与其中还包含的水，特别是在高压釜中与分解媒介醇/水和任选且优选所述催化剂之一，混合。在此应遵循本发明方法所述的强制性特征。优选进行连续分解，方式为使任选预热的分解媒介流过引入反应器中的含木质纤维素的生物质，或者使待提取的或待分解的含木质纤维素的生物质与分解媒介逆流地引入。与间歇操作相比(即静态操作)的优点在于，通过随分解媒介排出降解产物很大程度地避免了副反应。此外，在相同的分解效果下，可以分解媒介与含木质纤维素的生物质的较小液比以及在较低温度下操作。在另一个优选的实施方案中，所述分解多级进行，亦即，在至少两个连续的用相应烷醇胺/水混合物的分解或提取中进行。本发明的方法可以有利地如下实施，分离原浆或分离脱木质化的和/或漂白的浆料之后(特别是通过离心分离、挤压或过滤和洗涤)获得含木质素的液相，且其除了木质素和碳水化合物之外还包含其他生物质提取物质，并任选包含所述催化剂，如下处理所述液相在薄膜蒸发器、膜式蒸发器或管式蒸发器中蒸发废液，其中烷醇胺和水分离。蒸馏残渣作为化学品原料或作为氮贮库肥料(N-Depotd linger)用于生产能量的其他应用，其中后一应用也可用添加剂进行。为了获得具有较高纯度和具有低木质素含量的浆料，优选在分离废液和任选额外洗涤之后漂白原浆。有利地，这样实施所述漂白，在烷醇胺/氧阶段(用烷醇胺作为碱源)范围内进行漂白以进一步脱木质化，然后漂白的浆料与仍包含烷醇胺的粘附液体成分分离，特别是通过挤压和过滤，从而获得富集烷醇胺的液相，所述液相作为滤液再次输入蒸煮器，其中任选具有介于其中的措施，例如原浆的洗涤。为了使所述液相进一步富集烷醇胺，可进行具有低热负荷的蒸发，如上文所述，所述蒸发特别是在薄膜蒸发器、降膜蒸发器或管式蒸发器中进行。特别优选的是，在漂白措施之后通过例如挤压所得浆料获得的滤液(其仍主要包含烷醇胺，特别是MEA)被用作洗涤溶液以洗涤由蒸煮器的废液分离的原浆。原则上有利地，在用烷醇胺/氧阶段漂白之后所获得的浆料可以以常规ECF-和 TCF-程序进行进一步漂白，其特别是在Na0H、03、C102或二氧化硫脲(FAS)的存在下在氧气 /和过氧化氢、过氧化氢的影响下进行。上文概括描述的根据本发明的产生原浆或纯浆料之后的方法在下文详细描述已证实，特别由于粘附烷醇胺的原因，根据本发明产生的或者在脱木质化和/或漂白之后产生的浆料(纤维素/半纤维素混合物)并不适合在所有期望的后续反应中产生有价值产物，例如特别是热解产生木煤气以获得燃料。在此合适的是a)用溶解烷醇胺的非水溶剂处理原浆或浆料以分离仍然粘附的烷醇胺并分离出包含烷醇胺的非水溶剂，和/ 或b)用不溶解烷醇胺的溶剂处理原浆/浆料，其中所述处理可在分离木质素溶液之前或之后进行，并从获得的两相混合物中分离烷醇胺相。在措施a)的情况下，所分离的含有烷醇胺的溶剂混合物通过蒸馏分离，以使烷醇胺返回至工艺中。在此优选，通过在临近蒸馏结束时添加溶解烷醇胺的非水溶剂将剩余的烷醇胺通过形成共沸物而分离。作为非水溶剂，优选使用乙醇、甲醇、DMF、甲苯和/或丙酮或一种溶解烷醇胺的试剂。优选，根据措施a)所获得的任选经溶剂润湿的浆料在热解方法中直接转化为适用于制备燃料的气体混合物。在所述措施b)的情况下，优选这样进行，所述不溶解烷醇胺的溶剂为烷烃，特别是石油醚、戊烷、己烷、烷烃、柴油和/或生物柴油，或一种不溶解烷醇胺的溶剂。优选，根据措施b)所获得的两相混合物(分离原浆之后)被分离，然后通过蒸馏分离所得的烷醇胺级分。通过上述措施在本发明意义上很大程度地分离烷醇胺，然后有利地再将其返回至方法起点。此外，除去剩余的木质素残留物，或将定量木质素与半纤维素(多糖)一起引入方法。原则上，原浆和浆料的获得之间还可包括本领域技术人员熟知的措施。从各种废液分离木质素的优选措施在下文具体描述例如，通过蒸馏，优选真空蒸馏，分离水和使用的烷醇胺。如愿地促成木质素提取物的浓缩(在极端情况下直至干物质) 的其他分离方法也适用。也可通过向木质素的烷醇胺溶液中添加非溶剂而实现分离木质素。在这种情况下，木质素以固体颗粒的形式沉淀并可通过合适的固/液分离方法，如过滤、离心分离、薄膜蒸发或膜，与烷醇胺分离。木质素的分离可例如通过将二氧化碳引入用水稀释的或优选在烷醇胺提取之后通过洗涤稀释的、任选浓缩的木质素/烷醇胺提取物中而进行。通过借助薄膜蒸发或其他合适的蒸馏手段进行浓缩，大部分烷醇胺以纯净形式回收并可返回至方法中。剩余的烷醇胺被蒸馏，然后从分离木质素后的沉淀液体中(也在真空下)蒸馏出水。因此，通过引入二氧化碳和通过离心分离实现木质素的沉淀。用二氧化碳形成的烷醇胺* 二氧化碳加合物可热分解或通过喷入蒸汽再完全分解为烷醇胺和二氧化碳。剩余物由分解的反应性木质素组成。其可作为化学品原料引入各种应用领域，例如粘合剂或聚氨酯热固塑料的制备。因此，通过上述措施a)和b)，特别是在其有利的具体实施方案中，产生可被多次使用的含木质素的、富集水或溶剂的级分，其中木质素被浓缩并产生含大量木质素且富集烷醇胺的级分。从富集烷醇胺且贫水的级分中仅需蒸馏出少量的水， 从而能够例如通过薄膜蒸发回收绝大部分烷醇胺。由本发明达到的优点是明显的。引入反应机制的所有化合物要么被尽可能回收， 例如分解媒介中包含的烷醇胺，要么在经济加工之后进行有益应用。特别是对于木质素和分解时在溶液中提供的碳水化合物是这种情况。根据本发明产生的浆料显示出人意料的高纯度和特别有利的反应性。其具有小于20，部分情况下小于15的有利的κ值。获得的浆料可有利地用于制备纸浆和化学浆料以及用于产能(生物乙醇)。鉴于使用具有高水含量的烷醇胺和水的混合物作为分解媒介，烷醇胺的消耗大大降低。由于采用用量比约为50 50的烷醇胺/水分解媒介有利地进行分解(特别是在催化剂添加时)，可显著节省烷醇胺特别是单乙醇胺，这使得收益率显著升高。在烷醇胺的情况下，回收的优点在于简单真空蒸馏。本发明允许在有利的液比(约8 1至2 1)下， 特别是在连续操作中，进行分解或提取。与典型分解方法相比，这对分解过程中的蒸汽消耗具有积极作用。根据本发明的方法可以以微小改变整合于现有的装置中，其中仅产生额外蒸馏单元的投资费用。在新装置的情况下，昂贵的化学品回收被简单且成本有利的蒸馏代替。根据本发明，含木质纤维素的生物质可被进一步加工成具有特别有利的反应能力的浆料。所述浆料可以本领域技术人员熟知的方式例如转化为糖并发酵成生物乙醇。分离木质素之后产生的烷醇胺具有进一步的价值并可再输入至根据本发明的方法。最后，存在将原浆(也根据现有技术)分离为纤维素和半纤维素并以这种方式获得化学浆料的可能性。根据本发明任选在烷醇胺回收特别是单乙醇胺回收之后获得的产物特别优选适合用作纸、能量和化学品的原料或用作氮贮库肥料。正如已经实现的，在本发明的范围内用单乙醇胺达到特别的优点。此外还应注意 对于每次使用的单烷醇胺，特别是单乙醇胺，产生非常高的回收率，鉴于单乙醇胺约1400 欧/吨的高成本，这特别是具有极大的经济意义。在本发明的范围内在使用烷醇胺的情况下，通过如下实现有效益的方法温和的条件，因为在分解时可选择相对低的温度，因此 MEA不分解(沸点170°C )，和通过优选以约1 1的比例用水稀释而较少量使用实现的单烷醇胺特别是MEA的(注意由于稀释的温和条件，该方法优选限于一年生植物。对于木材来说必须选择导致MEA分解的更苛刻的条件)。下文通过实施例更详细地解释本发明，其中也显示哪些单项参数与本发明特别相关
具体实施例方式实施例下文描述的实验中，使用石勒苏益格_荷尔斯泰某农场于2008年收割的小麦秸秆进行所有分解。在切碎机中粉碎秸秆，分离细料并以该形式用于在具有外加热套和过程控制系统的15升回转式高压锅中进行的分解。所述秸秆具有90. 3%的固含量。对于所有蒸煮过程，统一使用400g风干秸秆。在所有分解过程中，加热至最大温度的时间为60分钟。实施例1在整个方法中使用单乙醇胺(MEA)作为烷醇胺。从如下全面评价可知，此处的基本要点是单乙醇胺与水混合使用作为分解媒介，且得到原浆或浆料之后，单乙醇胺再次返回至系统中。具体步骤如下进行，其中参考附加流程图(
图1)。根据一个优选的实施例，实施根据本发明的方法的装置包括蒸煮器2，分离设备 8，脱木质化单元10和漂白单元13。所述装置还包括蒸馏设备11，水容器5，和MEA容器4。 所述装置的各个元件由管线相互连接。各个元件相互间的排列和连接在如下方法描述中详细说明蒸煮器2具有生物质供料管线1和催化剂供料管线3，由此向蒸煮器2供应生物质和催化剂。生物质优选包括小麦秸秆作为一年生植物。此外，通过第一 MEA回输管线4. 2 向蒸煮器2供应单乙醇胺(MEA)，并通过蒸煮器供料管线5. 4供应水。在蒸煮器2中，在催化剂的存在下用MEA和水构成的分解溶液分解生物质。优选130°C和170°C之间，特别是 140°C和160°C之间，特别是约150°C的蒸煮器温度下进行分解。分解时间优选为130分钟至170分钟，特别是140分钟至160分钟，特别是约150分钟。然后通过生物质分解物管线6. 1将生物质分解物引入分离设备8。此外，通过第一水管线5. 1从水容器5向分离设备8供水。在分离设备8中进行从生物质分解物逐步分离浆料。通过第一水管线5.1供应的水在此被用作洗涤水。在分离浆料时产生废液，所述废液包含进入溶液的生物质和引入蒸煮器2的分解化学品，特别是MEA。所述废液通过废液排出管线7. 1从分离设备8引入蒸馏设备11，所述蒸馏设备的运行模式将在后文详述。分离设备8中分离的原浆通过浆料输送管线6. 2引入脱木质化单元10。所述脱木质化单元10还包含氧气供料管线10. 1和以第二 MEA回输管线4. 3形式的MEA进料。通过第二 MEA回输管线4. 3向脱木质化单元10中的脱木质化过程中引入来自MEA容器4的 MEA。此外，脱木质化单元10通过第二水管线5. 2与水容器5相连，使得可以向脱木质化过程供水。在脱木质化单元10中进行MEA-O2-漂白，其中特别是木质素被分离。分离的木质素滤液通过木质素排出管线9返回至分离设备8并被用于分离设备8中进行的原浆洗涤。在于脱木质化单元10中ΜΕΑ/02-漂白之后，漂白的浆料通过浆料供料管线6. 3引入漂白单元13。所述漂白单元13还包括漂白剂供料管线13. 1，由此可引入漂白剂，例如0/ P、03、P、C10jP/或FAS。漂白单元13中的漂白过程可包括无单质氯(ECF)或全无氯(TCF) 程序。浆料在漂白单元13中被漂至较高白度。此外，通过第三水管线5.5自水容器5向漂白单元13引入水，从而在漂白单元13中洗涤浆料。在此，漂白滤液与浆料分离并通过滤液排出管线14排出。得到的浆料通过浆料排出管线6. 4从漂白单元13中排出。在分离设备8中分离且通过废液排出管线7. 1引入蒸馏设备11的废液在蒸馏设备11中进一步分离。通过在蒸馏设备11中的分离或蒸馏实现水和MEA的回收。回收的水或废水通过废水管线5. 3引入水容器5并可再次提供用于制备浆料的方法。类似地进行 MEA的回收，其中通过MEA供料管线4. 1向MEA容器4中引入MEA。所述MEA容器4还包括 MEA导入管线4. 4，通过该导入管线可将MEA从外部引入或注入。当在制备过程中存在MEA 损失时，这是有利的。蒸馏设备11还包括固体排出管线12，通过该管线输出水分离和MEA 分离之后留下的废液物质，特别是干燥废液物质。实施例2 (小麦秸秆的MEA分解中温度的影响)减少分解过程中MEA分解的基本前提是降低蒸煮温度。因此，分解温度在165°C和 130°C之间变化。另外使用的条件和结果列于表1。为了比较，进行苏打分解和苏打/蒽醌 (AQ)分解，其为工业规模下分解秸秆的标准方法。已显示，分解温度可降至直至150°C (WS 10;WS3-5)，而不会降低系统的脱木质化效率(κ值)，且产量处于高水平。与传统苏打分解或苏打/AQ分解相比，产量升高至多12%/原料，这意味着由相同量的原料产生约多四分之一的浆料产量。与苏打浆料相比，MEA浆料具有极低的白度(15% ISO相比于ISO)。 用氨预处理分解材料不带来任何优点(WS7-WS9)。表1 (在15升MK蒸煮器中分解小麦秸秆)
权利要求
1.通过从含木质纤维素的植物形式或植物局部形式的生物质中除去木质素获得浆料的方法，其中所述含木质纤维素的生物质在含烷醇胺的碱性介质中在蒸煮器中分解，并且溶解的木质素与获得的原浆分离，其特征在于，所述含木质纤维素的生物质不源自木材，并在低于约170°C的温度下在基于烷醇胺和水的分解媒介中分解，其中烷醇胺与水的重量比调节为80 20至20 80，并根据常规方法从废液中分离产生的原浆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含木质纤维素的生物质是一年生植物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将谷类秸秆，特别是小麦秸秆视为所述含木质纤维素的生物质。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，使用短链烷醇胺，特别是具有 1至4个碳原子的烷醇胺作为烷醇胺。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用单乙醇胺、单丙醇胺和/或单丁醇胺， 特别是单乙醇胺作为烷醇胺。
6.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述烷醇胺与水的比例调节为 70 30 至 30 70，特别是 60 40 至 40 60。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述烷醇胺与水的比例调节为53 57至 57 53。
8.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述分解温度调节为低于约 165°C，特别是低于150°C。
9.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述分解温度调节为高于约 120°C，特别是高于约140°Co
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述分解温度调节为140至160°C。
11.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述分解在加热之后在15 分钟至4小时，特别是1小时至3小时的时间段内进行。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述分解在2至3小时的时间段内进行。
13.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述待分解的生物质(干物质)和分解媒介烷醇胺/水的液比调节为约8 1至2 1，特别是约5 1至3 1。
14.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述分解在蒸煮器中连续进行。
15.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述分解在催化剂，特别是醌的形式的催化剂的存在下进行。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，选择蒽醌作为催化剂。
17.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述原浆通过固液分离，特别是过滤、挤压或离心分离而从蒸煮器的废液分离，且所产生的废液滤液任选在蒸发浓缩后富集烷醇胺并返回至蒸煮器。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，洗涤所产生的原浆，并将所获得的废洗液与蒸煮废液合并。
19.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，将所述与蒸煮废液分离并任选洗涤的原浆漂白。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在烷醇胺/氧-阶段中用烷醇胺作为碱源进行漂白以进一步脱木质化，将漂白的浆料与仍然包含烷醇胺的粘附液体部分进行分离，特别是通过挤压或过滤，使得富集烷醇胺的液相，特别是滤液，再次输入至蒸煮器。
21.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，任选在不同方法步骤中进行的蒸发以低热负荷进行，特别是在薄膜蒸发器、降膜蒸发器或管式蒸发器中进行。
22.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述脱木质化在蒸煮器中重复进行。
23.根据上述权利要求19至22至少一项所述的方法，其特征在于，漂白措施之后获得的滤液用作洗涤未漂白原浆的洗涤溶液。
24.根据上述权利要求至少一项所述的方法，其特征在于，所述原浆或以烷醇胺/ 氧-阶段漂白之后获得的浆料以常规ECF-和TCF-程序进行进一步漂白。
25.根据权利要求19至M至少一项所述的方法，其特征在于，所述漂白，特别是浆料的进一步漂白在Na0H、03、ClO2和/或二氧化硫脲(FAQ的存在下通过氧气/过氧化氢、过氧化氢的作用而进行。
26.根据上述权利要求至少一项所述的方法获得的产物任选在烷醇胺回收，特别是单乙醇胺回收之后，作为纸、能源和化学品的原料或作为有机氮贮库肥料的用途。
全文摘要
本发明涉及通过从含木质纤维素的植物形式或植物局部形式的生物质中除去木质素获得浆料的方法，其中所述含木质纤维素的生物质在含烷醇胺的碱性介质中在蒸煮器中分解，并且溶解的木质素与获得的原浆分离，所述方法的特征在于，所述含木质纤维素的生物质不源自木材，并在低于约170℃的温度下在基于烷醇胺和水的分解媒介中分解，其中烷醇胺与水的重量比调节为80∶20至20∶80，并通过常规方法从废液中分离产生的原浆。所述方法特别有利于由一年生植物，特别是小麦秸秆，获得浆料。在催化剂特别是蒽醌催化剂的存在下进行分解有利地促进所述方法。随后可进行有利的漂白过程。所述方法的特征在于，特别是归因于所使用的烷醇胺的高回收率的高经济效益，并且产生对环境低损害的废水以及降低废物处理成本。本发明的方法设计产生高产率的纤维素，并很大程度地避免了烷醇胺的分解，特别是单乙醇胺(MEA)的分解。
文档编号D21C3/22GK102449232SQ201080022863
公开日2012年5月9日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年4月9日
发明者A·克瑞普, R·帕特 申请人:齐卢姆有限公司专利第二两合公司