林業工程概述---植物原料水解工藝

更新時間:2022-12-23 12:00:43閱讀: 5來源: 真木網

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地球上每年借光合作用形成的植物生物質多達2000x108t。從化學本質而言,這2000x108t生物質中占多數的是纖維素,其次是半纖維素和木質素。纖維素和半纖維素都可通過加水分解反應將大分子轉變為相應的單糖,或進一步采用其他的化學和生物化學的加工方法,制取更為有用的各種產品。生物質是可再生資源,可以預料,隨著礦物原料的枯竭,世界將從石油、煤和天然氣的化學加工逐漸過渡到生物質的化學和生物化學加工。

植物纖維原料水解,是使原料的高聚糖中連接糖單體的昔鍵,在水溶液中經過加熱發生斷裂反應,將高聚糖轉變為單糖和低聚糖,再通過化學和生物化學的方法轉變為其他化合物產物。應用植物纖維原料的水解技術已經成功生產岀酒精、飼料酵母、糠醛及其衍生物、木糖和木糖醇,以及其他工業和民用產品。水解工業的原料主要包括木材、竹材、森林采伐和木材加工的剩余物、秸稈及農業廢棄物、野生植物和纖維性生活垃圾等。

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糠醛生產。植物纖維原料水解生產糠醛是植物纖維原料水解工業的最早應用,目前,工業規模的糠醛產品仍由植物原料水解制取??啡┦?832年德國人德博涅耳在利用硫酸作用于糖和淀粉制取甲酸時,意外地發現的。1922年,美國用燕麥殼生產出第一噸商品糠醛,從此開始了工業化生產的歷史。我國的糠醛生產始于1942年(天津)??啡┦侵匾幕净ぴ?,廣泛用于合成樹脂、纖維、橡膠、染料、醫藥、農藥、溶劑等生產領域。目前全世界糠醛年產量在30x104t以上,以美國為最多,中國、印度、巴西、多米尼加共和國等國家也有相當大的產量。目前我國的年產量在15x104t以上(2009年),是一個糠醛生產和出口大國。

依照化學原理,糠醛是聚戊糖在酸性催化劑的作用下,經加溫加壓水解生成戊糖后,經進一步脫水轉變而成。由于植物纖維原料中富含聚戊糖半纖維素,因此,它們都是生產糠醛的潛在原料??啡┑睦砘再|??啡儆谖多偷碾s環醛,即咲喃甲醛。它具有類似杏仁油的氣味,外觀是一種淡黃色的油狀液體。在接觸空氣存放時,特別是糠醛中含有酸時,會自行氧化而變色,由淡黃色逐漸變為深棕色,甚至變成黑褐色樹脂狀物質??啡┑暮跷多s環既呈現二烯化合物的雙烯性質,又呈現出芳香族化合物的特征,加上分子中含有醛基,故其化學性質活潑,反應能力很強。在室溫下(20℃),糠醛在水中的溶解度為8.3%,水在糠醛中的溶解度為4.8%糠醛能溶于很多有機溶劑,例如,在室溫下能和酒精、丙酮、乙醜、醋酸、苯、四氯化碳等互溶,芳焼和烯炷在糠醛中極易溶解,而脂肪族飽和煙則在糠醛中的溶解度很小,因此,糠醛常用作選擇性溶劑。

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糠醛化學性質活潑的主要原因是其結構中的醛基和吠喃環都有很強的反應性。發生在醛基上的反應主要有氧化、氫化、縮合、脫犧基等。吠喃環上的主要反應有加成、取代、開環等。通過這些反應可以制取大量的衍生物,例如,順丁烯二酸、順丁烯二酸酥、糠酸、糠醇、四氫糠醇、甲基味喃、甲基四氫吠喃、咲喃、四氫咲喃、硝基咲喃以及樹脂、塑料等??啡儆谟卸疚镔|,工廠操作區空氣中的最大容許濃度為10mgm3,當糠醛濃度高于1~1.5mg/m3時,人即可聞到糠醛氣味??啡┰诳諝庵械臐舛却髸r,會毒害人體的神經系統??啡┸囬g應安裝排風系統。

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