Literature
Home医药经济生物技术技术要闻

巧用生物精炼优势

来源:消费日报
摘要:由中国科学技术协会主办、中国造纸学会承办的“中国科协第65期新观点新学说学术沙龙——生物质精炼技术与传统制浆造纸工业”,于10月25日—26日在北京举行。会上,国内造纸、林业、能源等领域相关专家、学者形成共识——纸业应该在充分利用原有的生物质原料资源、制浆造纸工艺装备优势基础上,......

点击显示 收起


由中国科学技术协会主办、中国造纸学会承办的“中国科协第65期新观点新学说学术沙龙——生物质精炼技术与传统制浆造纸工业”,于10月25日—26日在北京举行。会上,国内造纸、林业、能源等领域相关专家、学者形成共识——纸业应该在充分利用原有的生物质原料资源、制浆造纸工艺装备优势基础上,结合生物精炼技术,提高环保水平,增加副产品,拓展产业链,提高盈利水平。这对于纸业应对需求疲软、部分纸种产能过剩、利润率下降和生产成本不断提高的不利局面,具有特别意义。

  纸业生物精炼具备底蕴

  中国制浆造纸研究院总工程师邝仕均说,生物精炼对于制浆造纸工业来说并不陌生,它和上世纪七八十年代非常热门的综合利用实质是一样的。事实上亚硫酸盐法浆厂就是生物精炼很好的典范。我国上世纪六七十年代有好几个亚硫酸盐法浆厂不光生产纸浆,还生产酒精、香兰素、木素磺酸盐。这些产品都有很好的市场和经济效益。目前,瑞典的Domsjo Fabriker AB、挪威的Borregarrd等几家大型溶解浆厂还在正常运转,不但生产溶解浆,还生产酒精酵母、木质素和香兰素;奥地利的Lenzing生产糠醛、醋酸和木糖。

  近年来,芬兰致力开发有机酸制浆方法也同样可以获得纸浆、木质素、醋酸、糠醛等产品。可惜的是这一技术推广多年始终未能工业化。从生物精炼角度出发,这个方法是颇具吸引力的。用亚硫酸盐废液中的已糖发酵生产酒精,过去很难同用石油化学法所制的酒精竞争。但目前油价节节上升,用废液发酵生产酒精有很强的竞争力。

  专家李忠正认为,传统制浆造纸工业本身就是一个生物精炼的产业。早在上个世纪的50年代,我国的开山屯造纸厂和石岘造纸厂就用亚硫酸盐法生产出了人造丝浆、酒精、饲料酵母和木质素磺酸盐。现在行业提出发展生物质精炼,就是要延伸产业链,把生物质综合利用作为造纸工业的发展方向。

  终极目标:扩大产业化应用

  据中国造纸协会常务副理事长曹朴芳介绍,中国轻工业联合会制定了《轻工业技术进步十二五发展指导意见》,在前沿技术章节对造纸行业提出,要高效利用纤维资源、复合型的生物精炼与综合利用技术,制浆造纸生物技术,废水的深度处理技术和高效低毒绿色化学品制备技术等。在这几个专栏里都提到了如何将造纸工业的原料能够物尽其用,做到高附加值应用。

  在会上,山东太阳纸业有限公司的工程师张伟说,在生物质精炼方面,太阳纸业始终坚持技术上可行、经济上合理和环境友好的指导原则,并构建了综合利用纤维素、半纤维素的生物精炼模式。太阳纸业目前正在用纤维素生产溶解浆,用半纤维素生产木糖、木糖醇。

  太阳纸业在木糖醇生产中依托原有的阔叶木硫酸盐浆生产技术和设备,在蒸煮前加上水解工艺,在水解方面克服了木片连续水解所遇到的难题,实现了木片水解液的连续水解和连续抽提。这条生产线于2011年10月投产,生产出的溶解浆的品质比较好,其中甲纤的含量达到95%以上,聚戊糖含量小于3%,灰分也比较低。目前,太阳纸业将溶解浆定位于开发粘胶纤维的原材料。粘胶纤维是做衣服用的布料里的一种成分。现在布料里合成纤维含量较高。合成纤维主要是从石油里提炼出来的。随着今后能源、石油资源的枯竭,可能合成纤维会被粘胶纤维取代。这决定了未来溶解浆市场前景广阔。

  太阳纸业下一步还将用溶解浆研发醋酸纤维、纳米纤维素等。

  太阳纸业目前正在采用水解半纤维素技术生产糠醛、木糖和木糖醇。太阳纸业设计建设的年产1万吨结晶木糖醇和4000吨液体木糖醇生产线将在今年11月投产。另外,太阳纸业实现了纤维素和半纤维素的综合高值化利用。我国生产的木糖醇70%出口到欧美等发达国家。随着中国经济水平和人民生活水平的提高,木糖醇具有很好的发展前景。现在制约木糖醇发展的主要原因是产品价格比较高。木糖醇的原料是玉米芯,价格较高。这制约了木糖醇的普及。

  路径一:

  搞好环保并降低生产成本

优化组合 综合利用废弃物

  据广西大学的农光再介绍,2010年国内生产纸浆2005万吨,其中约70%为化学浆,伴随产生约1650万吨—2100万吨黑液。因此,充分利用和回收其热能和有用的化学成分,是提高制浆厂节能减排和提高经济效益的重要手段。

  近30年来,行业对黑液气化进行了大量研究。黑液气化被认为是传统的燃烧法的替代者。但是,黑液气化也存在稀黑液蒸发量大及无法回收黑液中木素的不足。为此,广西大学提出木素提取联合碱回收的黑液处理方法,并进行试验,目的在于减少稀黑液的蒸发量,并且在保持碱回收率的基础上,实现部分木素的回收利用。

  该方法能够从黑液中回收30%—50%的木素,回收80%—90%的碱物质,减少30%—50%的稀黑液蒸发量,并在系统内生产硫酸及循环利用。该方法基于制浆厂现有设备及技术,工艺改造的投入小。

  但是,该方法比较大的问题是木素没有销路。

  中国制浆造纸研究院院长曹春昱对造纸行业就是生物精炼产业持肯定态度,只不过限于经济可行性或没有全组分充分利用。

  他发现,近十年来,我国用废水生产沼气已经从新技术变成成熟的技术。再有就是行业用固废发电,5年前没有人敢说可以成功。但今天这已是比较普遍的现象。

  提到黑液汽化技术,曹春昱认为:“现在谁也不敢说5年内不可以进行商业化运作。也许3年之后就会非常快速地发展起来。但这取决于我们行业内外共同的努力。”

  山东华泰集团股份有限公司副总工程师张凤山提出,由于我国造纸资源匮乏,我们不可能像国外哪样从原材料开始做生物质精炼,而应在造纸过程控制中的节点上做文章。

  我国的主要造纸原料是废纸浆,在废纸制浆过程中的固体废弃物已经成为继造纸水处理后的又一大制约因素。在废纸制浆过程中产生的脱墨污泥等里面含有大量有机质含量在50%左右的细小纤维,是进行生物质精炼的很好材料。针对废纸制浆过程废弃物的生物质精炼将是未来我国造纸发展的一个方向。

  陕西科技大学的韩清看好利用植物纤维级废料生产塑料。因为这项技术的产业化应用经济效益比较可观。韩清表示,他所在的学校正在这方面做不懈的努力。

  路径二:

  延长产业链 同步开发主副产品

  在生产纸和纸板的同时,生产新材料、生物质能源和化学品等副产品

  华南理工大学制浆造纸国家重点实验室主任孙润仓告诉与会者,现在国内其它行业已建成年产能为万吨级的生物精炼项目有4个,也有30万吨级的,马上就要投产。但是这些项目产品单一。纸业搞生物精炼较其它行业有优势,除了纸和纸板产品,还有副产品,经济效益比较好。

  来自中国中轻国际工程有限公司的靳福明教授建议把工厂分成两部分,一处向制浆造纸业提供原料;另一处生产乙醇等产品,但要追求产品高附加值和生产的低成本。

  据邝仕均介绍,硫酸盐浆厂和生物精炼相结合目前有两项技术比较成熟。一是在制浆前对原料进行预处理,把部分或大部分半纤维素溶解出来,对这部分半纤维素进行利用。这可避免传统的方法把半纤维素随同木素一起付之一炬。

  另一项可用于硫酸盐浆厂的技术是黑液气化。用传统的碱回收系统既回收化学药品,又为企业提供电、热能源。在这些运行正常的企业似乎没有新建黑液气化装置的必要性。只是当企业现有碱回收系统能力不足,或者现有碱回收系统太陈旧必须更新而进行技改时,可考虑采用黑液气化方法。无论是黑液或生物质气化,所生成的合成气主要成分是CO和H2,可以代替化石能源,用于动力锅炉和石灰窑;可以用于发电;也可以用于生产液态燃料,如二甲醚费托合成原油等。

  当然不同的应用方案对黑液气化技术和装置的要求也不尽相同。和更换一个碱炉相比,采用黑液气化这种生物精炼技术要求进行更多的投资,但可以提供更高的能源效率,较低空气污染,获得多样化的产品。

  孙润仓说,现在生物精炼产品有生物质能源、化学品和材料。企业生产生物质材料起码不会亏本,能盈利。生物质能源产品包括生物乙醇和生物油。最近几年,国家已将生物材料、生物乙醇和生物油研究列入国家973项目。我国在生物油生产技术研发上投入最多,进度也最快。瑞典虽然拥有先进的技术,但制造设备的成本较高。由此,我国的能源研究部门已将性价比较高的气化设备卖到了瑞典。

专家惠岚峰主张生物精炼技术与传统制浆造纸工业结合。美国提出了综合林业生物质精炼工厂概念,对传统的漂白硫酸盐浆厂进行改造,使之不再仅仅局限于生产纸浆和与其相关的纸产品,还将生产具有更高附加值的生物产品,如乙醇、有机聚合物、碳纤维和内燃机燃料等。

  加拿大正在联合开发预水解硫酸盐溶解浆——生物酒精的复合型生物质精炼模式。拟将一家造纸厂现有的阔叶木硫酸盐浆生产线改建为预水解硫酸盐溶解浆系统,同时结合生物质提取和利用系统,构建综合利用纤维素、半纤维素、木素以及提取物的模式。除了在制浆之前提取脂肪酸、树脂酸以及生产溶解浆之外,同时进行半纤维素的分离和加工利用,其可能开发的产品有乙醇、乳酸、糠醛、木糖、木糖醇等。

  问题一:

  产学研结合仍存难点

  张凤山说,造纸企业转型问题是目前造纸行业面临的非常大的问题。生物质精炼在国外对造纸企业发展起到了重要的推动作用。国外把造纸行业看成夕阳产业。在这种情况下,企业就提出了生物质精炼这个概念,科研院所也在帮助企业进行转型。

  在国外,硫酸盐制浆厂采用预抽提工艺生产化工原料,使企业经济效益得到提高。我们国家也有很多这样的研究项目,但对企业帮助不大。企业愿意跟研究机构合作。但研究机构不愿意跟企业结合。因为研究机构从企业不容易拿到钱,而可以从政府拿到科研资金。科研成果通过鉴定往往以论文方式表现出来,却没有应用到生产中。所以说,从长远考虑,研究机构应尽量跟企业结合,真正帮助造纸企业转型。

  中国制浆造纸研究院高级工程师冯文英认为,企业和院校应该进行合作,关键是要找准结合点,比如造纸厂在用废纸做新闻纸时会产生大量的塑料、PE、PVC等废物,院校可以与企业合作进行废物资源化利用。目前,冯文英所在的中国制浆造纸研究院正在研究用造纸废料与其它一些纤维性的固体废弃物合成建筑用或包装用材料。

  问题二:

  质量不稳定;性价比不理想

  产品短期内尚达不到市场要求

  中国轻工集团副总经理曹振雷认为,我国对纤维研究较充分,但对木质素等组分研究和利用不透彻,仅限于皮毛的改性,也没有大规模的应用。行业加强这方面的研究非常重要。行业一定要把造纸行业积累的技术和经验应用到生物精炼中去,大力发展生物质新材料、生物质能源和化学品。产品开发成功不成功要看两个指标,一个是经济适用,另一个就是能做到碳平衡。

  李忠正说,纸业要延伸产业链,不仅要生产纸,还要生产能源、化学品和新材料。现在纸的印刷功能不断衰减,而作为材料功能在加强。要深度应用,行业遇到的难题是把三个组分低成本、纯粹的分离出来。行业通过制浆过程对木质生物质中的三大组分进行分级,制浆分离出半纤维素、纤维素和木质素,再分别对分离出的纸浆纤维、糖类物质进行水解和发酵,生产燃料乙醇等;木质素则用于生产各种化学品。

  现在行业打不开木质素市场,主要是因为它的性价比竞争不过石油等产品。木素成分复杂,精制需要花钱。行业要得到好的木素,生产成本较高。

  专家金永灿认为,在木质素的研究和利用上,我国在精制、高附加值和产业化方面做的不够好。国内生产的木质素质量不稳定。这跟纸厂使用的原料有关。现在造纸厂的原料不够用,有什么用什么。不同的原料木质素结构肯定不一样,非木材之间木质素结构差异也非常大。所以原料来源不一样不稳定,做出来的产品不可能稳定。这样的产品要说有市场是很难的。国内要形成稳定、规范的木质素市场,还需要纸业在原料这块多做工作。

作者:
医学百科App—中西医基础知识学习工具
  • 相关内容
  • 近期更新
  • 热文榜
  • 医学百科App—健康测试工具