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稻壳资源化综合利用新方法
  本项目以农业垃圾稻壳为原料,经水解制备糠醛,废渣水洗干燥后燃烧发电,燃烧发电后的残余物制备纳米二氧化硅,发电尾气余热干燥水洗后的废渣,自发电用于煅烧残余物制备纳米二氧化硅及生产生活用电,循环利用使稻壳的资源、能源得到充分利用。
一、项目背景
  目前,世界能源与资源危机的出现,使得可再生资源的开发与利用成为炙手可热的话题。植物/农作物基可再生资源是目前国外特别是发达国家研究和利用的热点,它将成为未来非再生资源的补充和取代物,改变当前对日益减少的非再生资源的依赖。
  几年前,可再生资源的研究已被列为国际24个前沿领域之一。美国能源部(DOE)计划到2020年来自植物可再生资源的基本化学结构材料要占10%,到2050年要达到50%。
我国作为一个发展中的农业大国,70年后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁,重视可再生植物资源的研究、开发与利用刻不容缓。
  稻壳属再生资源,开展稻壳能源、资源综合利用的研究和生产具有重要的战略意义。本项目综合利用稻壳生产糠醛、高纯纳米二氧化硅等高科技产品并利用热解稻壳燃烧发电均为高新技术,均为原始创新,生产技术达到国际先进水平,具有自主知识产权,已经获得授权国家发明专利3项。
  在前期工作中,项目组已经完成了玉米芯水解制备糠醛的生产工艺研究,已经完成了稻壳热解法制备纳米二氧化硅的生产工艺研究。但是,玉米芯水解制备糠醛的废渣及制备纳米二氧化硅的废水对环境的污染的处理成为制约两个项目的产业化进程的瓶颈。本项目采用稻壳代替玉米芯水解制备糠醛,以稻壳为原料,水解液生产糠醛,水解废渣水洗干燥后热解燃烧发电,热解燃烧残余物经煅烧制备纳米二氧化硅,合理利用了能源和资源。
  生产糠醛的废渣是生产纳米二氧化硅的主原料,生产纳米二氧化硅的废液是生产糠醛的主原料,即解决了生产糠醛的废渣对环境的污染问题、生产纳米二氧化硅的废液对环境的污染问题,又实现了稻壳资源化综合利用。同时利用稻壳水解废渣燃烧发电,解决了厂区和生产用电,不用外加能源大大节约了能源,降低了成本。
  稻壳水解部分生产糠醛,废渣的碳氢化合物热解燃烧的热量转变为电能,热解残余物煅烧制备纳米二氧化硅,整个工艺充分利用了稻壳的各个组分,实现了稻壳的资源化综合利用。
二、工艺流程
  稻壳的成分为:半纤维素20.5%,纤维素32.7%,木质素21.8%,二氧化硅15.1%,可溶物2.8%和7.5%的水气等。稻壳含有的二氧化硅,以网络状分布其中,起着骨架的作用,木质素,纤维素等填充在网络中。 半纤维素则存在于稻壳的木质化部份,它包括很多高分子的多糖,用稀酸水解则产生巳糖和戊糖,所以它也是多缩戊糖(如多缩木糖和多缩阿拉伯糖)、多缩巳糖(如多缩甘露糖和多缩半乳糖)的混合物。它与强酸共热因脱水而生成糠醛。

        发电尾气发电→煅烧炉
             ↑   ↓
废渣→ 水洗 干燥 热解 残余物煅烧 →纳米二氧化硅
稻壳→水解液 → 中和 → 粗馏 → 中和 → 减压蒸馏 → 精制糠醛
  糠醛又名呋喃甲醛,是一种有类似杏仁油气味的无色或淡黄色的液体,293.15K时糠醛的相对密度为1.1598,沸点434.85K,室温下微溶于水,能与酒精、丙酮、乙醚、苯等混溶。糠醛的分子结构中由于存在着羰基、双烯、环醚等官能团,所以它兼具醛、醚、双烯和芳香烃等化合物的性质,可参与多种不同类型的反应。有巨大市场开发前景。
三、项目优势
  1.稻壳原料资源丰富,价格便宜;
  2.产品价格优势
  进口纳米二氧化硅6~8万元/吨,价格昂贵,市场无法接受,我们采用稻壳制备纳米二氧化硅,售价定为1.5万元,接近进口普通白炭黑的价格(1.2~1.3万元),远低于油漆涂料用二氧化硅(2.6~2.8万元),具有极强的市场竞争能力;
糠醛的应用十分广泛,国际市场需求量大,具有换汇成本低、经营利润高的优点。糠醛的生产方法是水解农副产品,因地制宜地建立一些中小型企业,充分利用这些分散的资源组织糠醛生产,能够创造出较好的经济效益和社会效益。
  3.工艺优势
  整套工艺过程的综合设计,是以稻壳为原料,联产糠醛、纳米级二氧化硅,并利用燃烧热量发电,实现物质材料能源的充分利用。
  4.性能优势
  纳米二氧化硅及多孔炭材料比表面积大、表面活性高等特性,将会给下游产品带来优秀的补强性能、耐磨性能、吸附性能、光学性能等等,推向市场以后,利用价格便宜、性能优良的优势,必能尽快占领市场。
  5.潜在的社会效益
  不仅解决了农业垃圾稻壳对环境的污染,而且变废弃物为高附加值的高科技产品;
   稻壳综合利用不仅利用了污染环境的农业垃圾,而且给农民带来意外的经济效益。按200元/吨计,我国稻壳价值160亿元,即我国农民将额外创收160亿元。

 

 
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