林产化学与工艺学.pptx

1、Lecturers1树木提取物化学与工艺学 郑德勇Tel:13067266828,83795093Email:QQ:375825932 黄彪Arrangement2树木提取物化学与工艺学 根据不同的林产原料和不同的加工方法，分别介绍其原 料特点、生产原理、生产工艺流程、适宜的操作条件、所用主要设备的结构和材料、产品的质量和用途等。绪论2学时郑德勇第一篇 16学时郑德勇第二篇8学时郑德勇第三篇 10学时黄彪第四篇4学时陈孝云实验20学时郑德勇，魏起华Rules3树木提取物化学与工艺学Attendances10%Quizzes&presentations30%Term Examinations60

2、%Theory and KnowledgeExperimentsStudent Counselling4树木提取物化学与工艺学Time：Every MondayPlace：田间实验室1号楼(茶叶科技与经济研究所)茶叶科技 与经济研 究所5树木提取物化学与工艺学树木提取物化学与工艺学6绪论树木提取物化学与工艺学7树木提取物化学与工艺学引子8树木提取物化学与工艺学 人类经济活动所依靠的物质主要来自 于化石资源(煤、石油和天然气)的碳 氢化合物。化石能源渐趋枯竭及对保护环境、可 持续发展和循环经济的追求中，人们 开始将目光聚焦到了可再生资源，特 别是可再生的生物质资源。生物质生物及绿色 化学技术生物

3、质新材料生物质能源绿色替代化学品9树木提取物化学与工艺学 林产化学工业是将可再生的森林资源 通过物理、化学和生物等技术手段，生产出国民经济和人民生活所需要的 各种产品。10树木提取物化学与工艺学 是森林资源高效可持续利用的一个重 要组成部分。我国是个文明古国。在四大发明中造纸技 术和火药技术都离不开林产化工技术。11树木提取物化学与工艺学造纸需要纤维。火药需要木炭。松香、松节油、单宁、生漆、桐油、白蜡、色素等林化产品的应用也具有悠久的历史。林产化学工业具有悠久的历史，它曾是天然有 机化学的基础，对松香、单宁酸、纤维素等分 子结构的研究曾推动天然有机化学的发展。20世纪以来，随着有机合成工业和石

4、油化工的 发展，林产化学工业受到严重挑战，一些林化 产品减少市场，甚至消失，而另一些产品却在 激烈竞争中得到发展、壮大。12树木提取物化学与工艺学我国林产化学工业13树木提取物化学与工艺学我国林产化学工业生产厂家1000多家，年产值250多亿 元，年产木浆150万吨，松香4060万吨，松节油6万吨，木质活性炭9万吨，糠醛、糖醇5万吨，栲胶及植物单宁 深加工产品2万吨，各种芳香油1万多吨，保健与药用植 物数百吨林产化学品多数为传统出口创汇型产品。在国际贸易中 占有重要地位。我国年产松香60余万t，居世界第一位，约60出口，占国际市场份额的60，创汇2亿多美元。活性炭、生漆、桐油、糠醛、糠醇等都是

5、重要的出口商 品。林产化学品的主要类别14树木提取物化学与工艺学林产化学品的主要类别15树木提取物化学与工艺学林产化学品按使用的原料不同可分为两大 类：木质原料的化学利用产品。非木质林产品（NON-WOOD FOREST PRODUCTS）。林产化学品也可分为林业生物质分泌物、提取物、绿色平台化合物及精细与功能化 学品等几类。一、木质原料的化学利用产品16树木提取物化学与工艺学林业生物质资源中，纤维素和木质素含量 极其丰富。据估计，作为植物生物质的主 要成分木质素和纤维素每年以约2000 亿吨的速度不断再生。主要利用木材中纤维素、半纤维素和木质 素三大组成部分生产木浆和纸产品、木质 活性炭和能

6、源产品、纤维原料水解和酶解 产品等。（一）木材制浆产业17树木提取物化学与工艺学 我国造纸工业原料主要以草浆为主，生产 效率低，产品质量差，长期依赖进口木浆 生产高中档纸张，纸厂废水又严重影响环 境。小径材、次生材、薪炭材、劣质材和林区加 工剩余物等，是造纸工业的主要原料。高得率制浆技术，具有污染负荷小、投资费 用低等优点，对于改变目前我国木浆短缺局 面，振兴造纸工业有良好前景。（二）活性炭产业18树木提取物化学与工艺学木材经过干馏可以得到木炭、木焦油、木醋液和木煤气。木炭的最大用途是制活性炭。我国活性炭年产量超过20万吨，其中木质活性炭约9万多吨。是仅次于 美国的世界第二大生产国。年出口14

7、万吨，是第一出口大国。发达国家已将活性炭作为解决环境保护的重要材料，活性炭消费量 的4050用于水处理，2030用于废气处理。我国活性炭主要用于食糖精制脱色，制药工业等。随着环境意识的 加强，活性炭在环境保护方面用量也将日益增加。同时，重视开发 活性炭深加工产品，应用于高新技术领域。南平市已经成为我国木质活性炭生产中心，年 产量占全国活性炭的50%左右。19树木提取物化学与工艺学福建元力活性炭股份有限公司年生产能力达2.5万吨 活性炭，成为我国规模最大的木质活性炭生产企业；福建省邵武市鑫森碳业有限公司现已拥有6套国内一 流规模的生产装置，年生产能力达万吨，成为国内生 产活性炭、干燥剂规模最大、

8、品种最齐全的大型出口 创汇企业；福建省建瓯市芝星活性炭有限公司拥有12条活性炭 转窑生产线，年产活性炭近2万吨。（三）林业生物质绿色平台化合物20树木提取物化学与工艺学平台化合物是指那些来源丰富、价格低廉、用途众多的 一类基本有机化合物，可以用其合成一系列具有巨大市 场和高附加价值的产品。在19世纪及20世纪初，有机化学工业的基础是煤化工，许多平 台化合物都来源于煤，如苯、乙炔、甲烷等。到了20世纪中叶以后，来自石油化工的平台化合物，如乙烯、丙烯、苯等，取代煤化工产品，成为平台化合物的主要提供者。伴随着21世纪的到来，资源短缺、环境恶化迫使寻找新 的有机化工原料、确立新的平台化合物、研究开发它

9、们 新的用途就成了摆在我们面前的重要任务。1、糖平台的研究和开发21树木提取物化学与工艺学糖平台(sugar platform)的目标是用化学和生物技术将 生物质分解成单糖组分，以廉价的糖开发燃油、化学品 和其它材料。目前主要研究的方向是先将粉碎生物质原料用稀酸进行 热化学处理，水解半纤维素至戊糖，然后将纤维素进行 酶水解制取己糖。所得到的糖除发酵制乙醇和糠醛外，还可制取高附加值的化学产品。水解后的木质素残渣除可作燃料外，将被用于研制木质 素衍生物产品，目前主要研究方向是木质素残渣碱降解，降解产物的催化加氢脱氧和加氢裂解制取燃油添加剂。美国西北太平洋国家实验室(PNNL)和国家再生 能源实验室

10、(NREL)已对可由戊糖和己糖生产的300种化合物，根据其生产和进一步加工高附加 值化合物的可行性进行了评估和筛选，提出了22树木提取物化学与工艺学30种候选平台化合物。从其中又筛选出12种最 有价值的平台化合物。1，4一丁二酸、富马酸、苹果酸、2，5一呋喃二酸、3一羟基丙酸、天冬氨酸、葡糖二酸、谷氨酸、衣糠 酸、乙酰丙酸、3一羟基丁内酯、甘油、山梨醇、木 糖醇或阿拉伯糖醇 我国目前有200余家糠醛厂，生产能 力超过30万吨。2004年产糠醛20余 万吨，占世界产量的三分之二以上，是世界上最大的糠醛生产和出口国。23树木提取物化学与工艺学 在木糖和木糖醇生产方面也已有多家 生产厂，具有丰富的生

11、产经验。以糠醛为原料生产糠醇、呋喃树脂、四氢 糠醇、四氢呋喃和聚四氢呋喃等一系列产 品均已工业化，已经有了成熟技术，在国 际上具有重要的地位。糠醛可以进行加成、氧化、还原、聚合等 多种反应，根据我国的实际情况，糠醛具 有成为新型绿色平台化合物的巨大潜力。24树木提取物化学与工艺学2、热化学平台的研究和开发25树木提取物化学与工艺学 热化学平台thermochemical platform目标是将生物质或生物提炼厂的生物质残渣 转化成热解油（生物油）和合成气。它们可直接作为燃油或产品使用，亦可进一 步精制成可替代现有的原油、汽油、柴油、天然气和高纯氢的燃油和产品。美国Shell公司利用生物工程技

12、术以木材 碎屑为原料生产液体燃料生物粗油。该产品热效率达70%90%。美国俄勒冈州以木材为原料生产石油，每 吨木材可产出300木质石油。英国采用液化技术，每吨木材可产出240木质石油、160沥青和159气态燃料。26树木提取物化学与工艺学27树木提取物化学与工艺学28树木提取物化学与工艺学二、非木质林产品29树木提取物化学与工艺学 主要利用存在于林产原料中的各种天 然有机产物。萜类化合物、植物多酚、生物碱、黄酮 类化合物、脂肪酸、多糖及其他天然化 合物，来生产松香、松节油、植物单宁，天然植物精油、生物活性物质、色素等 产品。（一）林业生物质分泌物30树木提取物化学与工艺学该类分泌物是由植物原料

13、直接分泌出 来的中、小分子化合物，大多是我国 特有的植物生物质资源，属绿色化学 品。松脂、生漆、树胶、虫胶、虫蜡 等世界松香年总产量约110万t，松节油 年总产量22万25万t。1、松脂产业31树木提取物化学与工艺学我国松树资源丰富，松树可采脂面积占1020，年可采脂量150万吨，实际产脂量50万 吨/年。主要产区广西、广东、云南、福建、江西等省 区。我国松香产业发展很快，从1950年产量0.8 万吨，到1980年增加至32.7万吨，超过美国，以后一直居世界第一位，占世界松香总产量 40。松香也是我国主要的出口商品，占世界 贸易量50。32树木提取物化学与工艺学松香主要用于肥皂、造纸、油漆、医

14、药等行业。随着使用部门发展需要和应用领域不断扩大，原料松香不能适应这些要求。当前全世界松香消费主要在胶粘剂及增粘树脂、油墨与涂料、造纸施胶剂、合成橡胶及电子、食品、医药等领域。松节油最早是作为溶剂使用，现在主要用于香 精香料、清洁剂、医药和合成树脂等方面。33树木提取物化学与工艺学2、生漆34树木提取物化学与工艺学2、生漆35树木提取物化学与工艺学3、紫胶36树木提取物化学与工艺学3、紫胶37树木提取物化学与工艺学（二）林业生物质提取物38树木提取物化学与工艺学主要以我国种类繁多的森林植物资源为研究对 象，采用植物化学和生物化工中的高新技术，提取、分离和纯化植物资源中的功能成分，形 成高附加值

15、产品，从而实现森林资源的高效利 用。天然保健品、生物农药的研究开发，植物提取 物中的生物活性功能成分的研究和开发利用已 成为目前该领域的研究热点和发展趋势，开发 药效植物提取物产品已被认为是世界上最有前 途、最有生气的朝阳产业之一。1、栲胶产业39树木提取物化学与工艺学从落叶松、毛杨梅、黑荆、五倍子等植物的皮、果中提 取天然类物质，通称为栲胶（植物单宁）。栲胶产量目前一直保持在2万多吨。近年来引种黑荆树 胂，以提高产品质量。除鞣革外，近年来植物单宁开辟了用途：取代间苯二酚制成胶，用于刨花板、胶合板和竹材板中。用作木材防腐剂，水处理絮凝剂及泥浆稀释剂等。植物单宁具有杀虫、收敛、抑制病毒、抗氧化等

16、作用。某些植物单宁如没食子单宁、鞣花单宁、及其衍生物具有抑制HIV病毒和肿瘤等作用，可以制成治疗抗心血管药物，抗菌增效 剂，还极有可能制成低毒的抗艾滋病药物。2、医药产业40树木提取物化学与工艺学据报道，国际市场药品总值约150亿美元，其中20即30亿美元为植物提取的药物，在“回归自然”要求日益 增长下，人们也愈来愈青睐天然药物。银杏叶内酯和黄酮是治疗心脑血管及哮喘的有效药物。银杏叶 年产值已达10亿元，每年出口银杏叶2000吨，内酯和黄酮提取 物10多吨。从红豆杉分离抗癌物质紫杉醇。从黄花蒿分离抗疟疾药物青蒿素等。开发绞股兰，提取总苷。从柠檬桉叶提取黄酮，沙棘果提取沙棘油，黄柏提取黄连素，喜树提取喜树碱等均已成功，并批量生产。2、医药产业41树木提取物化学与工艺学我国植物药主要出口美国，部分出口欧洲和亚 洲，每年植物提取药及其制剂销售额约为12亿 美元。美国植物药原料有75依赖进口，产品为原药材或 提取物，尤其是植物提取物以单味药为主；欧洲和亚洲为主的国际植物提取物市场约30亿美元；预计2020年国际植物提取物市场约120亿美元。3、香料产业42树木提取物化学与工艺学我国天然香料植物