[发明专利]戊糖溶液制备糠醛的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种戊糖溶液制备糠醛的技术。具体地说是一种多级脱水反应器串联制备糠醛的系统和方法。

背景技术

糠醛，又名呋喃甲醛，它有呋喃环上的两个双键和一个醛基，这种独特的化学结构，可以使其发生氧化、氢化、氯化、硝化及缩合等反应，生成很多化工产品，所以被广泛地应用于农药、医药、石化、食品添加剂、铸造等多个生产领域。

糠醛是以富含戊聚糖的植物纤维，如玉米芯，玉米秸秆，蹈草，甘蔗渣，棉籽壳，稻壳等为原料生产的，其原理为植物纤维中戊聚糖首先被水解成戊糖，然后戊糖脱水生成糠醛，即

戊聚糖             戊糖

戊糖       糠醛

目前世界上糠醛的生产工艺方法主要分为一步法和二步法。一步法是聚戊糖水解和戊糖脱水生成糠醛两步反应在同一个反应器内一次完成；一步法存在的主要缺点是蒸汽消耗量大，糠醛收率低(≤55％)，产生大量的废液废渣等。两步法是原料中的聚戊糖水解成戊糖及戊糖脱水生成糠醛的过程是在至少两个不同的反应器内完成的；较之一步法，两步法克服了现有糠醛生产原料转化率低、产生工艺废水难以治理、糠醛渣利用价值低等难题。随着糠醛工业的发展，以及原料综合利用要求的提高，发展两步法糠醛生产工艺，分离原料中的纤维素和半纤维素并分别加以利用，是糠醛工业的必然发展趋势。但是二步法往往工艺流程相对复杂，先期投入大，脱水工艺条件不十分成熟，目前普及起来存在诸多困难。

如在专利号为US4533743和US2768176的专利分别公开了从戊糖溶液制取糠醛的方法和从含有戊糖的亚硫酸氢盐废液中制取糠醛和液体燃料的方法，都采用了一次脱水，专利号为US4533743的专利中将醛汽冷凝后分离得到的含有戊糖的溶液返回到脱水反应器再进一步反应，需要大量的蒸汽同时生成的醛汽的浓度也比较低，而且该专利技术只将蒸馏塔底的液体经热交换后作为溶剂返回到分相器，没有处理其他阶段产生的废水；专利号为US2766176的专利由于脱水只进行了一次，而且为了提高生成的醛汽中糠醛的含量，在脱水反应后还专门设置一个浓缩装置对生成的醛汽进行浓缩，这样就需要消耗更多的蒸汽，而且直接从脱水反应器出来的醛汽中糠醛含量低，并且该专利技术根本没有提及对各阶段废水的处理，所以整个制备过程中会产生大量的废液。

因此，在糠醛生产两步法中的第二步即戊糖脱水生成糠醛的现有技术中还存在很多需要改进的问题。

发明内容

为此，本发明的首要目的在于提供一种高出醛率的制备糠醛的系统和方法。

本发明的另一目的在于提供一种能耗低的制备糠醛的系统和方法。

本发明的再一个目的是实现制备糠醛系统中废水的零排放。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种由戊糖溶液制备糠醛的系统，所述糠醛制备系统包括脱水单元和蒸馏单元，所述脱水单元对所述戊糖溶液进行脱水，所述蒸馏单元对脱水后生成的糠醛进行蒸馏，所述脱水单元包括至少二级相互串联的脱水反应器。

每一级脱水反应器上部至少设有一个醛汽出口、一个蒸汽入口和一个戊糖溶液入口，下部至少设有一个废液出口；下一级的戊糖溶液入口连接上一级的废液出口，下一级的醛汽出口连接上一级的蒸汽入口；最后一级脱水反应器的蒸汽入口连接加热装置的蒸汽出口。

第一级脱水反应器的戊糖溶液入口为原料入口，第一级脱水反应器的醛汽出口连接到所述蒸馏单元；最后一级脱水反应器的废液出口连接到植物纤维水解成戊糖溶液的水解系统。

所述相互串联的二级脱水反应器之间设置有位差。

所述相互串联的二级脱水反应器中上一级的废液出口高于下一级的戊糖溶液入口。

所述加热装置为一个向最后一级脱水反应器提供蒸汽的脱水再沸器。

所述蒸馏单元设置有一个降温降压装置。

所述至少二级脱水反应器为2-5级。

所述的第一级脱水反应器的戊糖溶液入口加入的戊糖溶液包括水解系统中水解得到的戊糖溶液、木糖生产工艺中的水解液、含有戊糖的废液、木糖生产工艺中产生的木糖母液以及纤维素发酵时产生的含有戊糖的发酵液中的一种或者几种。