[发明专利]农林废弃物制备糠醛的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及糠醛生产领域，具体地说是一种农林废弃物通过两步法制备糠醛的系统和方法。

背景技术

糠醛，又名呋喃甲醛，其呋喃环上有两个双键和一个醛基的独特化学结构，使得糠醛可以发生氧化、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秸秆类物质为原料生产的，秸秆类物质是主要的农林废弃物，由纤维素、半纤维素、木质素以4∶3∶3的近似比例构成。其生产原理为植物纤维中的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

目前世界上生产糠醛的方法分为“一步法”和“两步法”，所谓一步法是指上述两步反应在一个反应器中进行，即戊聚糖水解和戊糖脱水是同时进行的；而所谓两步法是指上述两步反应在不同的反应器中进行，即戊聚糖水解和戊糖脱水是分步进行的。一步法存在着糠醛收率低，蒸汽消耗量大，原料得不到充分利用，产生大量废渣、废水等一系列缺点；较之一步法，两步法能一定程度上克服一步法存在的上述缺点。而且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，但两步法生产中仍然存在着排出大量废水的问题，而废水问题是制约糠醛工业发展的主要问题。

现有技术中，英国专利GB850367公开了一种植物性物质的处理方法，具体是由植物性物质生产糠醛的方法，其工艺流程及装置如下：将水解釜内壁上的填料篮中装满原料后，通入蒸汽对水解釜进行加热，然后通过喷淋管向原料喷淋酸液，水解产生的含有戊糖、糠醛的混合液经过收集器、蒸发装置进入蒸馏塔，其中部分戊糖溶液从蒸发器、蒸馏塔底部通过中间体收集器进入反应罐；在蒸馏塔中含有戊糖的水溶液、粗糠醛、废酸液经过分离分别从所述蒸馏塔的不同位置排出，其中所述含有戊糖的水溶液和废酸液经过相应接收器进入收集器中，通过调整浓度和pH值后送入所述反应釜中的喷淋管，通过喷淋管的喷淋参与水解反应，所述粗糠醛与反应罐中产生的粗糠醛合并后进入糠醛精制过程。

该专利中公开的处理植物性物质生产糠醛的方法，从形式上看为两步法，即植物性物质的水解和戊糖的脱水在不同的反应器中进行，但实际上在第一步水解时已经产生了较多的糠醛，这就意味着植物性物质水解时的温度和压力高，水解程度深，破坏了水解后固体原料中的纤维素和木质素，即该两步法是不成熟、不完整的两步法。除此之外，该专利中公开的技术方案还存在以下缺点：(1)仅采用一个反应罐进行戊糖的脱水反应，戊糖转化不完全，进而使得糠醛的转化率也相对较低；(2)糠醛生产过程中的酸液及含有戊糖的水溶液经过调节pH值和浓度后，被送回至水解釜中参与反应，由此充分说明经过水解、脱水等步骤后还有未反应的戊糖，因此戊糖转化不充分；(3)在该专利文献中公开了催化剂即挥发性有机酸的循环，然而所述有机酸的循环只是在植物性物质水解过程中酸的循环，在戊糖脱水过程中却添加了新的无机酸即硫酸作为脱水反应的催化剂，在该专利文献中对反应后硫酸及废水的处理并没有提及，因此该专利中并非所有酸和废水都得到循环利用；(4)该专利通过在水解釜底部设置筛子实现渣液分离，这种方法不能实现固体物质的进一步精细化。

发明内容

为此，本发明的首要目的在于提供一种完整的糠醛得率高的利用农林废弃物制备糠醛的系统和方法。

本发明的另一个目的在于提供一种废水零排放的利用农林废弃物制备糠醛的系统和方法。

本发明的第三个目的在于提供一种能耗低的利用农林废弃物制备糠醛的系统和方法。

本发明的第四个目的在于提供一种所产废渣中纤维素含量高的农林废弃物制备糠醛的系统和方法。

为达到上述目的，本发明的采用的技术方案如下：

一种两步法农林废弃物制备糠醛的系统，所述系统包括：

水解系统，进一步包括N级相互串联的水解单元，N为整数且N≥2，

对所述农林废弃物进行水解并生成含有戊糖的水解酸液；