[发明专利]无污染生产糠醛、醋酸、活性炭节能新工艺

权利要求书

1.一种无污染生产糠醛、醋酸、活性炭节能新工艺包括以下步骤：

①独特的浸渍、挤压加酸方式提高水解釜糠醛产出率；首先玉米芯要进行粉碎颗粒粒度在1cm3左右，然后用8％浓度稀硫酸，与粉碎后的玉米芯充分浸渍和挤压两道工序使在热水浸渍条件下，开始30s内吸水速率极高(为表面吸附阶段)，15min后吸水速率降到较稳定的阶段，此时玉米芯吸水量可达到1∶1.9(料重∶水重)吸水速率大幅度下降，此时稀酸浸渍的水温控制在60℃以上，浸渍时间经过15min浸渍后物料木质部也开始松软，然后采用滚式挤压机完成挤压脱水，使脱水后的玉米芯料含湿量可达到1∶0.5(风干料重∶吸水量)进入挤压脱水(通过挤压，使表面吸附的酸液向木质部渗入，增大催化剂同物料的接触，以提高水解速率)并挤掉物料中多余的酸液，降低物料的含湿量，减少物料中液相含醛量，从而减少排渣时醛的损失，这样糠醛蒸出速率比传统混酸(加入方式为：将预先调制好的稀酸喷酒到不断翻拌的物料表面)料酸比1∶0.3-0.5，生产方法提高40％，水解时间由目前的5～6h，缩短到3～4h，(一般糠醛水解锅保持蒸汽压力588～686kPa、饱和蒸汽温度158℃、反应时间4～5h)，由于反应时间的减少，还可使糠醛氧化及树脂化的损失减少。

②蒸馏塔釜外加热节能措施；当浸渍、挤压料完成混酸后可进入蒸煮水解锅通入饱和蒸汽升压，待压力升到294kPa时排气一次，然后继续升压到588kPa，打开排醛气阀排醛气进入蒸馏塔前冷凝器以前，先进入釜外加热器做为热源进行热交换，加热蒸馏塔釜的液体，因为釜外加热器在楼下，塔前冷凝器在楼上有一个位差，所以醛汽不能全部被冷凝为液体，而是部分被冷凝，其量约为醛汽的1/4～1/5被冷凝的醛汽(原液)靠醛汽夹带送至塔前冷凝器，这样醛汽在进入塔前冷凝器前，部分热量已被利用及被冷却降低了温度，减轻了塔前冷凝器的负荷，节约了冷却水量，每小时约节水量为18t，而醛汽入蒸馏塔前进入冷凝嚣产生的冷凝液即为糠醛原液，总之蒸馏塔釜外加热就是将水解锅中出来的糠醛汽和蒸发的混合汽(俗称醛汽，通常压力约0.4～0.5MPa)做为蒸馏塔的加热热源。

③精馏粗糠醛醛泥的利用；由于粗糠醛原液中糠醛只占4％～6％，低沸点物(甲醇、丙酮、乙酸、乙醛)占5％～13％其它为水分，需通过蒸馏除去上述杂物和水分，蒸馏是在蒸馏塔中进行，杂质和水分在蒸馏过程中被冷凝、汽化而除去从而获得粗醛(毛醛)，因粗糠醛中仍含有一部分高沸点、低沸点杂物及水分，要用10％Na2CO3溶液中和毛醛中的酸使pH值超过7，然后去除上层的水分，静止片刻将毛醛投入精制釜中进行精制，根据糠醛沸点较高(161.7℃)精制糠醛要在真空条件下进行，首先蒸出的馏份是低沸点物质应单独收集贮存，釜底的是高馏份排弃的醛泥部分，通过在常温下将碱液(浓度50％)先加入反应釜中，然后在升温和搅拌的过程中，再加入苯酚，当物料反应温度达到90～95℃时，将醛泥残液加入反应釜中，并维持此温度5～6小时，然后继续升温到1小时左右将温度升到120℃停止加热，反应釜中液相温度可自行上升到123℃，在6分钟内使温度降至100～150℃，当温度继续下降至80～90℃时可保持反应30～60分钟，冷却到常温后lzx树脂产品即可产出应用。中间部份便是生产出的合格精制糠醛产品。

④利用糠醛生产过程中产生的废水生产乙酸；首先须将糠醛废水进行冷却至常温、除去废水中的油脂油和过滤出废水中对活性炭吸附剂有影响的杂质及悬浮物，使废水处理成黄色透明液体，然后选用活性炭(糠醛渣生产的活性炭)进行脱色、及吸附微量的糠醛、甲基糠醛及贴稀类、微量醇类、酮类、酯类等多种有机物后，使废水为无色透明液体透光率在90％以上、悬浮物脱除率＞96％，几乎不含铁离子，但2.5％醋酸含量不变也就是说活性炭对醋酸不产生吸附，所以醋酸的分离需进一步通过电渗析器分离浓缩，使排水中乙酸浓度＜0.02％，浓缩中乙酸的质量浓度达20％左右，通过电渗析浓缩的乙酸仍属稀酸，需进入液液萃取塔内，用合成的乙酸乙酯萃取其中的乙酸，萃取相入恒沸脱水塔，塔底得90％粗乙酸，塔顶馏出乙酸乙酯一乙酸一水三元恒沸物等，通过冷凝分层，上层酯层乙酸质量浓度＜0.1％，用作回流和去萃取塔充作萃取剂。由液液萃取塔所得乙酸浓度＜0.5％的萃余相和由恒沸脱水塔顶馏出物冷凝液的水层入溶剂回收塔，塔顶仍馏出三元恒沸物，冷凝后的水层回流入塔，塔底所排残水乙酸质量浓度＜0.5％再送至电渗析工艺，这样质量浓度90％的粗乙酸进入乙酸精制塔间歇操作，馏出99％成品为工业一级乙酸。

⑤蒸馏水解釜排渣采用汽液混合原理排压降噪声；蒸煮水解锅通入饱和蒸汽温度158℃、反应时间4h后升压，待压力升到294kPa时排气一次，继续升压到686kPa打开排醛气阀排完醛气后(糠醛气和蒸发的混合汽俗称醛汽，通常压力约0.4～0.5MPa)，开始对蒸馏水解釜内压力通过排汽阀进行排汽泄压水解塔内的压力，如排入大气中将产生尖锐刺耳的噪声并释出放大量的糠醛渣、醛气及水蒸汽对大气环境会造成严重的污染，所以对蒸馏水解釜释出放大量的糠醛渣、醛气及水蒸汽首先通过蒸汽混合器一级喷嘴喷出时，从第一级进水口吸入冷水，进行第一次混合，一次混合物从二级喷嘴喷出时，又从第二个进水口吸进冷水，最后通过第四个进水口吸进冷水进行四次混合，然后从排出口排出，这种四级喷射管结构使蒸汽和冷水能够均衡地吸入与混合可平静地输出糠醛渣和含醛液体，而含醛液体部分进入蒸馏塔用于生产糠醛。

⑥利用蒸馏水解釜产生的糠醛残渣生产活性炭；糠醛渣排放首先经过混合消音器形成混合液式糠醛渣通过脱水机脱水、微波干燥机干燥，使湿糠醛渣干燥至水分在5％以下，然后将糠醛渣中含有相当数量的砂石和灰渣等杂质进入分选机(离心风选式)去除后，进入炭化炉(电磁打火式)先在较低的温度下进行炭化，炭化的过程分为脱水和热解两个阶段，在此过程中由于产生大量水蒸气、CO、CO2和烷烃等易挥发组分，使炭粒收缩并紧密地结合在一起，当糠醛渣温度到达350℃时，废渣中的有机物开始大量分解温度达到400℃保持30分钟炭的相对含量不断增大，与此同时颗粒体积收缩强度不断提高，最终形成坚硬的炭粒，即完成炭化过程，与此同时糠醛废渣中的纤维素与木素等经过炭化于有机物发生脱水反应，并伴随c一O一C键断裂，H、O、CO。及烷烃等挥发性物质大量逸出，并释放出甲烷和乙烯等可燃回收气体，经过点燃后放出的热量足以补充该活化炉反应过程所需的热量，使活化炉中的温度保持在800～900℃之间，这样在不加外热的情况下产生循环热值，对活化炉活化剂采用水蒸气为活化介质使原料中的部分碳原子与水蒸气反应生成CO而逸出，造成炭中出现大量微孔而使之成为活性炭产品。

2.根据权利要求1所述的无污染生产糠醛、醋酸、活性炭节能新工艺，其特征在于：①糠醛生产原料玉米芯采用浸渍挤压。②蒸馏塔釜外加热。③蒸馏水解釜排渣采用汽液混合原理排压降噪声。④糠醛废水通过冷凝、除油、过滤、活性炭吸附、电渗析、萃取、精馏生产工业级醋酸。⑤糠醛废渣通过微波干燥、分选、炭化、活化、粉碎生产出工业级活性炭。⑥生产工业级的醋酸剩余的水之部分可直接回用生产循环用水，从而达到了无污染排放节能生产工艺，并且具有显著的经济效益和非常重要的社会效益。