[发明专利]植物材料制备糠醛并联产木质素和纤维乙醇的方法

权利要求书

1.一种以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）半纤维素水解制备戊糖：植物材料与酸水按质量比1:5～30的比例在戊糖水解罐中进行配料，升温至90℃～130℃并保温0.5～3小时，使半纤维水解，水解后进行渣液分离，得到糖渣和戊糖液，糖渣用于制备木质素和纤维素乙醇，戊糖液用于制备糠醛；所述酸水中酸的质量浓度为0.2%～6.0%；

（2）戊糖液预热：将上述得到的戊糖液升温至98℃～110℃，称为预热液，备用，准备喷射升温；

（3）喷射升温：上述预热液与饱和蒸汽或过热蒸汽混合，经高压喷射器喷射加热至150℃～190℃，得高温戊糖液，进入承压柱；

（4）脱水环化：承压柱内的高温戊糖液在酸催化下脱水环化生成糠醛，承压柱内温度控制在155℃～185℃，承压时间0.1～1小时，压力小于1兆帕，得到醛汽；

（5）醛汽闪蒸释压：上述得到的醛汽释压进入原液罐，或：作为步骤（6）蒸馏塔或步骤（1）戊糖水解罐或步骤（2）戊糖液升温的热源进行热交换，热交换后释压进入原液罐，醛汽释压后成为醛液，然后进入蒸馏塔；

（6）蒸馏：在蒸馏塔内，控制塔顶温度为95℃～110℃，在此条件下，醛水形成共沸物，从塔顶馏出的醛水混合气体进入釜顶分醛冷凝器冷凝成醛液，废酸水从蒸馏塔底排出；醛液进入分醛罐静置分层，得上层液和下层液，下层液为毛醛，放入毛醛罐中，上层液回流到蒸馏塔中再进行分离，或用于中和木质素，或作为步骤（1）中的原料；

（7）精馏：上述得到的毛醛在真空下精馏，控制温度在98℃～120℃，得到主馏分糠醛。

2.根据权利要求1所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：还包括以下步骤：

（8）步骤（1）中得到的糖渣，用质量浓度为0.5%～5%，温度在80℃～120℃的碱液洗脱木质素，得到脱木质素渣和木质素溶液，然后木质素溶液用步骤（6）中的废酸水或/和步骤（6）中的上层液或/和步骤（7）中的乙酸中和，中和后在沉淀池内木质素自然沉淀，即得到木质素；脱木质素渣通过纤维素酶酶解制备纤维素乙醇。

3.根据权利要求1或2所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，植物材料选自植物秸秆、树皮、竹子、玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣、糠麸皮。

4.根据权利要求1或2所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，酸水选自硫酸、乙酸溶液、硝酸溶液、盐酸、固体超强酸的水溶液。

5.根据权利要求1或2所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，升温是通过板式换热器与热源换热的方式升温的，热源选自醛汽、蒸汽、冷凝液。

6.根据权利要求1或2所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，酸催化过程中所用的催化剂为酸，酸选自固体颗粒超强酸、固体粉末超强酸或液体酸；固体酸固定于承压柱内，形成酸床；液体酸通过高压泵喷入。

7.根据权利要求6所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述固体颗粒超强酸、固体粉末超强酸选自SO₄^2-—ZrO₂—Al₂O₃、SO₄^2-—TiO₂—Al₂O₃或SO₄^2-—SnO₂—Al₂O₃等；所述液体酸选自硫酸、盐酸、硝酸或乙酸。

8.根据权利要求1或2所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述步骤（6）中，蒸馏塔的热源选自醛汽或蒸汽。

9.根据权利要求1或2所述的以植物材料为原料制备糠醛的方法，其特征在于：所述步骤（8）中，碱液选自氢氧化钠溶液、氨水或氢氧化钙溶液。