[发明专利]一种连续化制备糠醛的方法

说明书

本发明公开了一种连续化制备糠醛的方法，利用连续化制备糠醛的反应装置制备糠醛，包括如下步骤：(1)将生物质预处理水解液由储料罐泵入水解塔中，经酸催化剂催化反应生成糠醛,水解塔内反应液体积为水解塔体积的1/3‑2/3；(2)水解塔内的反应温度为150～180℃，反应压力为0.3～0.8MPa，酸浓度为1～3％，控制水解塔内达到反应动态平衡；(3)步骤(2)中水解塔中得到的糠醛蒸汽依次经过冷凝罐、初馏塔、萃取塔、精馏塔，得到的得到精制的糠醛产品；(4)步骤(3)中冷凝罐中的蒸汽，经过加压，再进入反应器中供热。本发明采用分级冷凝策略，提高了醛液的浓度，同时初段冷凝后的蒸汽压缩回用，减少蒸汽消耗，降低成本。

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及从秸秆处理的半纤维素溶液经连续化水解、精馏制备糠醛的方法。

背景技术

糠醛又名呋喃甲醛(C₅H₄O₂)，相对分子质量为96.08，糠醛是一种重要的有机化工原料，广泛应用于石油，钢材，制药，精细化工品等方面。糠醛主要通过半纤维素水解得到的戊糖液经过脱水环化制备得到。中国是糠醛生产大国，规模化生产达到50万吨/年，其中20％用来出口。其中糠醛作为一种重要的有机化工原料，主要用来制备糠醇,糠醇是制备呋喃树脂的主要原料，除此之外，糠醛还是制备糠酸，呋喃，甲基呋喃，甲基四氢呋喃，乙酰丙醇的主要原料，这些精细化学品可以用来制备香料，杀菌剂，防腐剂，抗艾滋药，燃料添加剂，尼龙，橡胶等产品，在各领域都可以得到有效的利用。

近年来国内外工业上应用较广的制备糠醛的工艺有Quaker Oats工艺，Agrifuran工艺，Petrole-Chemie工艺，Escher Wyss工艺和Rosenlew工艺。Quaker Oats工艺以3％-6％的硫酸为催化剂，以蔗渣，玉米芯等为原料，在球形蒸煮罐中蒸煮，反应温度153℃，蒸煮6-8小时，反应过程中从罐底的蒸气阀门连续通入蒸气将生成的糠醛带出，然后醛汽进入汽提塔精馏。Agrifuran工艺采用浆料代替松散的物料，硫酸的加入量降低到1％，并用多个反应器串联降低蒸汽的使用量。Petrole-Chemie工艺采用磷酸或者过磷酸钙用作催化剂，废渣用于生产磷肥。Escher Wyss工艺采用连续式操作工艺在流化床中以硫酸为催化剂在170℃下保持45min反应。Rosenlew工艺采用逆流操作模式，原料从反应器底部进入，过热蒸汽从反应器底部进入，逆流反应过程中，糠醛随蒸气排出。

目前生产糠醛的技术主要是一步法酸催化玉米芯水解技术，通过汽提的方式将玉米芯水解得到的糠醛从反应体系中分离出来，再经过精馏精制得到纯品糠醛，该技术糠醛的理论收率在55％左右，但玉米芯中的纤维素伴随着水解产生甲酸，乙酸等副产物影响糠醛的纯度，使得精馏成本较高。另外每生产1吨糠醛需要消耗8吨玉米芯，20吨高品质的蒸汽，同时产生12吨糠醛渣，20吨废水，其中糠醛渣一部分燃烧产生的热量回用，剩余的作为固废填埋。其中不论是产生的废水，废渣或者是燃烧产生的二氧化硫都严重污染着环境。

连续化水解半纤维素制备糠醛技术是在之前一步法酸催化基础上改进的方案。通过对生物质预处理后的水解液进行综合利用，将得到的半纤维素溶液经泵打入反应塔中，160℃下在2％左右的酸催化剂催化下，木聚糖水解并脱水环化成糠醛，然后糠醛伴随着加热的水蒸汽从排气口排出，经换热器冷凝得到醛液，再经过精馏精制得到纯品糠醛。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连续化制备糠醛的方法，包括连续进料，连续精馏，控制反应速率，控制反应塔内压力，保护环境，节约成本的方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

.一种连续化制备糠醛的方法，利用连续化制备糠醛的反应装置制备糠醛，包括如下步骤：