申請日2015.10.23

　　公開(公告)日2015.12.30

　　IPC分類號C07D307/50

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種糠醛清潔生產(chǎn)流水線及其生產(chǎn)方法，具有：篩分、粉碎、配酸、水解、初餾、分離和精餾等工藝設(shè)施，另具有廢氣、廢水和廢渣的處理設(shè)施。水解是按0.18-0.2t/m3的裝料密度將混酸后的玉米芯裝入水解鍋，水解鍋中的蒸汽壓力為0.5-1.0MPa、蒸汽溫度為140-180℃;初餾塔中塔頂溫度為94-97℃，塔底溫度為98-108℃，塔頂排出含醛水汽，含醛水汽經(jīng)冷凝器冷凝變?yōu)橐后w進(jìn)入分醛罐中水醛分離，底部90%-93%左右的醛液自流到毛醛罐。該發(fā)明能夠用于玉米棒的大規(guī)模處理，對乙酸與水的分離效果能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　摘要附圖

　　權(quán)利要求書

　　1.一種糠醛清潔生產(chǎn)流水線，具有篩分、粉碎、配酸、水解、初餾、分離和精餾的工藝設(shè)施及其工藝步驟，其特征是：另具有廢氣、廢水和廢渣的后處理設(shè)施;

　　混酸工藝步驟中，是將濃硫酸配成2~6%的稀硫酸，和原料玉米芯均勻混合，原料與稀酸同時加完;

　　水解工藝步驟中：按0.18-0.2t/m3的裝料密度將混酸后的玉米芯裝入水解鍋，整個水解的時間為4-6小時，水解鍋中的蒸汽壓力為0.5-1.0MPa、蒸汽溫度為140-180℃，水解反應(yīng)后生成的毛醛氣共沸物由塔頂管道排出，水解渣從水解鍋底部排出進(jìn)行后處理;

　　初餾：從水解鍋出來的毛醛氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入初餾塔，在初餾塔底部用二次蒸汽加熱提濃，升高塔內(nèi)溫度，使糠醛和水共沸蒸發(fā)，保持塔頂溫度為94-97℃，塔底溫度為98-108℃，塔頂排出含醛水汽，含醛水汽經(jīng)冷凝器冷凝變?yōu)橐后w進(jìn)入分醛罐，利用比重不同，在分醛罐中水醛分離;底部的毛醛液自流到毛醛罐;

　　中和：毛醛液經(jīng)計量后再進(jìn)入中和罐，與配堿罐來的稀純堿水溶液在中和罐中攪拌中和，與毛醛液中的醋酸反應(yīng)生成醋酸鈉、水和二氧化碳，中和后再經(jīng)毛醛沉淀罐進(jìn)一步進(jìn)行水醛分離;

　　精餾：水醛分離后的二次醛液送入精餾塔，精餾塔內(nèi)壓力控制在負(fù)壓0.07-0.09MPa左右，同時控制塔內(nèi)溫度在105-110℃，塔頂溫度保持在95-100℃;在此條件下物料中的糠醛被蒸出，糠醛蒸汽經(jīng)冷凝后打入成品罐。

　　2.如權(quán)利要求1所述的糠醛清潔生產(chǎn)流水線水醛分離，其特征是：初餾塔中，首先通入蒸汽控制塔內(nèi)溫度在65-80℃，塔頂溫度保持在55-70℃，保持此溫度范圍的時間為整個初餾加熱時間的1/3-1/2。

　　3.如權(quán)利要求1所述的糠醛清潔生產(chǎn)流水線水醛分離，其特征是：分醛罐頂部含醛7%-10%左右的水溶液，回流到初餾塔進(jìn)行再蒸發(fā)。

　　4.如權(quán)利要求1或2所述的糠醛清潔生產(chǎn)流水線水醛分離，其特征是：初餾塔底部廢水送至污水處理工段進(jìn)行處理。

　　說明書

　　糠醛清潔生產(chǎn)流水線及其生產(chǎn)方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及用農(nóng)產(chǎn)品的廢棄物生產(chǎn)糠醛溶液的生產(chǎn)設(shè)備及其生產(chǎn)工藝流程。

　　背景技術(shù)

　　糠醛又名呋喃甲醛，是無色透明的液體，有杏仁樣的氣味，閃點(diǎn)60℃，熔點(diǎn)-36.5℃，沸點(diǎn)161.7℃。溶于熱水、乙醇、乙醚和苯，在空氣中氧化逐漸變?yōu)辄S色至棕褐色。

　　目前，我國的糠醛生產(chǎn)主要以玉米芯為原料，以硫酸為催化劑，一步法進(jìn)行生產(chǎn)�？啡┥�產(chǎn)采用加壓水解生產(chǎn)工藝，主要過程包括：清洗、原料粉碎、混酸、水解、冷凝、初餾、分離和精餾等。

　　但是，出產(chǎn)率和三廢處理等有待提高。

　　水解主要反應(yīng)方程式如下：

　　專利申請?zhí)枮?009100102714的一種糠醛生產(chǎn)與污水 、廢渣、廢氣處理一體化工藝，適用于糠醛生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能及三廢處理改造。其特征是采用石灰石和白云石中和糠醛廢水，使醋酸轉(zhuǎn)化為醋酸鈣鎂，然后與水解鍋產(chǎn)生的高溫醛汽換熱，再進(jìn)入蒸發(fā)器;廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫水蒸氣進(jìn)入水解鍋?zhàn)鳛榉磻?yīng)介質(zhì)，剩余濃縮液脫色后提取醋酸鈣鎂鹽，殘液用于煙氣脫硫、脫硝。高溫醛渣經(jīng)低壓自熱蒸發(fā)回收糠醛后，再經(jīng)低溫干燥使醛渣含水率降至20%以下。該發(fā)明的三廢雖有較好處理，但是使用的輔助原料較多，成本較高，廢水的后處理較麻煩。

　　專利申請?zhí)枮?012100966677的發(fā)明公開了一種用玉米芯制取糠醛的生產(chǎn)方法，其步驟為，首先玉米芯粉碎和稀硫酸混合，然后經(jīng)過水解處理，得到的糠醛蒸汽經(jīng)過中和然后進(jìn)行除雜工序，再經(jīng)過反復(fù)多次的蒸餾，把糠醛蒸汽收入冷凝器的收集器中，然后把得到的粗糠醛再次經(jīng)過中和處理，然后用減壓蒸餾法或者水蒸氣蒸餾法進(jìn)行精制得到最終的糠醛制品。該發(fā)明對處理工藝參數(shù)公開不充分，難以指導(dǎo)實(shí)踐，廢水回收利用欠佳。

　　專利申請?zhí)枮?011101067039的發(fā)明涉及一種以玉米芯為原料制備糠醛的方法。所述方法包括以下步驟：1)將玉米芯粉碎后，與濃度為0.1～0.5wt%的硫酸溶液混合均勻;2)將步驟1)中的混合物加熱，加入添加劑酚類和芳胺類阻聚劑，攪拌混合均勻;其中添加劑的加入量占玉米芯總質(zhì)量0.05～0.5%;3)在玉米芯水解反應(yīng)釜中發(fā)生水解反應(yīng)生成糠醛，所述反應(yīng)釜的中部設(shè)有金屬絲隔板，將步驟2)中的含添加劑的混合物加入到玉米芯水解反應(yīng)釜中的金屬絲隔板上，水解溫度為150～190℃，水氣化后上升，與混合物接觸，發(fā)生水解反應(yīng)，氣態(tài)的水解產(chǎn)物糠醛逸出，得到糠醛冷凝液。該發(fā)明的成品中含有其它添加劑帶來的副產(chǎn)物。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　發(fā)明目的：

　　本發(fā)明提供一種反應(yīng)產(chǎn)物純度高、三廢排放少的糠醛清潔生產(chǎn)流水線及其生產(chǎn)方法。

　　技術(shù)方案：

　　本發(fā)明提供的糠醛清潔生產(chǎn)流水線及其生產(chǎn)方法，具有：篩分、粉碎、配酸、水解、初餾、分離和精餾等工藝設(shè)施及其工藝步驟，另具有廢氣、廢水和廢渣的處理設(shè)施。優(yōu)選具有自控裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)全系統(tǒng)的自動化控制生產(chǎn)過程。

　　其中，

　　篩分：玉米芯難免混有泥沙等雜物，篩分過程中分離出灰塵雜質(zhì)。

　　粉碎及裝料：玉米芯通過螺旋給料機(jī)運(yùn)到破碎工段，粉碎后的玉米芯粒度約10-20mm，碎料風(fēng)送至封閉的料倉。

　　混酸：將濃硫酸配成2~6%(優(yōu)選2-4%，對降解效果更好)的稀硫酸，經(jīng)閥門調(diào)節(jié)計量后加到拌酸機(jī)中，和原料均勻混合，做到原料與稀酸同時加完。

　　水解：由玉米芯中富含的多縮戊糖產(chǎn)生木糖，木糖經(jīng)脫水后生成糠醛。水解在水解鍋中進(jìn)行，按0.18-0.2t/m3的裝料密度將混酸后的玉米芯裝入水解鍋，蓋上鍋蓋，旋緊后送蒸汽進(jìn)入罐底蒸汽室，開始升溫加壓，整個水解的時間約為4-6小時，水解鍋中的蒸汽壓力為0.5-1.0MPa(優(yōu)選0.6-0.8MPa)、蒸汽溫度為140-180℃(優(yōu)選160-175℃)，此時玉米芯水解的效率最高、水解的出產(chǎn)率最好。反應(yīng)后生成的毛醛氣共沸物由塔頂管道排出(此時糠醛含量5%左右)，水解渣從水解鍋底部排掉。

　　初餾：從水解鍋出來的毛醛氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入初餾塔，在初餾塔底部用二次蒸汽加熱提濃，(首先通入蒸汽控制塔內(nèi)溫度在65-80℃，塔頂溫度保持在55-70℃，保持此溫度范圍的時間為整個初餾加熱時間的1/3-1/2，緩慢加熱使得水分與糠醛分離過程減緩，有效組分流失減少)。繼續(xù)對醛液蒸餾，升高塔內(nèi)溫度，使糠醛和水共沸蒸發(fā)，保持塔頂溫度為94-97℃，塔底溫度為98-108℃，塔頂排出含醛水汽，含醛水汽經(jīng)冷凝器冷凝變?yōu)橐后w進(jìn)入分醛罐，利用比重不同(水=1、糠醛=1.16)，在分醛罐中水醛分離，分醛罐頂部含醛7%-10%左右的水溶液，回流到初餾塔進(jìn)行再蒸發(fā)。底部90%-93%左右的醛液自流到毛醛罐。初餾塔底部廢水送至污水處理工段進(jìn)行處理。

　　中和：毛醛經(jīng)計量后進(jìn)入中和罐，與配堿罐來的稀純堿水溶液在中和罐中攪拌中和，與毛醛中的醋酸反應(yīng)生成醋酸鈉、水和二氧化碳，中和后經(jīng)毛醛沉淀罐進(jìn)一步進(jìn)行水醛分離，保證大部分水分盡快分離排出，水醛分離后的二次醛液再從塔底部排出去精餾塔。

　　精餾：精餾塔內(nèi)壓力控制在負(fù)壓0.07-0.09MPa左右，同時控制塔內(nèi)溫度在105-110℃，塔頂溫度保持在95-100℃。在此條件下物料中的糠醛被蒸出，糠醛蒸汽經(jīng)冷凝后得到濃度99%以上的糠醛成品，打入成品罐。

　　精制塔底部的醛泥(主要為甲酸納、醋酸鈉和少量水)另行回收處理。

　　有益效果：

　　該發(fā)明能夠用于玉米棒的大規(guī)模處理，水解、初餾、脫水、精餾的時間、溫度和壓力設(shè)置合理，所得成品糠醛的純度高，出產(chǎn)率高。水汽資源充分利用，能耗較低，廢水、廢氣、廢渣符合環(huán)保要求。

　　經(jīng)GC檢測，Sn-ZSM-5沸石分子篩膜對乙酸/水的分離效果完全達(dá)到了國際先進(jìn)水平，說明Sn-ZSM-5沸石分子篩膜應(yīng)用在滲透蒸發(fā)回收糠醛廢水中乙酸的應(yīng)用中是可行的，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

　　附圖說明

　　圖1是本發(fā)明的一個工藝流程圖。

　　具體實(shí)施方式

　　如附圖1所示的糠醛清潔生產(chǎn)流水線，具有篩分、粉碎、配酸、水解、初餾、分離和精餾的工藝設(shè)施，另具有廢氣、廢水和廢渣的后處理設(shè)施。

　　混酸工藝步驟中，是將濃硫酸配成3~5%的稀硫酸，和原料玉米芯均勻混合，原料與稀酸同時加完;

　　水解工藝步驟中：按0.18-0.2t/m3的裝料密度將混酸后的玉米芯裝入水解鍋，整個水解的時間為4-6小時，水解鍋中的蒸汽壓力為0.5-1.0MPa、蒸汽溫度為150-170℃，水解反應(yīng)后生成的毛醛氣共沸物由塔頂管道排出，水解渣從水解鍋底部排出進(jìn)行后處理。

　　初餾：從水解鍋出來的毛醛氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入初餾塔，在初餾塔底部用二次蒸汽加熱提濃，首先通入蒸汽控制塔內(nèi)溫度在70-80℃，塔頂溫度保持在60-70℃。頂部含醛7%-10%左右的水溶液，回流到初餾塔進(jìn)行再蒸發(fā)。然后，繼續(xù)升高塔內(nèi)溫度，使糠醛和水共沸蒸發(fā)，保持塔頂溫度為94-97℃，塔底溫度為98-108℃，塔頂排出含醛水汽，含醛水汽經(jīng)冷凝器冷凝變?yōu)橐后w進(jìn)入分醛罐，利用比重不同，在分醛罐中水醛分離;底部的毛醛液自流到毛醛罐。

　　中和：毛醛液經(jīng)計量后再進(jìn)入中和罐，與配堿罐來的稀純堿水溶液在中和罐中攪拌中和，與毛醛液中的醋酸反應(yīng)生成醋酸鈉、水和二氧化碳，中和后再經(jīng)毛醛沉淀罐進(jìn)一步進(jìn)行水醛分離。

　　精餾：水醛分離后的二次醛液送入精餾塔，精餾塔內(nèi)壓力控制在負(fù)壓0.07-0.09MPa左右，同時控制塔內(nèi)溫度在105-110℃，塔頂溫度保持在95-100℃;在此條件下物料中的糠醛被蒸出，糠醛蒸汽經(jīng)冷凝后打入成品罐。