戊糖溶液制备糠醛的系统和方法技术方案

一种由戊糖溶液制备糠醛的系统，所述制备糠醛的系统包括脱水单元和蒸馏单元，所述脱水单元对所述戊糖溶液进行脱水，所述蒸馏单元对脱水后生成的醛液进行蒸馏生成粗醛，所述脱水单元包括至少二级相互串联的脱水反应器。该系统解决了现有糠醛生产工艺中糠醛得率低、能耗大和污染严重的技术问题。特别适用于糠醛制备方法中的第二步工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种戊糖溶液制备糠醛的技术。具体地说是一种多级脱 水反应器串联制备糠醛的系统和方法。
技术介绍
糠醛，又名呋喃曱醛，它有呋喃环上的两个双键和一个醛基，这种 独特的化学结构，可以使其发生氧化、氢化、氯化、硝化及缩合等反应， 生成^f艮多化工产品，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植物纤维，如玉米芯，玉米秸秆，蹈草，甘 蔗渣，棉籽壳，稻壳等为原料生产的，其原理为植物纤维中戊聚糖首先 被水解成戊糖，然后戊糖脱水生成糠醛，即目前世界上糠醛的生产工艺方法主要分为一步法和二步法。 一步法是聚戊糖水解和戊糖脱水生成糠醛两步反应在同 一个反应器内 一次完成；一 步法存在的主要缺点是蒸汽消耗量大，糠醛收率低(《5%)，产生大量的 废液废渣等。两步法是原料中的聚戊糖水解成戊糖及戊糖脱水生成糠醛的 过程是在至少两个不同的反应器内完成的；较之一步法，两步法克服了现<formula>formula see original document page 5</formula>有糠醛生产原料转化率低、产生工艺废水难以治理、糠醛渣利用^f介值低等 难题。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。但是二步法往往工艺流程相对复杂，先期投入大， 脱水工艺条件不十分成熟，目前普及起来存在诸多困难。制取糠醛的方法和从含有戊糖的亚辟u酸氢盐废液中制取糠醛和液体燃料的方法，都采用了一次脱水，专利号为US4533743的专利中将醛汽冷凝后 分离得到的含有戊糖的溶液返回到脱水反应器再进一步反应，需要大量的 蒸汽同时生成的醛汽的浓度也比较低，而且该专利技术只将蒸馏塔底的液 体经热交换后作为溶剂返回到分相器，没有处理其他阶段产生的废水；专 利号为US2766176的专利由于脱水只进行了一次，而且为了提高生成的醛 汽中糠醛的含量，在脱水反应后还专门设置一个浓缩装置对生成的醛汽进 行浓缩，这样就需要消耗更多的蒸汽，而且直接从脱水反应器出来的醛汽 中糠醛含量低，并且该专利技术根本没有提及对各阶段废水的处理，所以 整个制备过程中会产生大量的废液。因此，在糠醛生产两步法中的第二步即戊糖脱水生成糠醛的现有技术 中还存在很多需要改进的问题。
技术实现思路
为此，本专利技术的首要目的在于提供一种高出醛率的制备糠醛的系 统和方法。本专利技术的另 一 目的在于提供一种能耗低的制备糠酪的系统和方法。本专利技术的再一个目的是实现制备糠醛系统中废水的零排放。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下一种由戊糖溶液制备糠醛的系统，所述糠醛制备系统包括脱水单元 和蒸馏单元，所述脱水单元对所述戊糖溶液进行脱水，所述蒸馏单元对 脱水后生成的糠醛进行蒸馏，所述脱水单元包括至少二级相互串联的脱 水反应器。每一级脱水反应器上部至少设有一个醛汽出口 、 一个蒸汽入口和一 个戊糖溶液入口，下部至少设有一个废液出口；下一级的戊糖溶液入口连接上一级的废液出口，下一级的醛汽出口连接上一级的蒸汽入口；最 后一级脱水反应器的蒸汽入口连接加热装置的蒸汽出口 。第 一级脱水反应器的戊糖溶液入口为原料入口 ，第 一级脱水反应器 的醛汽出口连接到所述蒸馏单元；最后一级脱水反应器的废液出口连接 到植物纤维水解成戊糖溶液的水解系统。所述相互串联的二级脱水反应器之间设置有位差。所述相互串耳关的二级脱水反应器中上一级的废液出口高于下一级的 戊糖溶液入口 。所述加热装置为一个向最后一级脱水反应器提供蒸汽的脱水再沸器。所述蒸馏单元设置有一个降温降压装置。 所述至少二级脱水反应器为2-5级。所述的第 一级脱水反应器的戊糖溶液入口加入的戊糖溶液包括水解 系统中水解得到的戊糖溶液、木糖生产工艺中的水解液、含有戊糖的废 液、木糖生产工艺中产生的木糖母液以及纤维素发酵时产生的含有戊糖 的发酵液中的一种或者几种。所述蒸馏单元包括一个蒸馏塔、以及与所述蒸馏塔塔顶依次连接的 一个冷凝器和一个常压分相器，所述蒸馏^^产生的醛汽输送到所述冷凝 器，所述蒸馏塔底得到的糠醛废水输送到所述植物纤维水解成戊糖溶液 的水解系统，所述冷凝器将所述醛汽冷凝为醛液并输送到所述常压分相器中，分离得到醛相及水相，所述水相返回到所述蒸馏塔继续蒸馏。本专利技术的另 一技术方案如下一种由戊糖溶液制备糠醛的方法，先在脱水单元对戊糖溶液进行脱 水再将生成的糠醛在蒸馏单元蒸馏出来，所述脱水步骤至少包括二级脱 水反应步骤。所述蒸馏单元还包括一个降温降压装置，在对所述第一级脱水反应 产生的醛汽进行蒸馏前先对所述醛汽进行降温降压。每一级脱水反应步骤的溶液来自上一级的废液，每一级脱水反应步骤由来自下一级的醛汽提供热量；第一级脱水反应所需的戊糖溶液为新 加入的戊糖溶液，第一级脱水反应产生的醛汽通过降温降压装置成为液 体后被送到所述蒸馏塔；最后一级脱水反应步骤由外部加热装置直接供 热，最后一级脱水反应产生的废液送回到所述植物纤维水解成戊糖溶液 的水解系统作为水解催化剂使用。所述相互串联的二级脱7JC反应器之间设置有位差。所述相互串联的二级脱水反应器中上一级的废液出口高于下一级的 戊糖溶液入口。所述外部加热装置为一个与所述最后一级脱水反应器相连接的脱水 再沸器。所述第一级脱水反应新加入的戊糖溶液包括植物纤维在水解系统中 水解得到的戊糖溶液、木糖生产工艺中的水解液、含有戊糖的废液、木 糖生产工艺中产生的木糖母液以及纤维素发酵时产生的含有戊糖的发酵 液中的一种或者几种。对所述第 一级脱水反应产生的酪汽进行蒸馏，所述蒸镏塔底得到的 糠醛废水送回到所述水解系统作为水解催化剂使用；对蒸馏所产生的醛 汽进行冷凝，再对冷凝得到的粗醛进行常压分相，分离得到醛相及水相， 所述醛相为本专利技术的最终产品，所述水相返回到所述蒸馏塔继续蒸馏。本专利技术与现有技术方案相比具有以下优点1 、 先对戊糖溶液进行脱水再将其中的糠醛成分蒸馏出来，且通过 至少两个脱水反应器对戊糖溶液进行脱水，能使未反应完全的 戊糖溶液充分反应，提高了最后一级脱水反应器中糠醛的浓 度，从而提高了糠醛的产率；2、 蒸汽消耗量少，节约成本；3、 脱水和蒸馏步骤产生的含有催化剂的废水均可以被送回至植 物纤维水解成戊糖溶液的水解系统中，实现了废水的零排放， 从根本上彻底解决糠醛制备中的废水问题。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体 实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图l是本专利技术一个实施例，由两级脱水反应器串联制备糠醛的装置图。图中附图标记表示为1为脱水再沸器，2为第二级脱水反应器，3 为第一级脱7jc反应器，4为换热装置，5为糠醛蒸馏塔，6为粗醛冷凝器， 7为常压分相器，8为醛汽冷凝器。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述，但应当说明的是， 这些实施例仅用于说明本专利技术的系统和方法，而并不能将本专利技术的范围局 限于此。由前述介绍可知，在两步法糠醛生产的第一步中，农林废弃物在水解 系统被水解为戊糖溶液，而本专利技术则涉及糠醛生产的第二步，即要解决的 就是将该戊糖溶液制备成为糠醛。本专利技术的系统和方法主要原理就是在戊糖溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由戊糖溶液制备糠醛的系统，其特征是：所述糠醛制备系统包括脱水单元和蒸馏单元，所述脱水单元对所述戊糖溶液进行脱水，所述蒸馏单元对脱水后生成的糠醛进行蒸馏，所述脱水单元包括至少二级相互串联的脱水反应器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏丙栋，孟凡超，孟海波，江成真，马军强，高绍丰，唐一林，
申请(专利权)人：济南圣泉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]