串联连续水解制备戊糖溶液的系统和方法技术方案

一种串联连续水解制备戊糖溶液的系统，对农林废弃物水解制取戊糖溶液，其特征是：所述系统包括Ｎ级相互串联的水解单元，Ｎ为整数且Ｎ≥２，每一级水解单元分别包括相互串联的一个水解装置和一个固液分离装置，对所述农林废弃物进行水解并对水解后的固液混合物进行固液分离生成含有戊糖的水解酸液和固体物。采用上述系统可以使得整个工艺实现自动化，而且农林废弃物的转化率高、得到的戊糖溶液浓度高，最终得到的固体料是制备乙醇的原料纤维素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用农林废弃物生产戊糖溶液的技术，尤其是一种串联连续水解 制备戊糖溶液的系统和方法。技术背景糠醛，又名呋喃曱醛，它有呋喃环上的两个双4建和一个醛基，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，生成很 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 朵糖的植物纤维，如玉米芯，玉米秸秆，稻草，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，然后戊糖脱水生成槺醛，即(C5H804) n + nH20- nC5H10O5戊聚糖 戊糖 H+C5H1G05- C5H402+ 3H20戊糖 糠醛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。 一步法是戊聚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(^55%)，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、糠醛渣利用价值低等难题。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，是槺醛工业的必然发展趋势。 但是现有技术的二步法生产糠醛中的第一步即戊聚糖水解生成戊糖溶液工 艺，却存在物料处理量小，整个水解工艺不能实现自动化生产，最终得到的 固体渣中的纤维素和半纤维素被破坏严重等问题。如在公开号为CN1515578A的专利技术专利公开了 一种从农作物秸秆中提取木 糖及木糖醇的水解方法，该方法的水解处理是在3-4个串联的立式水解罐中 依次进行，经洗涤后的固体物料先加入到初级水解罐，再依次转运到下一级 水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序。但是因为需要将固体物料从初级水解罐依次转运到 下一级水解罐，所以不能连续进行所以不易实现自动化；同时该现有技术在 水解后没有压榨分离这一步，致使木糖提取率不高；另外，由于该方法在水 解前要经过高温水蒸煮和高温水洗工序，所以纤维素破坏严重，该方法最后 生成的纤维素只能丢弃或作为燃料用，而不能用于后续的提取乙醇等再利用， 并仍然存在污染环境的可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种农林废弃物制备戊糖溶液的水解系统，该系统的 整个工艺可以实现自动化生产。本专利技术的另一个目的是提供一种农林废弃物制备戊糖溶液的水解系统，该 系统中农林废弃物的转化率高、得到的戊糖溶液浓度高；本专利技术的再一个目的是提供一种农林废弃物制备戊糖溶液的水解系统，该 系统中最终得到的固体料是制备乙醇或用于其它用途的原料纤维素。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下一种串联连续水解压榨制备戊糖溶液的系统，对农林废弃物水解制取戊 糖溶液，所述系统包括N级相互串联的水解单元，N为整数且N》2，每一级 水解单元分别包括相互串联的一个水解装置和一个固液分离装置，对所述农 林废弃物进行水解并对水解后的固液混合物进行固液分离生成含有戊糖的水 解酸液和固体物，其中每一级的水解单元至少包括一个固体入口，位于所述水解装置上，接受上一级水解单元送来的所述固体物，其中第 一级水解单元的固体入口接受所述农林废弃物； 一个液体入口，位于所述水解装置上，接受下一级水解单元送来的水解酸液，其中最后一级水解单元的液体入口 "l妄受外部加入的水解酸液； 一个液体出口，位于所述固液分离装置上，排出所述含有戊糖的水解酸液至上一级水解单元的液体入口 ，其中第一级水解单元的液体出口排出的水解酸液即最终的戊糖溶液；一个固体出口，位于所述固液分离装置上，排出所述固体物至下一级水解单元的固体入口 ，其中最后一级水解单元排出的固体物为可以生产乙醇的纤维素渣。所述水解装置为带有加热和加酸装置且能进行固液混合的机械设备。所述水解装置可以为水解滚筒、蒸球或螺旋搅龙。所述水解滚筒的加酸装置为至少一#~喷淋管。所述水解滚筒与水平面之间呈倾斜放置，倾斜的角度小于20度。所述水解滚筒之间有依次设置的位差，第一级所述水解滚筒最高，最 后 一级所述水解滚筒最低。所述水解滚筒之间无位差，各级所述水解滚筒之间通过输送装置进行 物料的输送。所述固液分离装置可以为三辊压榨机、板框压榨机、离心机、液压压 榨机、或过滤设备。所述N为2、 3、 4或5。所述农林废弃物包括以下物质的一种或几种麦秸、稻秸、玉米芯、甘 蔗渣、葵花籽壳、棉柴、棉籽壳、麦秆、稻壳、阔叶材。本专利技术的另 一种技术方案是一种串联连续水解制备戊糖溶液的方法，采用如权利要求1-10的包括N级相互串联水解单元的系统从农林废弃物中制取戊糖溶液，其中N为整数 且N》2，所述方法包括以下步骤将第n-l级水解单元生成的固体物送入第n级水解单元的水解装置中 继续水解，使之与第n+l水解单元送来的水解酸液充分混合水解；对第n 级水解后的固液混合物进行固液分离生成第n级水解酸液和第n级固体 物；将所述第n级水解酸液送至第n-1解单元；将所述第n级固体物送至 第n+l级水解单元；其中，2《n《N且n为整数；其中，在第一级水解单元的水解装置中加入的是所述农林废弃物，第 一级排出的水解酸液作为最终的产品戊糖溶液；最后一级水解单元的水解 酸液来自于外部加入的水解酸液，最后一级水解单元排出的固体物为纤维 素渣。所述农林废弃物在加入所述第 一级水解单元的水解装置之前还包括一 个切割和清洗步骤。整个水解系统中固体料的绝干重量与水解酸液的重量之比为1: 3—1:15。每一级所述水解装置的水解温度为80-100°C,水解反应时间为1-5个 小时。所述水解单元共三级，水解温度为95°C，第一、第二、第三级水解反 应时间分别为l. 5、 2、 2. 5个小时。所述水解单元共三级，水解温度为100。C,第一、第二、第三级水解反 应时间分别为l、 1.5、 2个小时。本专利技术的上述技术方案与现有技术相比具有以下优点(1)整个水解 过程实现自动化；(2)因为采用了多级串联水解、压榨的方法，且上一级 的酸解液来自于下一级固液分离后得到的水解液，所以最终得到的戊糖溶 液浓度相对较高，可达4%~15°/ ; (3)由于本专利技术不需要对农林废弃物进行 高温处理，不破坏农林废弃物中的纤维素，使得纤维素渣中纤维素含量高，可以用来制备乙醇或其它用途，有利于环保；(4)所述农林废弃物的绝干 重量与水解酸液的重量之比为1: 3—1: 15，即原料是浸泡在水解酸液中的， 因此原料与催化剂充分均匀接触，克服了现有糠醛生产技术中存在的催化 剂与原料混合不均匀的问题；(5)由于本专利技术将农林废弃物中的半纤维素 大部分去除使得纤维素棵露出来，更利于纤维素酶与纤维素的充分接触。 用来制备乙醇时省去了农林废弃物的预处理步骤。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是农林废弃物制备戊糖溶液的方法流程图； 图2是农林废弃物制备戊糖溶液的一个实施例的装置示意图； 图3是水解滚筒的结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联连续水解制备戊糖溶液的系统，对农林废弃物水解制取戊糖溶液，其特征是：所述系统包括Ｎ级相互串联的水解单元，Ｎ为整数且Ｎ≥２，每一级水解单元分别包括相互串联的一个水解装置和一个固液分离装置，对所述农林废弃物进行水解并对水解后的固液混合物进行固液分离生成含有戊糖的水解酸液和固体物，其中每一级的水解单元至少包括：　　　　一个固体入口，位于所述水解装置上，接受上一级水解单元送来的所述固体物，其中第一级水解单元的固体入口接受所述农林废弃物；　　　　一个液体入口，位于所述水解装置上，接受下一级水解单元送来的水解酸液，其中最后一级水解单元的液体入口接受外部加入的水解酸液；　　　　一个液体出口，位于所述固液分离装置上，排出所述含有戊糖的水解酸液至上一级水解单元的液体入口，其中第一级水解单元的液体出口排出的水解酸液即最终的戊糖溶液；　　　　一个固体出口，位于所述固液分离装置上，排出所述固体物至下一级水解单元的固体入口，其中最后一级水解单元排出的固体物为可以生产乙醇的纤维素渣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马军强，江成真，高绍丰，魏丙栋，孟凡超，孟海波，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[]