申请日2015.10.23
公开(公告)日2015.12.30
IPC分类号C07D307/50
摘要
本发明公开了一种糠醛清洁生产流水线及其生产方法，具有：筛分、粉碎、配酸、水解、初馏、分离和精馏等工艺设施，另具有废气、废水和废渣的处理设施。水解是按0.18-0.2t/m3的装料密度将混酸后的玉米芯装入水解锅，水解锅中的蒸汽压力为0.5-1.0MPa、蒸汽温度为140-180℃;初馏塔中塔顶温度为94-97℃，塔底温度为98-108℃，塔顶排出含醛水汽，含醛水汽经冷凝器冷凝变为液体进入分醛罐中水醛分离，底部90%-93%左右的醛液自流到毛醛罐。该发明能够用于玉米棒的大规模处理，对乙酸与水的分离效果能达到国际先进水平。
摘要附图
权利要求书
1.一种糠醛清洁生产流水线，具有筛分、粉碎、配酸、水解、初馏、分离和精馏的工艺设施及其工艺步骤，其特征是：另具有废气、废水和废渣的后处理设施;
混酸工艺步骤中，是将浓硫酸配成2~6%的稀硫酸，和原料玉米芯均匀混合，原料与稀酸同时加完;
水解工艺步骤中：按0.18-0.2t/m3的装料密度将混酸后的玉米芯装入水解锅，整个水解的时间为4-6小时，水解锅中的蒸汽压力为0.5-1.0MPa、蒸汽温度为140-180℃，水解反应后生成的毛醛气共沸物由塔顶管道排出，水解渣从水解锅底部排出进行后处理;
初馏：从水解锅出来的毛醛气经冷却后进入初馏塔，在初馏塔底部用二次蒸汽加热提浓，升高塔内温度，使糠醛和水共沸蒸发，保持塔顶温度为94-97℃，塔底温度为98-108℃，塔顶排出含醛水汽，含醛水汽经冷凝器冷凝变为液体进入分醛罐，利用比重不同，在分醛罐中水醛分离;底部的毛醛液自流到毛醛罐;
中和：毛醛液经计量后再进入中和罐，与配碱罐来的稀纯碱水溶液在中和罐中搅拌中和，与毛醛液中的醋酸反应生成醋酸钠、水和二氧化碳，中和后再经毛醛沉淀罐进一步进行水醛分离;
精馏：水醛分离后的二次醛液送入精馏塔，精馏塔内压力控制在负压0.07-0.09MPa左右，同时控制塔内温度在105-110℃，塔顶温度保持在95-100℃;在此条件下物料中的糠醛被蒸出，糠醛蒸汽经冷凝后打入成品罐。
2.如权利要求1所述的糠醛清洁生产流水线水醛分离，其特征是：初馏塔中，首先通入蒸汽控制塔内温度在65-80℃，塔顶温度保持在55-70℃，保持此温度范围的时间为整个初馏加热时间的1/3-1/2。
3.如权利要求1所述的糠醛清洁生产流水线水醛分离，其特征是：分醛罐顶部含醛7%-10%左右的水溶液，回流到初馏塔进行再蒸发。
4.如权利要求1或2所述的糠醛清洁生产流水线水醛分离，其特征是：初馏塔底部废水送至污水处理工段进行处理。
说明书
糠醛清洁生产流水线及其生产方法
技术领域
本发明涉及用农产品的废弃物生产糠醛溶液的生产设备及其生产工艺流程。
背景技术
糠醛又名呋喃甲醛，是无色透明的液体，有杏仁样的气味，闪点60℃，熔点-36.5℃，沸点161.7℃。溶于热水、乙醇、乙醚和苯，在空气中氧化逐渐变为黄色至棕褐色。
目前，我国的糠醛生产主要以玉米芯为原料，以硫酸为催化剂，一步法进行生产。糠醛生产采用加压水解生产工艺，主要过程包括：清洗、原料粉碎、混酸、水解、冷凝、初馏、分离和精馏等。
但是，出产率和三废处理等有待提高。
水解主要反应方程式如下：
专利申请号为2009100102714的一种糠醛生产与污水 、废渣、废气处理一体化工艺，适用于糠醛生产企业节能及三废处理改造。其特征是采用石灰石和白云石中和糠醛废水，使醋酸转化为醋酸钙镁，然后与水解锅产生的高温醛汽换热，再进入蒸发器;废水蒸发产生的高温水蒸气进入水解锅作为反应介质，剩余浓缩液脱色后提取醋酸钙镁盐，残液用于烟气脱硫、脱硝。高温醛渣经低压自热蒸发回收糠醛后，再经低温干燥使醛渣含水率降至20%以下。该发明的三废虽有较好处理，但是使用的辅助原料较多，成本较高，废水的后处理较麻烦。
专利申请号为2012100966677的发明公开了一种用玉米芯制取糠醛的生产方法，其步骤为，首先玉米芯粉碎和稀硫酸混合，然后经过水解处理，得到的糠醛蒸汽经过中和然后进行除杂工序，再经过反复多次的蒸馏，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经过中和处理，然后用减压蒸馏法或者水蒸气蒸馏法进行精制得到最终的糠醛制品。该发明对处理工艺参数公开不充分，难以指导实践，废水回收利用欠佳。
专利申请号为2011101067039的发明涉及一种以玉米芯为原料制备糠醛的方法。所述方法包括以下步骤：1)将玉米芯粉碎后，与浓度为0.1～0.5wt%的硫酸溶液混合均匀;2)将步骤1)中的混合物加热，加入添加剂酚类和芳胺类阻聚剂，搅拌混合均匀;其中添加剂的加入量占玉米芯总质量0.05～0.5%;3)在玉米芯水解反应釜中发生水解反应生成糠醛，所述反应釜的中部设有金属丝隔板，将步骤2)中的含添加剂的混合物加入到玉米芯水解反应釜中的金属丝隔板上，水解温度为150～190℃，水气化后上升，与混合物接触，发生水解反应，气态的水解产物糠醛逸出，得到糠醛冷凝液。该发明的成品中含有其它添加剂带来的副产物。
发明内容
发明目的：
本发明提供一种反应产物纯度高、三废排放少的糠醛清洁生产流水线及其生产方法。
技术方案：
本发明提供的糠醛清洁生产流水线及其生产方法，具有：筛分、粉碎、配酸、水解、初馏、分离和精馏等工艺设施及其工艺步骤，另具有废气、废水和废渣的处理设施。优选具有自控装置，能够实现全系统的自动化控制生产过程。
其中，
筛分：玉米芯难免混有泥沙等杂物，筛分过程中分离出灰尘杂质。
粉碎及装料：玉米芯通过螺旋给料机运到破碎工段，粉碎后的玉米芯粒度约10-20mm，碎料风送至封闭的料仓。
混酸：将浓硫酸配成2~6%(优选2-4%，对降解效果更好)的稀硫酸，经阀门调节计量后加到拌酸机中，和原料均匀混合，做到原料与稀酸同时加完。
水解：由玉米芯中富含的多缩戊糖产生木糖，木糖经脱水后生成糠醛。水解在水解锅中进行，按0.18-0.2t/m3的装料密度将混酸后的玉米芯装入水解锅，盖上锅盖，旋紧后送蒸汽进入罐底蒸汽室，开始升温加压，整个水解的时间约为4-6小时，水解锅中的蒸汽压力为0.5-1.0MPa(优选0.6-0.8MPa)、蒸汽温度为140-180℃(优选160-175℃)，此时玉米芯水解的效率最高、水解的出产率最好。反应后生成的毛醛气共沸物由塔顶管道排出(此时糠醛含量5%左右)，水解渣从水解锅底部排掉。
初馏：从水解锅出来的毛醛气经冷却后进入初馏塔，在初馏塔底部用二次蒸汽加热提浓，(首先通入蒸汽控制塔内温度在65-80℃，塔顶温度保持在55-70℃，保持此温度范围的时间为整个初馏加热时间的1/3-1/2，缓慢加热使得水分与糠醛分离过程减缓，有效组分流失减少)。继续对醛液蒸馏，升高塔内温度，使糠醛和水共沸蒸发，保持塔顶温度为94-97℃，塔底温度为98-108℃，塔顶排出含醛水汽，含醛水汽经冷凝器冷凝变为液体进入分醛罐，利用比重不同(水=1、糠醛=1.16)，在分醛罐中水醛分离，分醛罐顶部含醛7%-10%左右的水溶液，回流到初馏塔进行再蒸发。底部90%-93%左右的醛液自流到毛醛罐。初馏塔底部废水送至污水处理工段进行处理。
中和：毛醛经计量后进入中和罐，与配碱罐来的稀纯碱水溶液在中和罐中搅拌中和，与毛醛中的醋酸反应生成醋酸钠、水和二氧化碳，中和后经毛醛沉淀罐进一步进行水醛分离，保证大部分水分尽快分离排出，水醛分离后的二次醛液再从塔底部排出去精馏塔。
精馏：精馏塔内压力控制在负压0.07-0.09MPa左右，同时控制塔内温度在105-110℃，塔顶温度保持在95-100℃。在此条件下物料中的糠醛被蒸出，糠醛蒸汽经冷凝后得到浓度99%以上的糠醛成品，打入成品罐。
精制塔底部的醛泥(主要为甲酸纳、醋酸钠和少量水)另行回收处理。
有益效果：
该发明能够用于玉米棒的大规模处理，水解、初馏、脱水、精馏的时间、温度和压力设置合理，所得成品糠醛的纯度高，出产率高。水汽资源充分利用，能耗较低，废水、废气、废渣符合环保要求。
经GC检测，Sn-ZSM-5沸石分子筛膜对乙酸/水的分离效果完全达到了国际先进水平，说明Sn-ZSM-5沸石分子筛膜应用在渗透蒸发回收糠醛废水中乙酸的应用中是可行的，具有重要的工业应用价值。
附图说明
图1是本发明的一个工艺流程图。
具体实施方式
如附图1所示的糠醛清洁生产流水线，具有筛分、粉碎、配酸、水解、初馏、分离和精馏的工艺设施，另具有废气、废水和废渣的后处理设施。
混酸工艺步骤中，是将浓硫酸配成3~5%的稀硫酸，和原料玉米芯均匀混合，原料与稀酸同时加完;
水解工艺步骤中：按0.18-0.2t/m3的装料密度将混酸后的玉米芯装入水解锅，整个水解的时间为4-6小时，水解锅中的蒸汽压力为0.5-1.0MPa、蒸汽温度为150-170℃，水解反应后生成的毛醛气共沸物由塔顶管道排出，水解渣从水解锅底部排出进行后处理。
初馏：从水解锅出来的毛醛气经冷却后进入初馏塔，在初馏塔底部用二次蒸汽加热提浓，首先通入蒸汽控制塔内温度在70-80℃，塔顶温度保持在60-70℃。顶部含醛7%-10%左右的水溶液，回流到初馏塔进行再蒸发。然后，继续升高塔内温度，使糠醛和水共沸蒸发，保持塔顶温度为94-97℃，塔底温度为98-108℃，塔顶排出含醛水汽，含醛水汽经冷凝器冷凝变为液体进入分醛罐，利用比重不同，在分醛罐中水醛分离;底部的毛醛液自流到毛醛罐。
中和：毛醛液经计量后再进入中和罐，与配碱罐来的稀纯碱水溶液在中和罐中搅拌中和，与毛醛液中的醋酸反应生成醋酸钠、水和二氧化碳，中和后再经毛醛沉淀罐进一步进行水醛分离。
精馏：水醛分离后的二次醛液送入精馏塔，精馏塔内压力控制在负压0.07-0.09MPa左右，同时控制塔内温度在105-110℃，塔顶温度保持在95-100℃;在此条件下物料中的糠醛被蒸出，糠醛蒸汽经冷凝后打入成品罐。
