[發明專利]無污染生產糠醛、醋酸、活性炭節能新工藝

無效

• 申請號: 200810305612.6
• 申請日: 2008-11-18
• 公開（公告）號: CN101735181A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 劉祚希
• 申請（專利權）人: 劉紹凱
• 主分類號: C07D307/48
• 分類號: C07D307/48;C07C53/08;C01B31/08
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1.一種無污染生產糠醛、醋酸、活性炭節能新工藝包括以下步驟：

①獨特的浸漬、擠壓加酸方式提高水解釜糠醛產出率；首先玉米芯要進行粉碎顆粒粒度在1cm3左右，然后用8％濃度稀硫酸，與粉碎后的玉米芯充分浸漬和擠壓兩道工序使在熱水浸漬條件下，開始30s內吸水速率極高(為表面吸附階段)，15min后吸水速率降到較穩定的階段，此時玉米芯吸水量可達到1∶1.9(料重∶水重)吸水速率大幅度下降，此時稀酸浸漬的水溫控制在60℃以上，浸漬時間經過15min浸漬后物料木質部也開始松軟，然后采用滾式擠壓機完成擠壓脫水，使脫水后的玉米芯料含濕量可達到1∶0.5(風干料重∶吸水量)進入擠壓脫水(通過擠壓，使表面吸附的酸液向木質部滲入，增大催化劑同物料的接觸，以提高水解速率)并擠掉物料中多余的酸液，降低物料的含濕量，減少物料中液相含醛量，從而減少排渣時醛的損失，這樣糠醛蒸出速率比傳統混酸(加入方式為：將預先調制好的稀酸噴酒到不斷翻拌的物料表面)料酸比1∶0.3-0.5，生產方法提高40％，水解時間由目前的5～6h，縮短到3～4h，(一般糠醛水解鍋保持蒸汽壓力588～686kPa、飽和蒸汽溫度158℃、反應時間4～5h)，由于反應時間的減少，還可使糠醛氧化及樹脂化的損失減少。

②蒸餾塔釜外加熱節能措施；當浸漬、擠壓料完成混酸后可進入蒸煮水解鍋通入飽和蒸汽升壓，待壓力升到294kPa時排氣一次，然后繼續升壓到588kPa，打開排醛氣閥排醛氣進入蒸餾塔前冷凝器以前，先進入釜外加熱器做為熱源進行熱交換，加熱蒸餾塔釜的液體，因為釜外加熱器在樓下，塔前冷凝器在樓上有一個位差，所以醛汽不能全部被冷凝為液體，而是部分被冷凝，其量約為醛汽的1/4～1/5被冷凝的醛汽(原液)靠醛汽夾帶送至塔前冷凝器，這樣醛汽在進入塔前冷凝器前，部分熱量已被利用及被冷卻降低了溫度，減輕了塔前冷凝器的負荷，節約了冷卻水量，每小時約節水量為18t，而醛汽入蒸餾塔前進入冷凝囂產生的冷凝液即為糠醛原液，總之蒸餾塔釜外加熱就是將水解鍋中出來的糠醛汽和蒸發的混合汽(俗稱醛汽，通常壓力約0.4～0.5MPa)做為蒸餾塔的加熱熱源。

③精餾粗糠醛醛泥的利用；由于粗糠醛原液中糠醛只占4％～6％，低沸點物(甲醇、丙酮、乙酸、乙醛)占5％～13％其它為水分，需通過蒸餾除去上述雜物和水分，蒸餾是在蒸餾塔中進行，雜質和水分在蒸餾過程中被冷凝、汽化而除去從而獲得粗醛(毛醛)，因粗糠醛中仍含有一部分高沸點、低沸點雜物及水分，要用10％Na2CO3溶液中和毛醛中的酸使pH值超過7，然后去除上層的水分，靜止片刻將毛醛投入精制釜中進行精制，根據糠醛沸點較高(161.7℃)精制糠醛要在真空條件下進行，首先蒸出的餾份是低沸點物質應單獨收集貯存，釜底的是高餾份排棄的醛泥部分，通過在常溫下將堿液(濃度50％)先加入反應釜中，然后在升溫和攪拌的過程中，再加入苯酚，當物料反應溫度達到90～95℃時，將醛泥殘液加入反應釜中，并維持此溫度5～6小時，然后繼續升溫到1小時左右將溫度升到120℃停止加熱，反應釜中液相溫度可自行上升到123℃，在6分鐘內使溫度降至100～150℃，當溫度繼續下降至80～90℃時可保持反應30～60分鐘，冷卻到常溫后lzx樹脂產品即可產出應用。中間部份便是生產出的合格精制糠醛產品。

④利用糠醛生產過程中產生的廢水生產乙酸；首先須將糠醛廢水進行冷卻至常溫、除去廢水中的油脂油和過濾出廢水中對活性炭吸附劑有影響的雜質及懸浮物，使廢水處理成黃色透明液體，然后選用活性炭(糠醛渣生產的活性炭)進行脫色、及吸附微量的糠醛、甲基糠醛及貼稀類、微量醇類、酮類、酯類等多種有機物后，使廢水為無色透明液體透光率在90％以上、懸浮物脫除率＞96％，幾乎不含鐵離子，但2.5％醋酸含量不變也就是說活性炭對醋酸不產生吸附，所以醋酸的分離需進一步通過電滲析器分離濃縮，使排水中乙酸濃度＜0.02％，濃縮中乙酸的質量濃度達20％左右，通過電滲析濃縮的乙酸仍屬稀酸，需進入液液萃取塔內，用合成的乙酸乙酯萃取其中的乙酸，萃取相入恒沸脫水塔，塔底得90％粗乙酸，塔頂餾出乙酸乙酯一乙酸一水三元恒沸物等，通過冷凝分層，上層酯層乙酸質量濃度＜0.1％，用作回流和去萃取塔充作萃取劑。由液液萃取塔所得乙酸濃度＜0.5％的萃余相和由恒沸脫水塔頂餾出物冷凝液的水層入溶劑回收塔，塔頂仍餾出三元恒沸物，冷凝后的水層回流入塔，塔底所排殘水乙酸質量濃度＜0.5％再送至電滲析工藝，這樣質量濃度90％的粗乙酸進入乙酸精制塔間歇操作，餾出99％成品為工業一級乙酸。

⑤蒸餾水解釜排渣采用汽液混合原理排壓降噪聲；蒸煮水解鍋通入飽和蒸汽溫度158℃、反應時間4h后升壓，待壓力升到294kPa時排氣一次，繼續升壓到686kPa打開排醛氣閥排完醛氣后(糠醛氣和蒸發的混合汽俗稱醛汽，通常壓力約0.4～0.5MPa)，開始對蒸餾水解釜內壓力通過排汽閥進行排汽泄壓水解塔內的壓力，如排入大氣中將產生尖銳刺耳的噪聲并釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽對大氣環境會造成嚴重的污染，所以對蒸餾水解釜釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽首先通過蒸汽混合器一級噴嘴噴出時，從第一級進水口吸入冷水，進行第一次混合，一次混合物從二級噴嘴噴出時，又從第二個進水口吸進冷水，最后通過第四個進水口吸進冷水進行四次混合，然后從排出口排出，這種四級噴射管結構使蒸汽和冷水能夠均衡地吸入與混合可平靜地輸出糠醛渣和含醛液體，而含醛液體部分進入蒸餾塔用于生產糠醛。

⑥利用蒸餾水解釜產生的糠醛殘渣生產活性炭；糠醛渣排放首先經過混合消音器形成混合液式糠醛渣通過脫水機脫水、微波干燥機干燥，使濕糠醛渣干燥至水分在5％以下，然后將糠醛渣中含有相當數量的砂石和灰渣等雜質進入分選機(離心風選式)去除后，進入炭化爐(電磁打火式)先在較低的溫度下進行炭化，炭化的過程分為脫水和熱解兩個階段，在此過程中由于產生大量水蒸氣、CO、CO2和烷烴等易揮發組分，使炭粒收縮并緊密地結合在一起，當糠醛渣溫度到達350℃時，廢渣中的有機物開始大量分解溫度達到400℃保持30分鐘炭的相對含量不斷增大，與此同時顆粒體積收縮強度不斷提高，最終形成堅硬的炭粒，即完成炭化過程，與此同時糠醛廢渣中的纖維素與木素等經過炭化于有機物發生脫水反應，并伴隨c一O一C鍵斷裂，H、O、CO。及烷烴等揮發性物質大量逸出，并釋放出甲烷和乙烯等可燃回收氣體，經過點燃后放出的熱量足以補充該活化爐反應過程所需的熱量，使活化爐中的溫度保持在800～900℃之間，這樣在不加外熱的情況下產生循環熱值，對活化爐活化劑采用水蒸氣為活化介質使原料中的部分碳原子與水蒸氣反應生成CO而逸出，造成炭中出現大量微孔而使之成為活性炭產品。

2.根據權利要求1所述的無污染生產糠醛、醋酸、活性炭節能新工藝，其特征在于：①糠醛生產原料玉米芯采用浸漬擠壓。②蒸餾塔釜外加熱。③蒸餾水解釜排渣采用汽液混合原理排壓降噪聲。④糠醛廢水通過冷凝、除油、過濾、活性炭吸附、電滲析、萃取、精餾生產工業級醋酸。⑤糠醛廢渣通過微波干燥、分選、炭化、活化、粉碎生產出工業級活性炭。⑥生產工業級的醋酸剩余的水之部分可直接回用生產循環用水，從而達到了無污染排放節能生產工藝，并且具有顯著的經濟效益和非常重要的社會效益。