[實用新型]一種生物質(zhì)分級水解生產(chǎn)乙酰丙酸酯聯(lián)產(chǎn)糠醛的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020597859.2
• 申請日: 2010-11-09
• 公開（公告）號: CN201864677U
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷廷宙;余學軍;何曉峰;徐丹;任素霞;梁志宏;朱金陵;于顯敬
• 申請（專利權(quán)）人: 河南省科學院能源研究所有限公司;河南省生物質(zhì)能源重點實驗室
• 主分類號: C07C69/716
• 分類號: C07C69/716;C07C67/08;C07D307/50
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于生物質(zhì)氣相及液相水解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及生物質(zhì)分級水解生產(chǎn)乙酰丙酸酯聯(lián)產(chǎn)糠醛的裝置。

背景技術(shù)

開發(fā)替代燃料是保證石油安全供應(yīng)的重要途徑之一，生物質(zhì)能源由于其可再生性，在未來的能源結(jié)構(gòu)中將越來越重要。我國生物質(zhì)資源豐富，開發(fā)前景廣闊,僅作物秸稈每年就有7億多噸，其中2億噸被就地焚燒，污染大氣。從2001年以來，我國對生物質(zhì)能源的開發(fā)利用主要集中在燃料酒精方面，2006年我國燃料酒精產(chǎn)量達到130萬噸，但是目前燃料酒精的生產(chǎn)以糧食為原料，酒精的成本比汽油高，需要財政補貼1400-1800元/噸，因而難以長期全面推廣。國內(nèi)多家企業(yè)在開發(fā)利用纖維素原料生產(chǎn)燃料酒精，但該技術(shù)還不成熟，美國計劃用6年時間解決纖維素法生產(chǎn)燃料酒精的技術(shù)問題。秸稈的有效轉(zhuǎn)化利用問題急待解決。

乙酰丙酸是繼酒精之后的新一代生物質(zhì)資源平臺化合物，除作為化工原料有廣泛應(yīng)用之外，乙酰丙酸加氫生成甲基四氫呋喃可生產(chǎn)汽油替代燃料，乙酰丙酸與乙醇、丁醇等反應(yīng)生成乙酰丙酸乙酯、乙酰丙酸丁酯可生產(chǎn)柴油替代燃料，美國太平洋西北國家實驗室（Pacific?Northwest），美國殼牌石油（Shell）、純通燃料（Trenton）等進行了大量的研究，證實了替代燃料的動力和環(huán)保性能，在柴油中添加8－10%的乙酰丙酸乙酯不僅能改善動力和環(huán)保性能，而且能提高其潤滑性。

美國BioMetics公司開發(fā)了將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙酰丙酸的Biofine工藝，乙酰丙酸的收率高達70%，使乙酰丙酸的生產(chǎn)成本大幅度下降。但Biofine工藝主要以造紙廢料為原料，而且高溫高壓酸性水解嚴重腐蝕設(shè)備，需用鋯金屬材料作高壓反應(yīng)器的內(nèi)壁，固定資產(chǎn)投資較大。

目前，我國乙酰丙酸生產(chǎn)廠家較少，乙酰丙酸的總產(chǎn)量約為3500噸/年，國內(nèi)乙酰丙酸制備方法存在的主要問題有以下幾個方面：生物質(zhì)直接水解法副反應(yīng)多、產(chǎn)物復雜、分離困難，乙酰丙酸的收率只達到了40%-50%，與國外的70%有很大的差距；企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，不能滿足平臺化合物量大、價廉的要求；設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴重，在生物質(zhì)酸性水解制備乙酰丙酸中，普遍使用硫酸和鹽酸作酸催化劑，由于無機酸具有強烈的毒性和腐蝕性，既嚴重腐蝕設(shè)備，又大量產(chǎn)生酸性廢渣污染環(huán)境。

另外，我國關(guān)于生物質(zhì)利用的研究開發(fā)大都局限于其中的纖維素，浪費了其中的半纖維素、木質(zhì)素組分，不僅經(jīng)濟效益難以過關(guān)，還存在環(huán)境問題。要從根本上解決這一問題，必須打破用生物質(zhì)單純生產(chǎn)單一產(chǎn)品的傳統(tǒng)觀念，構(gòu)建纖維素資源的生物煉制模式，充分利用纖維原料中的每一組分，將其分別轉(zhuǎn)化為不同產(chǎn)品。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種生物質(zhì)分級水解生產(chǎn)乙酰丙酸酯聯(lián)產(chǎn)糠醛的裝置，以實現(xiàn)生物質(zhì)的充分利用，減少環(huán)境污染，提高能源利用率。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種生物質(zhì)分級水解生產(chǎn)乙酰丙酸酯聯(lián)產(chǎn)糠醛的裝置，所述的裝置由溫度和壓力可調(diào)節(jié)的氣相水解反應(yīng)器和液相水解反應(yīng)器串聯(lián)構(gòu)成。

所述氣相水解反應(yīng)器配備有連續(xù)可調(diào)的氣相加酸裝置。

所述液相水解反應(yīng)器配備有連續(xù)可調(diào)的液相加酸裝置。

所述裝置還包括鹽酸蒸汽發(fā)生裝置，所述鹽酸蒸汽發(fā)生裝置的汽體出口連接至氣相加酸裝置。

以上作為各部件的裝置采用市售相應(yīng)裝置即可。

該裝置由可靈活調(diào)整溫度壓力的氣相水解反應(yīng)器和液相水解反應(yīng)器串聯(lián)構(gòu)成，配備連續(xù)可調(diào)的氣相加酸和液相加酸裝置，用于生物質(zhì)分級水解制備乙酰丙酸酯聯(lián)產(chǎn)糠醛，兩個反應(yīng)器的進出料的速度是連續(xù)可控的，鹽酸蒸汽發(fā)生裝置用于供應(yīng)氣相水解催化劑，其濃度和流量發(fā)生裝置也是可以調(diào)節(jié)的。

本裝置可用于生物質(zhì)分級水解生產(chǎn)乙酰丙酸酯聯(lián)產(chǎn)糠醛工藝的研究。相應(yīng)的工藝是以生物質(zhì)為原料，通過氣相水解半纖維素生產(chǎn)糠醛，液相水解纖維素生產(chǎn)乙酰丙酸后酯化生產(chǎn)液體燃料乙酰丙酸酯。以原料選用秸稈為例，秸桿主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素三種組分構(gòu)成，先在氣相水解反應(yīng)器中進行氣相水解生產(chǎn)糠醛，使反應(yīng)在酸的露點以上進行，避免和減少設(shè)備腐蝕問題。通過調(diào)節(jié)氣相水解反應(yīng)器的反應(yīng)溫度和壓力以及進出料的速度從而獲得不同反應(yīng)條件對半纖維素水解收率的影響，摸索出氣相水解的最佳工藝條件。之后以制備糠醛后的水解渣為原料，通過液相水解反應(yīng)器進行最佳水解條件的研究，在Biofine工藝基礎(chǔ)上優(yōu)化工藝條件,提高纖維素轉(zhuǎn)化為乙酰丙酸的收率和質(zhì)量，秸稈中的木質(zhì)素可用作生產(chǎn)過程中的燃料，本裝置可同時實現(xiàn)生物質(zhì)三組分的合理、高效利用，提高經(jīng)濟效益。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點：