[發(fā)明專利]氣相酸催化生物質(zhì)水解連續(xù)生產(chǎn)糠醛的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210287939.1
• 申請(qǐng)日: 2012-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN102766120A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余學(xué)軍;雷廷宙;李中賢;何曉峰;徐丹;任素霞;梁志宏;朱金陵;董學(xué)亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南省科學(xué)院高新技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): C07D307/50
• 分類號(hào): 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: 時(shí)立新

技術(shù)領(lǐng)域

??本發(fā)明涉及一種氣相酸催化生物質(zhì)水解連續(xù)生產(chǎn)糠醛的方法，屬化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

糠醛是木材和農(nóng)副產(chǎn)品水解獲得的重要有機(jī)化工原料，在合成樹脂、醫(yī)藥、染料、石油化工等部門有廣泛用途。糠醛是我國(guó)大宗化工出口商品，貿(mào)易量占世界第二位。我國(guó)生產(chǎn)糠醛的主要原料是玉米芯、棉籽皮、甘蔗渣、稻殼、油茶殼、向日葵殼、高粱殼等，生產(chǎn)糠醛的方法主要包括鹽酸法、硫酸法、改良硫酸法、醋酸法、無機(jī)鹽法等，上述方法均為液相催化制備糠醛，生產(chǎn)過程中存在著液相酸腐蝕設(shè)備、副反應(yīng)多產(chǎn)品分離復(fù)雜、含酸廢渣處理困難等缺點(diǎn)。

美國(guó)專利US4912237首先提出氣相酸催化的概念，由于在這種條件下反應(yīng)中無液體水，因此生成的糠醛不易發(fā)生副反應(yīng)，收率較高，同時(shí)對(duì)設(shè)備基本沒有腐蝕。隨后，Karl?J.Zeitsch在專利US6743928和US7173142中對(duì)氣相催化進(jìn)行了一定的改進(jìn)，尤其在專利US7173142中提到可以在較低壓力（近乎常壓）下操作，設(shè)備投資小，但其專利中并無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)我們?cè)囼?yàn)，在這樣的條件下蒸汽中糠醛含量較低，這樣一方面水解時(shí)消耗蒸汽多，另一方面從蒸汽中分離糠醛也耗能多，因而阻止了氣相酸催化的工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多釜串聯(lián)氣相酸催化生物質(zhì)生產(chǎn)糠醛的方法，克服糠醛制備方法中存在的液相酸催化時(shí)腐蝕設(shè)備、副反應(yīng)多、含酸廢渣處理困難以及氣相酸催化時(shí)糠醛含量低、能耗高等問題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

糠醛是由植物中戊聚糖經(jīng)水解生產(chǎn)制備的，所以凡是含有多縮戊糖的原料均可用來制備糠醛。本發(fā)明是利用秸稈為原料，多釜串聯(lián)氣相酸催化，使秸稈在氣相酸中進(jìn)行水解反應(yīng)，水解制備糠醛，過熱蒸汽中酸的濃度為1-30%,水解反應(yīng)溫度為110～180℃。

結(jié)合附圖1，本發(fā)明氣相酸催化水解具體步驟如下：

（1）關(guān)閉串聯(lián)反應(yīng)器所有閥門，在各反應(yīng)器中裝入秸稈，開過熱器加熱、通入蒸汽，控制蒸汽流量；

（2）、開閥門1、閥門4、閥門8對(duì)反應(yīng)器1、2中的秸稈預(yù)熱，蒸汽通過閥門8回用；

（3）當(dāng)反應(yīng)器1達(dá)到預(yù)定反應(yīng)溫度時(shí)，關(guān)預(yù)熱蒸汽閥門1、開過熱酸蒸汽閥門1’，同時(shí)開閥門2、閥門5、閥門9、關(guān)閥門8對(duì)反應(yīng)器2、3預(yù)熱；

（4）、當(dāng)反應(yīng)器1出口氣體含糠醛時(shí)，關(guān)預(yù)熱蒸汽閥門2、閥門5，開閥門5’，?使反應(yīng)器1、2形成串聯(lián)過熱酸蒸汽催化反應(yīng)裝置進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，生成的糠醛通過回流冷凝器進(jìn)入接收器，同時(shí)開預(yù)熱蒸汽閥門3對(duì)反應(yīng)器3中的秸稈預(yù)熱；

（5）、當(dāng)反應(yīng)器1出口氣體糠醛含量下降到小于0.1％時(shí)，關(guān)過熱酸蒸汽閥門1’、閥門4、開過熱酸蒸汽閥門2’、閥門5、關(guān)閥門5’、閥門3、閥門9、開閥門6’使反應(yīng)器2、3形成串聯(lián)過熱酸蒸汽催化反應(yīng)裝置進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，生成的糠醛通過回流冷凝器進(jìn)入接收器；

（6）、反應(yīng)器1換新秸稈，開過熱蒸汽閥門1、閥門7對(duì)反應(yīng)器1預(yù)熱；

（7）、當(dāng)反應(yīng)器2出口氣體糠醛含量下降到小于0.1％時(shí)，關(guān)過熱酸蒸汽閥門2’、關(guān)閥門5、開過熱酸蒸汽閥門3’、關(guān)閥門6’、開閥門6、關(guān)過熱蒸汽閥門1、關(guān)閥門7、開閥門4’，使反應(yīng)器3、1形成串聯(lián)過熱酸蒸汽催化反應(yīng)裝置進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，生成的糠醛通過回流冷凝器進(jìn)入接收器；

（8）、如上所述反應(yīng)各過程依次進(jìn)行，多釜串聯(lián)過熱氣相酸催化生產(chǎn)糠醛設(shè)備進(jìn)入連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。

所述的氣相酸催化水解制備糠醛的方法，氣相酸水解時(shí)過熱蒸汽中酸的濃度為1-30%,水解反應(yīng)溫度為110～180℃

所述的氣相酸催化水解制備糠醛的方法，氣相酸水解時(shí)過熱蒸汽中酸的濃度為1-20%,反應(yīng)溫度為120-160℃。

所述的氣相酸催化水解制備糠醛的方法，氣相酸水解時(shí)熱蒸汽中酸的濃度優(yōu)選1-10%,反應(yīng)溫度優(yōu)選120-150℃。

多釜串聯(lián)反應(yīng)器的徑高比1:10-1:200，反應(yīng)器為三個(gè)或三個(gè)以上串聯(lián)；多釜串聯(lián)反應(yīng)器的徑高比1:20-1:100。

所述的氣相酸為氣相鹽酸。

氣相酸催化水解制備糠醛工藝的另一個(gè)重要的特點(diǎn)是由于不存在液相而使糠醛的產(chǎn)率得到很大的提高，在氣體酸催化作用下，生成的糠醛立即氣化，因此也就避免了副反應(yīng)的發(fā)生。