[發明專利]由戊糖多級連續逆流反應萃取制備糠醛的方法

有效

• 申請號: 201410711511.4
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104387346A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 李憑力;朱濤;馬賽;林龍;常賀英
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07D307/48
• 分類號: C07D307/48
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及一種由戊糖多級連續逆流反應萃取制備糠醛的方法,屬于糠醛的生產技術領域。

背景技術

糠醛，又名呋喃甲醛，是一類重要的雜環類有機化合物。以糠醛為原料直接或間接衍生出的化工產品達1600多種，廣泛應用于醫藥、農藥、樹脂、日化、鑄造、紡織、石油等行業。迄今為止，糠醛只能以木質纖維素為原料制得，主要是玉米芯、甘蔗渣等。

糠醛生成要經過半纖維素水解生成戊糖和戊糖脫水環化生成糠醛。依據水解和脫水環化兩個反應是否在同一個反應器內進行，將糠醛生產工藝分為一步法生產工藝和兩步法生產工藝。傳統糠醛生產采用一步法生產工藝，工藝使用4%-8%稀硫酸作催化劑，通過連續通入蒸汽將糠醛從反應體系中轉移出來。一步法工藝投資少，工藝簡單，但是糠醛收率低、能耗高、纖維素無法得到有效利用，特別是污染嚴重，因此目前糠醛生產受到政府嚴格控制。兩步法生產工藝，是在低溫環境中先將半纖維素水解為一定濃度的戊糖溶液，而后將戊糖溶液引入高溫反應環境中進一步脫水環化生成糠醛。將兩步反應分開后，溫和的半纖維素水解條件下，半纖維素水解完全且纖維素和木質素成分保存完好，通過固液分離將固體物質分離出來，戊糖溶液用于第二步反應。分離出來的植物秸稈由于去除了半纖維素成分而使得纖維素成分更易酶解，這恰恰契合了纖維素乙醇技術中植物秸稈預處理過程的要求。因此兩步法糠醛生產工藝可以使植物秸稈得到充分利用，是未來發展的趨勢。

兩步法生產工藝中的半纖維素水解過程研究成熟，半纖維素轉化率在95%以上，戊糖收率可達到90%。而戊糖脫水環化過程研究較少，且由于副反應的發生糠醛收率只有50%左右。現有研究中，溶劑反應萃取制取糠醛技術是目前公認的最具工業可行性的直接由戊糖制取糠醛的新技術。它是指在戊糖發生脫水反應生成糠醛的過程中，加入一種與水不互溶、對糠醛具有高選擇性的萃取劑，靠萃取劑不斷把反應生成的糠醛從水相反應體系萃取到有機相，以降低副反應從而提高糠醛收率，反應完之后的萃取相通過精餾技術獲得純糠醛和再生的萃取劑，萃取劑可以循環使用。該技術具有糠醛收率高、能耗低、可從源頭上杜絕大量糠醛廢水產生等優點。

1986年Sproull對由木糖經反應萃取制取糠醛工藝過程進行了深入的研究。研究中選擇硫酸為催化劑，鄰硝基甲苯為萃取劑，在單級兩相全混流反應器中進行反應萃取過程，反應在溫度170℃、反應時間70?min條件下可得到60%的糠醛收率。中國專利CN102690248A公開了一種戊糖經反應萃取生產糠醛的方法，該方法使用醋酸為催化劑，以鄰硝基甲苯為萃取劑，在Scheibel塔內進行反應萃取過程。單級CSTR反應器效率低，萃取劑消耗量大；Scheibel塔在一定程度上提高了萃取效率，但是由于塔內分相段仍然維持反應溫度，這使得水相中生成的糠醛發生嚴重的副反應。本發明包括多級反應萃取器，戊糖溶液和萃取劑以逆流方式連續通入多級反應萃取器中，每級反應萃取器都有反應溫度下的混合過程和冷卻后的分離過程，通過多級反應萃取過程，在提高了糠醛收率的同時減少了萃取劑的用量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種由戊糖多級連續逆流反應萃取制備糠醛的方法。該方法具有糠醛收率高，所用催化劑對設備腐蝕性小且可回收利用，工藝過程清潔的特點。

本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種由戊糖多級連續逆流反應萃取制備糠醛的方法，該方法所采用的裝置包括多級反應萃取器和精餾裝置，所述多級反應萃取器的每一級裝置包括預熱器、反應萃取釜、冷凝器和分相器，精餾裝置包括精餾塔、塔底加熱器和塔頂冷凝器，其特征在于包括以下步驟：