[發(fā)明專利]一種農(nóng)林廢棄物制糠醛的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210543933.X
• 申請(qǐng)日: 2022-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN114736176B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晨光;馬升勇;王海永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): C07D307/50
• 分類號(hào): C07D307/50;B01D3/38
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明公開了一種農(nóng)林廢棄物制備糠醛的方法。該方法包括如下步驟：(1)設(shè)置兩套汽提釜，交叉操作，保證汽提氣連續(xù)采出；(2)每套汽提釜外設(shè)置專用的蒸汽循環(huán)壓縮機(jī)，部分汽提釜采出的汽提氣通過(guò)蒸汽循環(huán)壓縮機(jī)增壓升溫后返回汽提釜，通過(guò)汽提氣部分循環(huán)提高采出汽提氣中糠醛濃度；(3)采出汽提氣作為后續(xù)糠醛精餾提純系統(tǒng)再沸器的熱源，降低新鮮水蒸汽的耗量。本發(fā)明提出的方法可以顯著降低糠醛生產(chǎn)的水蒸汽耗量，降低廢水外排量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)林廢棄物制備高值化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種甘蔗渣、玉米稈、玉米芯、高粱稈、棉花稈等農(nóng)林廢棄秸稈制備糠醛的方法，具體是一種農(nóng)林廢棄物制糠醛的方法。

背景技術(shù)

糠醛又稱呋喃甲醛，分子式C₅H₄O₂，分子量96.08，屬于雜環(huán)類有機(jī)化合物，是一種重要的可再生的生物基平臺(tái)化合物，可應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、樹脂、日化等眾多領(lǐng)域。工業(yè)上糠醛是由農(nóng)林廢棄物如甘蔗渣、棉花稈、高粱桿、玉米桿和玉米芯等用稀硫酸共熱水解制取。農(nóng)林廢棄物主要由半纖維素、纖維素和木質(zhì)素組成，在酸性、一定溫度和壓力的環(huán)境下，半纖維素優(yōu)先水解為戊糖，然后戊糖脫水生成糠醛。

目前，國(guó)內(nèi)外的糠醛生產(chǎn)原料一般采用玉米芯，生產(chǎn)技術(shù)普遍采用“一鍋法”或“一步法”，即水解和脫水兩步反應(yīng)在一個(gè)水解釜內(nèi)完成，催化劑一般采用稀硫酸，間歇操作，水解釜分離后的糠醛水溶液采用連續(xù)精餾提純方法來(lái)分離得到糠醛。這種方法每生產(chǎn)一噸糠醛消耗水蒸汽20～25噸，同時(shí)產(chǎn)生廢水24～29噸，糠醛渣的處理方式是用作燃料直接燒掉。另一種方法稱為“兩步法”，即半纖維素的水解和戊糖的脫水環(huán)化生成糠醛分別在兩個(gè)不同的反應(yīng)釜內(nèi)完成，由于半纖維素聚合度低，比較容易水解，所以先完成第一步半纖維素水解制備戊糖，第二步再利用戊糖制備糠醛。“兩步法”在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有工業(yè)生產(chǎn)裝置。

我國(guó)目前的糠醛產(chǎn)能～40萬(wàn)噸/年，現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)工藝亟需升級(jí)換代，以便降低能耗、減少?gòu)U水排放量。

CN?101942529A將秸稈粉碎成0.1～5mm顆粒裝入水解釜，加入0.3～0.5wt％稀硫酸，稀硫酸加入量是秸稈量的5～7倍，110～130℃的溫度下水解2～3小時(shí)，然后過(guò)濾分離，稀糠醛水溶液經(jīng)蒸餾提純得到糠醛。CN?105198842A將玉米芯與2～6wt％的稀硫酸混合，然后加入水解鍋，加熱到140～180℃，水解4～6小時(shí)，水解后經(jīng)過(guò)初餾、中和、精餾得到糠醛。CN102766120B利用秸稈為原料，通入過(guò)熱蒸汽和氣相酸(鹽酸)，采用多釜串聯(lián)氣相酸催化水解方法，使秸稈在氣相酸中進(jìn)行水解反應(yīng)，制備糠醛，該方法依然做不到連續(xù)操作，蒸汽冷凝后依然含有鹽酸，后續(xù)的糠醛提純系統(tǒng)還是要面對(duì)酸腐蝕，以及使用的大量蒸汽冷凝后變?yōu)閺U水需要處理的問(wèn)題。CN?104292192B采用蒸汽爆破的方法將玉米芯中的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素分離出來(lái)，半纖維素加6～12wt％的稀硫酸，“一鍋法”水解生成糠醛，后續(xù)還是相同的精餾提純工藝，該技術(shù)只是增加了原料預(yù)處理功能，依然解決不了能耗高、廢水量高的問(wèn)題。CN?104379570A采用生物質(zhì)做原料，通過(guò)在水解釜中添加有機(jī)相來(lái)和含催化劑的水相漿液形成兩相，生成的糠醛萃取到有機(jī)相中，額外引入的有機(jī)相增加了工藝系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了后續(xù)提純處理的成本，同時(shí)有機(jī)相不可避免有損失，還需定期補(bǔ)充有機(jī)相，增加了額外的成本。CN?107021878A采用水蒸汽連續(xù)通入含有生物質(zhì)及酸的釜，將生成的糠醛連續(xù)汽提出來(lái)，該方法汽提氣中糠醛的濃度很低，需要浪費(fèi)大量的水蒸汽，同時(shí)冷凝后的水蒸汽也變成了廢水，這種目前普遍采用的生產(chǎn)工藝能耗及廢水量大，經(jīng)濟(jì)效益不高。