溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛工藝的製作方法
2023-05-31 15:01:56 3
專利名稱：溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛工藝，屬於製漿造紙和糠醛的製備技術，具體地說是利用生產溶解漿的闊葉木桉木、楊木等的水解液為原料，醋酸為催化劑，連續水解、間歇生產糠醛的技術。
背景技術：
闊葉木是資源豐富的可再生資源，製漿造紙每年都要消耗大量的木材資源，除纖維素以紙漿的形式被有效利用外，佔到闊葉木質量20%-25%的半纖維素進入鹼回收系統被燒掉，但是，半纖維素的熱值僅僅是木素的一半，因此，在製漿之前將半纖維素從木片中提取不僅對後續的製漿有益，而且提供一個利用半纖維素生產高附加值產品糠醛的機會。糠醛是一種非常重要的有機化工原料，在結構上含有兩個雙鍵和一個醛基，其獨特的化學結構可以發生氧化、氫化、縮合等反應，被廣泛的應用於醫藥、石油化工、食品添加劑等多個生產領域。但是糠醛只能通過農林產品水解生成，不能通過化工合成製得，以玉米芯、稻草、玉米秸、棉籽殼等為原料，原理為植物原料中的戊聚糖首先水解成戊糖，然後戊糖再水解生成糠醛。中國是世界上最主要的糠醛生產國，產量佔到世界產量的50%，但是中國的糠醛生產企業多以玉米芯為原料、分布在農村、產能小、工藝多採用一步硫酸法。一步硫酸法是以硫酸為催化劑、半纖維素水解成戊糖和戊糖脫水生產糠醛在一個反應器內一次完成，國內95%的企業都採用一步硫酸法生產糠醛、採用間歇生產的方法。其生產的特點存在以下的缺點
1、玉米芯、稻草、玉米秸、棉籽殼等原料的季節性很明顯，必須在收穫的季節收購，需要大量的儲存空間。2、以玉米芯、稻草、玉米秸、棉籽殼等為原料的糠醛生產工藝糠醛渣利用價值低等難題。3、一步硫酸法生產中的原料轉化率低、硫酸對設備的腐蝕比較嚴重。隨著石油、煤炭等不可再生資源的枯竭、世界能源危機的出現，世界將越來越重視生物質原料製取化工產品和能源，並且隨著製漿造紙工業和糠醛工業的發展，以及原料綜合利用要求的提高，最大限度的利用製漿現有的設備和設施，以較小的投入和可行的路線將製漿造紙和糠醛生產有機的結合在一起，高效的利用木材纖維中的纖維素和半纖維素。
發明內容
鑑於上述的這些情況，本發明提供了一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛技術，該工藝的特點是首先利用世界上資源豐富的闊葉木桉木、楊木為原料，採用連續的無酸水解工藝，得到豐富的含戊糖的木片水解液，從而保證了生產糠醛的原料基礎，然後利用木片預水解液生產糠醛的工藝，開闢了生產糠醛新的豐富的原料資源和方法，同時，提高CN 102532068 A糠醛轉化率。本發明的技術方案為一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛工藝，預水解液採用連續的無酸條件下製得，過濾分離水解液和少量的溶解木質素；預水解液脫水反應生產糠醛，採用以醋酸為催化劑的生產工藝。其特徵包括以下過程
本發明的特點是傳統的糠醛工藝多採用一步硫酸法，均以玉米芯為原料，而本發明的工藝以新的豐富的原料資源木材為原料，工藝分兩步即水解和脫水，第一步的木片水解在無酸條件下完成，第二步是木片水解生成水解液的脫水反應是在醋酸的條件下完成，優點是糠醛得率高、對設備腐蝕少。一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛工藝，具體步驟如下按照木片與水的質量比為1:3-1:10的比例，將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間 l-4h，反應溫度120°C -180°C，壓力0. 5-0. 8MPa，無酸水解，在反應塔下部將水解液連續抽提出來，水解後的木片進入蒸煮工序生產溶解漿。水解液的處理將水解液中的懸浮物過濾後進行減壓蒸餾濃縮，控制水解液中戊糖含量的質量百分比濃度為2%-15%範圍內，以醋酸為催化劑用量為20-100g/l，脫水反應溫度為150°C -200°C，反應壓力0. 5-1. 5MPa，反應時間為ai-8h，反應過程中保持醋酸濃度恆定，在此反應條件下生產糠醛。木片採用連續、無酸的水解工藝，依靠木片本身水解產生的有機酸為催化劑；其中以醋酸為主要成分，還包括少量的甲酸、丙酸、丁酸等。在該製備工藝中採用的是間歇法生產糠醛，即在脫水生產糠醛的反應中，直至不再產生糠醛時終止反應。本發明的有益效果
所用生物質為資源豐富的闊葉木桉木、楊木等，為糠醛生產開闢了新的豐富的原料資源和方法；水解液用於生產糠醛，而水解後的木片進一步生產溶解漿，進而實現木材中半纖維素和纖維素的高效資源化利用；連續化的水解工藝，提高了原料利用率、降低了蒸汽消耗量；無酸的水解工藝，水解催化劑為木片本身水解產生的乙酸、甲酸等，大大降低了對水解塔的腐蝕和生產成本；以醋酸為催化劑不僅提高了糠醛轉化率，傳統以玉米芯為原料的一步法糠醛得率為54%時，採用本發明專利可達到62%，而且減少了對糠醛生產設備的腐蝕。
具體實施例方式為了更好的理解本發明，下面結合具體實例來進一步說明。實施例1
將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間3h，反應溫度165°C，木片與水的質量比為1:4，在反應塔下部將水解液連續抽提出來，戊糖轉化率達到了 60. 3%。水解液在濾去懸浮物後進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為8. 0%，以醋酸為催化齊U，用量為30g/l，混合均勻後在200°C下進行脫水反應池，反應中向反應釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恆定，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應得到糠醛， 可使糠醛收率達到理論收率的75%。實施例2:
將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間2. 5h，反應溫度170°C，木片與水的質量比為1:4，在反應塔下部將水解液連續抽提出來，戊糖轉化率達到了 62. 3%.水解液在濾去懸浮物後進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為6. 3%，以醋酸為催化劑，用量為60g/l，混合均勻後在180°C下進行脫水反應4h，反應中向反應釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恆定，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度lOml/min，反應得到糠醛，可使糠醛收率達到理論收率的68. 7%。實施例3:
將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間3h，反應溫度170°C，木片與水的質量比為1:4，在反應塔下部將水解液連續抽提出來，戊糖轉化率達到了 64. 3%。水解液在濾去懸浮物後進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為15 %，以醋酸為催化齊U，用量為80g/l，混合均勻後在165°C下進行脫水反應5h，反應中向反應釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恆定，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應得到糠醛， 可使糠醛收率達到理論收率的62. 5%。
權利要求
1.溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛的工藝，其特徵在於具體步驟如下(1)按照木片與水的質量比為1:3-1:10的比例，將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間l_4h，反應溫度120°C -180°C，壓力0. 5-0. 8MPa，無酸水解，在反應塔下部將水解液連續抽提出來，解後的木片進入蒸煮工序生產溶解漿；(2)水解液的處理將水解液中的懸浮物過濾後進行減壓蒸餾濃縮，控制水解液中戊糖含量的質量百分比濃度為2%-15%範圍內，以醋酸為催化劑用量為20-100g/l，脫水反應溫度為150°C -200°C，反應壓力0. 5-1. 5MPa，反應時間為ai_8h，反應過程中保持醋酸濃度恆定不變，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度8-lOml/min在此反應條件下生產糠醛。
2.如權利要求1所述的溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛的工藝，其特徵在於 具體步驟如下(1)木片與水的質量比為1:4，將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間3h，反應溫度165°C，，在反應塔下部將水解液連續抽提出來；(2)水解液在濾去懸浮物後進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為8.0%，以醋酸為催化齊U，用量為30g/l，混合均勻後在200°C下進行脫水反應3h，反應中向反應釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恆定，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應得到糠醛。
3.如權利要求1所述的溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛的工藝，其特徵在於 具體步驟如下(1)木片與水的質量比為1:4，將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間2. 5h，反應溫度170°C，在反應塔下部將水解液連續抽提出來；(2)水解液在濾去懸浮物後進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為6.3%，以醋酸為催化齊U，用量為60g/l混合均勻後在180°C下進行脫水反應4h，反應中向反應釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恆定，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度lOml/min，反應得到糠醛。
4.如權利要求1所述的溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛的工藝，其特徵在於 具體步驟如下(1)木片與水的質量比為1:4，將木片的水溶液用泵打到連續水解塔中，木片水解反應時間3h，反應溫度170°C，在反應塔下部將水解液連續抽提出來；(2)水解液在濾去懸浮物後進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為15%，以醋酸為催化齊U，用量為80g/l混合均勻後在165°C下進行脫水反應紐，反應中向反應釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恆定，通過調節汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應得到糠醛。
全文摘要
本發明涉及一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛工藝，屬於製漿造紙和糠醛的製備技術，具體地說是利用生產溶解漿的闊葉木桉木、楊木等的水解液為原料，醋酸為催化劑，連續水解、間歇生產糠醛的技術。一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法製造糠醛技術，預水解液採用連續的無酸條件下製得，過濾分離水解液和少量的溶解木質素；預水解液脫水反應生產糠醛，採用以醋酸為催化劑的生產工藝。本發明技術方案採用無酸的水解工藝，水解催化劑為木片本身水解產生的乙酸、甲酸等，大大降低了對水解塔的腐蝕和生產成本；以醋酸為催化劑不僅提高了糠醛轉化率，傳統以玉米芯為原料的一步法糠醛得率為54%時，採用本發明可達到62%，而且減少了對糠醛生產設備的腐蝕。
文檔編號C07D307/50GK102532068SQ20111045042
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者喬軍, 劉延波, 劉澤華, 應廣東, 張偉, 張淑俠, 梁洪金, 翟丙彥, 路慶輝, 鍾洪霞 申請人:山東太陽紙業股份有限公司