專(zhuān)利名稱(chēng)：溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，屬于制漿造紙和糠醛的制備技術(shù)，具體地說(shuō)是利用生產(chǎn)溶解漿的闊葉木桉木、楊木等的預(yù)水解液為原料，以硫酸為催化劑，連續(xù)水解、間歇生產(chǎn)糠醛的工藝。
背景技術(shù)：
闊葉木是資源豐富的可再生資源，制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，占到闊葉木質(zhì)量20%-25%的半纖維素進(jìn)入堿回收系統(tǒng)被燒掉，但是，半纖維素的熱值僅僅是木素的一半，因此，在制漿之前將半纖維素從木片中提取不僅對(duì)后續(xù)的制漿有益，而且提供一個(gè)利用半纖維素生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品糠醛的機(jī)會(huì)?？啡┦且环N非常重要的有機(jī)化工原料，在結(jié)構(gòu)上含有兩個(gè)雙鍵和一個(gè)醛基，其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以發(fā)生氧化、氫化、縮合等反應(yīng)，被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、石油化工、食品添加劑等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。但是糠醛只能通過(guò)農(nóng)林產(chǎn)品水解生成，不能通過(guò)化工合成制得，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，然后戊糖再水解生成糠醛。中國(guó)是世界上最主要的糠醛生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占到世界產(chǎn)量的50%，但是中國(guó)的糠醛生產(chǎn)企業(yè)多以玉米芯為原料、分布在農(nóng)村、產(chǎn)能小、工藝多采用一步硫酸法。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(chǎn)糠醛在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)一次完成，國(guó)內(nèi)95%的企業(yè)都采用一步硫酸法生產(chǎn)糠醛、采用間歇生產(chǎn)的方法。其生產(chǎn)的特點(diǎn)存在以下的缺點(diǎn)
1、玉米芯、稻草、玉米秸、棉籽殼等原料的季節(jié)性很明顯，必須在收獲的季節(jié)收購(gòu)，需要大量的儲(chǔ)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(chǎn)工藝糠醛渣利用價(jià)值低。3、以玉米芯、稻草、玉米秸、棉籽殼等為原料的一步法工藝原料轉(zhuǎn)化率低。隨著石油、煤炭等不可再生資源的枯竭、世界能源危機(jī)的出現(xiàn)，世界將越來(lái)越重視生物質(zhì)原料制取化工產(chǎn)品和能源，并且隨著制漿造紙工業(yè)和糠醛工業(yè)的發(fā)展，以及原料綜合利用要求的提高，最大限度的利用制漿現(xiàn)有的設(shè)備和設(shè)施，以較小的投入和可行的路線將制漿造紙和糠醛生產(chǎn)有機(jī)的結(jié)合在一起，高效的利用木材纖維中的纖維素和半纖維素。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的這些情況，本發(fā)明提供了一種溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛的技術(shù)，該工藝的特點(diǎn)是首先利用世界上資源豐富的闊葉木桉木、楊木為原料，采用連續(xù)的無(wú)酸水解工藝，從而保證了生產(chǎn)糠醛的原料基礎(chǔ)，然后利用木片預(yù)水解液間歇法生產(chǎn)糠醛的工藝，開(kāi)辟了生產(chǎn)糠醛新的豐富的原料資源和方法，同時(shí)，提高糠醛轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛技術(shù)，預(yù)水解
3液采用連續(xù)的無(wú)酸條件下制得，過(guò)濾分離水解液和少量的溶解木質(zhì)素；水解液脫水反應(yīng)生產(chǎn)糠醛，采用以硫酸為催化劑的生產(chǎn)工藝。其特征包括以下過(guò)程
一種溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，包括以下過(guò)程按照木片與水的質(zhì)量比為1:3 -1:10的比例，將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間 l-4h，反應(yīng)溫度120°C _180°C，壓力0. 5-0. 8MPa，在反應(yīng)塔下部將水解液抽提出來(lái)，水解后的木片進(jìn)入蒸煮工序生產(chǎn)溶解漿。水解液的處理將水解液中的懸浮物過(guò)濾后進(jìn)行減壓蒸餾濃縮，控制水解液中戊糖含量為20-150g/l范圍內(nèi)，以硫酸為催化劑，用量為5-80g/l，脫水反應(yīng)溫度為150°C -200°C，反應(yīng)壓力0. 5-1. 5MPa，反應(yīng)時(shí)間為ai_8h，反應(yīng)過(guò)程中保持硫酸濃度恒定為5-80g/l，在此反應(yīng)條件下生產(chǎn)糠醛。木片采用連續(xù)、無(wú)酸的水解工藝，依靠木片本身水解產(chǎn)生的有機(jī)酸等為催化劑，其中以醋酸為主要成分，還包括少量的甲酸、丙酸、丁酸等；
本發(fā)明的有益效果所用生物質(zhì)為資源豐富的闊葉木桉木、楊木等，為糠醛生產(chǎn)開(kāi)辟了新的豐富的原料資源和方法；水解液用于生產(chǎn)糠醛，而水解后的木片進(jìn)一步生產(chǎn)溶解漿，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)木材中半纖維素和纖維素的高效資源化利用；連續(xù)化的水解工藝，糠醛轉(zhuǎn)化率高，最高達(dá)到70. 1 ；無(wú)酸的水解工藝，水解催化劑為木片本身水解產(chǎn)生的乙酸、甲酸等，大大降低對(duì)設(shè)備的腐蝕。
具體實(shí)施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1
將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間2. 5h，反應(yīng)溫度165°C，木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來(lái)，戊糖轉(zhuǎn)化率達(dá)到了 60. 3%。水解液在濾去懸浮物后進(jìn)行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為56g/l，以硫酸為催化齊U，加入量為40g/l，混合均勻后在180°C下進(jìn)行脫水反應(yīng)3h，反應(yīng)過(guò)程中向反應(yīng)釜中加入高溫的去離子水保持體系中硫酸濃度恒定為40g/l，通過(guò)調(diào)節(jié)汽相閥開(kāi)度，控制蒸出速度為 8ml/min，反應(yīng)得到糠醛，可使糠醛收率達(dá)到理論收率的70. 1%。實(shí)施例2:
將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間2h，反應(yīng)溫度170°C，木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液抽提出來(lái)，戊糖轉(zhuǎn)化率達(dá)到了 62. 3%.
水解液在濾去懸浮物后進(jìn)行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為85g/l，以硫酸為催化劑， 加入量為20g/l，混合均勻后在170°C下進(jìn)行脫水反應(yīng)4h，反應(yīng)過(guò)程中向反應(yīng)釜中加入高溫的去離子水保持體系中硫酸濃度恒定為20g/l，通過(guò)調(diào)節(jié)汽相閥開(kāi)度，控制蒸出速度IOml/ min，反應(yīng)得到糠醛，可使糠醛收率達(dá)到理論收率的66. 11實(shí)施例3:
將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間3h，反應(yīng)溫度170°C，木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液抽提出來(lái)，戊糖轉(zhuǎn)化率達(dá)到了 64. 3%。水解液在濾去懸浮物后進(jìn)行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為140g/l，以硫酸為催化劑，加入量為30g/l，混合均勻后在165°C下進(jìn)行脫水反應(yīng)5h，反應(yīng)過(guò)程中向反應(yīng)釜中加入高溫的去離子水保持體系中硫酸濃度恒定為30g/l，通過(guò)調(diào)節(jié)汽相閥開(kāi)度，控制蒸出速度CN 102532067 A為9ml/min，反應(yīng)得到糠醛，可使糠醛收率達(dá)到理論收率的68. 5%。
權(quán)利要求
1.溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，其特征在于具體步驟為(1)按照木片與水的質(zhì)量比為1 3 -1 10的比例，將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間l_4h，反應(yīng)溫度120°C _180°C，壓力0. 5-0. 8MPa，在反應(yīng)塔下部將水解液抽提出來(lái)，水解后的木片進(jìn)入蒸煮工序生產(chǎn)溶解漿；水解液的處理將水解液中的懸浮物過(guò)濾后進(jìn)行減壓蒸餾濃縮，控制水解液中戊糖含量為20-150g/l范圍內(nèi)，以硫酸為催化劑，用量為5-80g/l，脫水反應(yīng)溫度為150°C -200°C，反應(yīng)壓力0. 5-1. 5MPa，反應(yīng)時(shí)間為ai_8h，反應(yīng)過(guò)程中保持硫酸濃度恒定為5-80g/l，在此反應(yīng)條件下生產(chǎn)糠醛。
2.如權(quán)1所述的溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，其特征在于具體步驟為(1)將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間2.5h，反應(yīng)溫度 165°C，木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來(lái)；(2)水解液在濾去懸浮物后進(jìn)行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為56g/l，以硫酸為催化齊U，加入量為40g/l，混合均勻后在180°C下進(jìn)行脫水反應(yīng)3h，反應(yīng)過(guò)程中向反應(yīng)釜中加入高溫的去離子水保持體系中硫酸濃度恒定為40g/l，通過(guò)調(diào)節(jié)汽相閥開(kāi)度，控制蒸出速度為 8ml/min，反應(yīng)得到糠醛。
3.如權(quán)1所述的溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，其特征在于具體步驟為(1)將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間2h，反應(yīng)溫度170°C， 木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液抽提出來(lái)；(2)水解液在濾去懸浮物后進(jìn)行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為85g/l，以硫酸為催化齊U，加入量為20g/l，混合均勻后在170°C下進(jìn)行脫水反應(yīng)4h，反應(yīng)過(guò)程中向反應(yīng)釜中加入高溫的去離子水保持體系中硫酸濃度恒定為20g/l，通過(guò)調(diào)節(jié)汽相閥開(kāi)度，控制蒸出速度 lOml/min，反應(yīng)得到糠醛。
4.如權(quán)1所述的溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，其特征在于具體步驟為(1)將木片的水溶液用泵打到連續(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時(shí)間3h，反應(yīng)溫度170°C， 木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液抽提出來(lái)；(2)水解液在濾去懸浮物后進(jìn)行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為140g/l，以硫酸為催化齊U，加入量為30g/l，混合均勻后在165°C下進(jìn)行脫水反應(yīng)5h，反應(yīng)過(guò)程中向反應(yīng)釜中加入高溫的去離子水保持體系中硫酸濃度恒定為30g/l，通過(guò)調(diào)節(jié)汽相閥開(kāi)度，控制蒸出速度為 9ml/min，反應(yīng)得到糠醛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛工藝，屬于制漿造紙和糠醛的制備技術(shù)，具體地說(shuō)是利用生產(chǎn)溶解漿的闊葉木桉木、楊木等的預(yù)水解液為原料，以硫酸為催化劑，連續(xù)水解、間歇生產(chǎn)糠醛的工藝。一種溶解漿木片水解液硫酸間歇法制造糠醛技術(shù)，預(yù)水解液采用連續(xù)的無(wú)酸條件下制得，過(guò)濾分離水解液和少量的溶解木質(zhì)素；水解液脫水反應(yīng)生產(chǎn)糠醛，采用以硫酸為催化劑的生產(chǎn)工藝。所用生物質(zhì)為資源豐富的闊葉木桉木、楊木等，為糠醛生產(chǎn)開(kāi)辟了新的豐富的原料資源和方法；水解液用于生產(chǎn)糠醛，而水解后的木片進(jìn)一步生產(chǎn)溶解漿，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)木材中半纖維素和纖維素的高效資源化利用；連續(xù)化的水解工藝，糠醛轉(zhuǎn)化率高，最高達(dá)到70.1；無(wú)酸的水解工藝，水解催化劑為木片本身水解產(chǎn)生的乙酸、甲酸等，大大降低對(duì)設(shè)備的腐蝕。
文檔編號(hào)C07D307/50GK102532067SQ20111045041
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者喬軍, 劉延波, 劉澤華, 應(yīng)廣東, 張偉, 張淑俠, 梁洪金, 翟丙彥, 路慶輝, 鐘洪霞 申請(qǐng)人:山東太陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司