專利名稱：溶解漿木片水解液醋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醋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)，具體地說是利用生產(chǎn)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(xù)水解、間歇生產(chǎn)糠醛的技術(shù)。
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后續(xù)的制漿有益，而且提供一個利用半纖維素生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品糠醛的機會?？啡┦且环N非常重要的有機化工原料，在結(jié)構(gòu)上含有兩個雙鍵和一個醛基，其獨特的化學(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、食品添加劑等多個生產(chǎn)領(lǐng)域。但是糠醛只能通過農(nóng)林產(chǎn)品水解生成，不能通過化工合成制得，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。中國是世界上最主要的糠醛生產(chǎn)國，產(chǎn)量占到世界產(chǎn)量的50%，但是中國的糠醛生產(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)糠醛在一個反應(yīng)器內(nèi)一次完成，國內(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(jié)性很明顯，必須在收獲的季節(jié)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(chǎn)工藝糠醛渣利用價值低等難題。3、一步硫酸法生產(chǎn)中的原料轉(zhuǎn)化率低、硫酸對設(shè)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(xiàn)，世界將越來越重視生物質(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醋酸間歇法制造糠醛技術(shù)，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，采用連續(xù)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(chǎn)糠醛的原料基礎(chǔ)，然后利用木片預(yù)水解液生產(chǎn)糠醛的工藝，開辟了生產(chǎn)糠醛新的豐富的原料資源和方法，同時，提高CN 102532068 A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醋酸間歇法制造糠醛工藝，預(yù)水解液采用連續(xù)的無酸條件下制得，過濾分離水解液和少量的溶解木質(zhì)素；預(yù)水解液脫水反應(yīng)生產(chǎn)糠醛，采用以醋酸為催化劑的生產(chǎn)工藝。其特征包括以下過程
本發(fā)明的特點是傳統(tǒng)的糠醛工藝多采用一步硫酸法，均以玉米芯為原料，而本發(fā)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(yīng)是在醋酸的條件下完成，優(yōu)點是糠醛得率高、對設(shè)備腐蝕少。一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法制造糠醛工藝，具體步驟如下按照木片與水的質(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)時間 l-4h，反應(yīng)溫度120°C -180°C，壓力0. 5-0. 8MPa，無酸水解，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來，水解后的木片進入蒸煮工序生產(chǎn)溶解漿。水解液的處理將水解液中的懸浮物過濾后進行減壓蒸餾濃縮，控制水解液中戊糖含量的質(zhì)量百分比濃度為2%-15%范圍內(nèi)，以醋酸為催化劑用量為20-100g/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)時間為ai-8h，反應(yīng)過程中保持醋酸濃度恒定，在此反應(yīng)條件下生產(chǎn)糠醛。木片采用連續(xù)、無酸的水解工藝，依靠木片本身水解產(chǎn)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。在該制備工藝中采用的是間歇法生產(chǎn)糠醛，即在脫水生產(chǎn)糠醛的反應(yīng)中，直至不再產(chǎn)生糠醛時終止反應(yīng)。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，而水解后的木片進一步生產(chǎn)溶解漿，進而實現(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，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(chǎn)生的乙酸、甲酸等，大大降低了對水解塔的腐蝕和生產(chǎn)成本；以醋酸為催化劑不僅提高了糠醛轉(zhuǎn)化率，傳統(tǒng)以玉米芯為原料的一步法糠醛得率為54%時，采用本發(fā)明專利可達到62%，而且減少了對糠醛生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)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(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時間3h，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，戊糖轉(zhuǎn)化率達到了 60. 3%。水解液在濾去懸浮物后進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為8. 0%，以醋酸為催化齊U，用量為30g/l，混合均勻后在200°C下進行脫水反應(yīng)池，反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恒定，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應(yīng)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(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時間2. 5h，反應(yīng)溫度170°C，木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來，戊糖轉(zhuǎn)化率達到了 62. 3%.水解液在濾去懸浮物后進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為6. 3%，以醋酸為催化劑，用量為60g/l，混合均勻后在180°C下進行脫水反應(yīng)4h，反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恒定，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度lOml/min，反應(yīng)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(xù)水解塔中，木片水解反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度170°C，木片與水的質(zhì)量比為1:4，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來，戊糖轉(zhuǎn)化率達到了 64. 3%。水解液在濾去懸浮物后進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為15 %，以醋酸為催化齊U，用量為80g/l，混合均勻后在165°C下進行脫水反應(yīng)5h，反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恒定，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應(yīng)得到糠醛， 可使糠醛收率達到理論收率的62. 5%。
權(quán)利要求
1.溶解漿木片水解液醋酸間歇法制造糠醛的工藝，其特征在于具體步驟如下(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)時間l_4h，反應(yīng)溫度120°C -180°C，壓力0. 5-0. 8MPa，無酸水解，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來，解后的木片進入蒸煮工序生產(chǎn)溶解漿；(2)水解液的處理將水解液中的懸浮物過濾后進行減壓蒸餾濃縮，控制水解液中戊糖含量的質(zhì)量百分比濃度為2%-15%范圍內(nèi)，以醋酸為催化劑用量為20-100g/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)時間為ai_8h，反應(yīng)過程中保持醋酸濃度恒定不變，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度8-lOml/min在此反應(yīng)條件下生產(chǎn)糠醛。
2.如權(quán)利要求1所述的溶解漿木片水解液醋酸間歇法制造糠醛的工藝，其特征在于 具體步驟如下(1)木片與水的質(zhì)量比為1:4，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)時間3h，反應(yīng)溫度165°C，，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來；(2)水解液在濾去懸浮物后進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為8.0%，以醋酸為催化齊U，用量為30g/l，混合均勻后在200°C下進行脫水反應(yīng)3h，反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恒定，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/min，反應(yīng)得到糠醛。
3.如權(quán)利要求1所述的溶解漿木片水解液醋酸間歇法制造糠醛的工藝，其特征在于 具體步驟如下(1)木片與水的質(zhì)量比為1:4，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)時間2. 5h，反應(yīng)溫度170°C，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來；(2)水解液在濾去懸浮物后進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為6.3%，以醋酸為催化齊U，用量為60g/l混合均勻后在180°C下進行脫水反應(yīng)4h，反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恒定，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度lOml/min，反應(yīng)得到糠醛。
4.如權(quán)利要求1所述的溶解漿木片水解液醋酸間歇法制造糠醛的工藝，其特征在于 具體步驟如下(1)木片與水的質(zhì)量比為1:4，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)時間3h，反應(yīng)溫度170°C，在反應(yīng)塔下部將水解液連續(xù)抽提出來；(2)水解液在濾去懸浮物后進行減壓蒸餾，水解液中戊糖含量為15%，以醋酸為催化齊U，用量為80g/l混合均勻后在165°C下進行脫水反應(yīng)紐，反應(yīng)中向反應(yīng)釜中加入水解液保持體系中的醋酸濃度恒定，通過調(diào)節(jié)汽相閥開度，控制蒸出速度8ml/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醋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)，具體地說是利用生產(chǎn)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(xù)水解、間歇生產(chǎn)糠醛的技術(shù)。一種溶解漿木片水解液醋酸間歇法制造糠醛技術(shù)，預(yù)水解液采用連續(xù)的無酸條件下制得，過濾分離水解液和少量的溶解木質(zhì)素；預(yù)水解液脫水反應(yīng)生產(chǎn)糠醛，采用以醋酸為催化劑的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明技術(shù)方案采用無酸的水解工藝，水解催化劑為木片本身水解產(chǎn)生的乙酸、甲酸等，大大降低了對水解塔的腐蝕和生產(chǎn)成本；以醋酸為催化劑不僅提高了糠醛轉(zhuǎn)化率，傳統(tǒng)以玉米芯為原料的一步法糠醛得率為54%時，采用本發(fā)明可達到62%，而且減少了對糠醛生產(chǎn)設(shè)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(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 申請人:山東太陽紙業(yè)股份有限公司