CN102584751A - 一种反应精馏法制备糠醛的工艺及其反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应精馏法制备糠醛的工艺及其反应系统，其工艺过程采用反应精馏法。基本设备由反应精馏塔和脱水塔及相应的冷凝器、再沸器、蒸发罐等组成，其特点在于反应得到的糠醛可以及时从系统移除，有效避免了副反应和逆反应的发生。本发明工艺流程简单，糠醛收率高，生产消耗低，收益好，是糠醛生产技术升级的好方法。

Description

一种反应精馏法制备糠醛的工艺及其反应系统

技术领域

本发明属于化工领域，涉及糠醛生产技术，特别是一种反应精馏法制备糠醛的工艺及其反应系统。 

背景技术

糠醛是一种无色透明油状液体，学名α-呋喃甲醛，分子式C5H4O2，沸点161.7℃(760mmHg)；熔点-36.5℃；分子结构式如下所示： 

糠醛是一种重要有机化工原料和化学溶剂，迄今为止，糠醛生产已有近百年历史。糠醛不但本身在工业上有很重要的用途，而且还可经加氢、氧化、氯化、缩合等化学反应制备大量衍生产品，糠醛及其衍生物在国民经济中应用相当广泛，涵盖石油化工、合成树脂、食品、医药及合成纤维等诸多行业。随着能源危机和石油价格的大幅上扬，利用木质纤维素生产高附加值的糠醛及其下游产品越来越引起人们的重视。 

糠醛可通过农林废料中的半纤维素(戊聚糖)水解和戊糖脱水环化两步制得。 

目前，多数企业采取一步法，即在一个水解釜中同时进行半纤维素水解和戊糖脱水环化生产糠醛。一步法因其设备投资少，操作简单，在糠醛工业中得到了广泛的应用。如Quaker Oats工艺、Agrifuran工艺和Rosenlew工艺等，但其糠醛收率低，原料得不到综合利用，并且造成了严重的环境污染。 

两步法，即戊聚糖水解和戊糖脱水环化在两个反应器中各自独立进行，两步法可以提高糠醛收率，并且可以避免糠醛生产过程中对纤维素及其它组分的破坏，通过后续开发能够使原料得到综合利用，从而减少环境污染，两步法是糠醛工业的必然选择。 

目前，两步法中第一步戊聚糖水解生产戊糖收率很高，第二步戊糖脱水环化过程中由于糠醛自身的分解以及和反应中间体的聚合，使得糠醛损失较大，戊糖脱水环化的工艺条件的优化是提高两步法糠醛收率的关键。由于欧美等发达国家早已停止糠醛生产，同时也停止了对这方面技术的研究，我国到目前为止有关这方面的研究报道很少。天津大学李凭力等采用 反应萃取的工艺路线，以醋酸为催化剂，由戊糖制取糠醛，但该工艺加入了萃取剂，工艺及操作有些复杂。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种收率高、能耗低、几乎不产生废水的反应精馏法制备糠醛的工艺及其反应系统。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种反应精馏法制备糠醛的反应系统，包括反应精馏塔、脱水塔及蒸发罐，其特征在于：所述反应精馏塔通过一精馏塔回流分相罐与脱水塔连接，反应精馏塔的水相经过一精馏塔冷凝器回流；脱水塔的塔顶经过脱水塔回流分相罐连接反应精馏塔，油相经过脱水塔冷凝器回流，水相返回反应精馏塔进料，塔底通过脱水塔再沸器连接蒸发罐；蒸发罐的塔顶采出经过冷凝器出料。 

一种制备糠醛的工艺，步骤是： 

(1)反应精馏：将浓度为80-200g/l的木糖溶液从反应精馏塔的中上部进料，催化剂从反应精馏塔的上部进料，加压操作，操作压力0.8-1.0MPa(G)，塔顶温度175-185℃，塔顶蒸汽冷凝后分相，水相回流，采出送入脱水塔进行脱水； 

(2)脱水：来自反应精馏塔顶的采出物料进入脱水塔中部，常压或减压操作，操作压力-0.095-0MPa(G)，塔顶蒸汽冷凝后分相，油相回流，水相采出返回反应精馏塔进料，塔底物料送入蒸发罐脱色； 

(3)蒸发脱色：来自脱水塔底的物料送入蒸发罐进行脱色，常压或减压操作，操作压力-0.095-0MPa(G)，蒸汽经冷凝冷却后得到精糠醛产品。 

而且，所述催化剂为醋酸和甲酸的混合物。 

本发明的优点和有益效果为： 

1、本发明利用本系统反应得到的糠醛可以及时从系统移除，有效避免了副反应和逆反应的发生，工艺流程简单，糠醛收率高，生产消耗低，收益好，促进了糠醛生产技术的升级。 

2、本发明采用反应精馏法，反应生成的糠醛能够及时从系统移除，可以有效避免副反应的发生，提高了收率，降低了成本，从源头上杜绝大量糠醛废水产生，环保科学。 

附图说明

图1为本发明的反应系统构成示意图。 

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能 以下述实施例来限定本发明的保护范围。 

为了清楚地叙述本发明，首先描述本发明的反应系统。 

一种反应精馏法制备糠醛的反应系统，包括反应精馏塔1、脱水塔5及蒸发罐9，反应精馏塔通过一精馏塔回流分相罐4与脱水塔连接，反应精馏塔的水相经过精馏塔冷凝器3回流，油相进入脱水塔，塔底经过精馏塔再沸器2排出；脱水塔的塔顶采出经过脱水塔回流分相罐8连接反应精馏塔，其中油相经过脱水塔冷凝器7回流，水相返回反应精馏塔进料，塔底通过脱水塔再沸器6连接蒸发罐；该蒸发罐的塔顶采出经过冷凝器10出料，塔底残液排出。 

一种反应精馏法制备糠醛的工艺，步骤是： 

(1)反应精馏： 

浓度为120g/l的木糖溶液从反应精馏塔的中上部进料，催化剂醋酸与甲酸的混合物从反应精馏塔的上部进料，加压操作，操作压力0.9MPa(G)，塔顶温度178.2℃。塔顶蒸汽含水77.3％，冷凝后分相，水相回流，含水率90.3％；油相采出，送入脱水塔进行脱水，其含水率为6.2％，其余为糠醛。塔底废水经醋酸回收后返回半纤维素水解工段。 

催化剂为醋酸和甲酸的混合物中，二者的体积比没有特殊要求，最好为1∶1；或者也可以只是醋酸一种。 

(2)脱水： 

来自反应精馏塔顶的物料进入脱水塔中部，常压或减压操作压力，操作压力-0.07MPa(G)，塔顶温度109.6℃。塔顶蒸汽含水9.7％，冷凝后分相，油相回流，含水率约4.6％，其余为糠醛，水相采出，返回反应精馏塔进料，其含水率为90.1％。塔底物料送入蒸发罐脱色。 

(3)蒸发脱色 

来自脱水塔塔底的物料送入蒸发罐进行脱色，操作压力-0.07MPa(G)，温度121.8℃，蒸汽经冷凝冷却后得到精糠醛产品。少量醛泥等残液定期进行清理，可以回收做燃料使用。 

经过验证，通过本发明工艺制备的糠醛，其收率为85-90％。 

Claims (3)

1.一种反应精馏法制备糠醛的反应系统，包括反应精馏塔、脱水塔及蒸发罐，其特征在于：所述反应精馏塔通过一精馏塔回流分相罐与脱水塔连接，反应精馏塔的水相经过一精馏塔冷凝器回流；脱水塔的塔顶经过脱水塔回流分相罐连接反应精馏塔，油相经过脱水塔冷凝器回流，水相返回反应精馏塔进料，塔底通过脱水塔再沸器连接蒸发罐；蒸发罐的塔顶采出经过冷凝器出料。

2.一种采用如权利要求1所述的反应系统制备糠醛的工艺，其特征在于：步骤是：

(1)反应精馏：将浓度为80-200g/l的木糖溶液从反应精馏塔的中上部进料，催化剂从反应精馏塔的上部进料，加压操作，操作压力0.8-1.0MPa(G)，塔顶温度175-185℃，塔顶蒸汽冷凝后分相，水相回流，采出送入脱水塔进行脱水；

(2)脱水：来自反应精馏塔顶的采出物料进入脱水塔中部，常压或减压操作，操作压力-0.095-0MPa(G)，塔顶蒸汽冷凝后分相，油相回流，水相采出返回反应精馏塔进料，塔底物料送入蒸发罐脱色；

(3)蒸发脱色：来自脱水塔底的物料送入蒸发罐进行脱色，常压或减压操作，操作压力-0.095-0MPa(G)，蒸汽经冷凝冷却后得到精糠醛产品。

3.根据权利要求2所述的反应精馏法制备糠醛的工艺，其特征在于：所述催化剂为醋酸和甲酸的混合物。