CN107827847A - 利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统及方法，该系统包括酸液输出单元、原料混合单元、进料单元、主体反应单元、出料单元、汽提反应塔、分离单元和纯化单元。该方法包括酸液输出步骤、原料混合步骤、进料步骤、水解反应步骤、出料步骤、汽提反应步骤、分离步骤和纯化步骤。本发明是真正意义上的连续生产系统，在时间上实现了产品的连续获取，降低了劳动强度、提高了生产效率。整个工艺设计合理，糠醛收率高，单位能耗低。

Description

利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统及方法

技术领域

本发明属于糠醛生产技术领域，特别是涉及到两步法连续制备糠醛的技术。

背景技术

糠醛(又称呋喃甲醛)是一种重要的化工产品，广泛应用于合成塑料、医药、农药等工业领域，每年全球糠醛的需求量极大。糠醛可以有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分，也可以从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。随着能源危机的加剧及环保要求，利用可再生的农林废弃物生产高附加值的糠醛，受到人们越来越多的重视。

目前在工业规模上，唯一能获得糠醛的方法仍然是以玉米芯为原料，通过水解的方法得到。根据玉米芯半纤维素中戊聚糖水解和戊糖单体脱水环化是否在同一个反应器内进行，糠醛生产技术又可分为一步法和两步法。

一步法是把含半纤维素的原料装入水解锅中，在酸催化和一定温度下，使半纤维素水解成戊糖，同时戊糖又被脱水形成糠醛。一步法因其设备投资少，操作简单，在糠醛工业应用广泛。但一步法由于原料加热不均匀，糠醛收率低，蒸汽消耗大，环境污染严重。

两步法是将半纤维素的水解反应和戊糖的脱水反应分成两步，分别在不同的设备中完成，其反应式如下：

目前在国内或国际上，两步法中的第一步——利用木质纤维素类原料制糖的工艺——通常采用稀酸水解的方法，现有酸水解装置均是间歇式反应器，其劳动强度大、生产效率低、占地面积大、污染严重。另外，由于现有反应器存在的酸液仅附在物料表面、物料和酸液的混合不均匀、水蒸气加热不均匀等问题，导致水解糖分解严重、副产物多、糖收率小、糖浓度低。

在两步法中的第二步——戊糖脱水环化过程，由于糠醛自身的分解反应以及和反应中间体的缩聚反应，使得糠醛收率较低。由于欧美等发达国家早已停止糠醛生产，因此对糠醛技术的研究报道很少。

因此，研究利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统及方法对于解决现有技术中的上述技术问题具有积极的意义。

发明内容

考虑到上述现有技术中的问题而提出了本发明。本发明提供了一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统，还提供了利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的方法，其至少解决了现有技术中无法连续反应，糠醛收率低，反应副产物多，劳动强度大，生产成本高，生产效率低，环境污染严重等问题，能够有效地提高劳动生产率，降低劳动强度，提高糠醛收率，尽可能避免副反应发生，单位能耗低，环境污染小，合理利用能量。

根据本发明的一方面，提供了一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统，该系统包括：酸液输出单元，用于分别输出第一酸液和第二酸液；原料混合单元，与所述酸液输出单元相连，用于将所述原料与第一酸液混合以形成混合物并连续输送所述混合物；进料单元，与所述原料混合单元相连，用于接收所述混合物、对所述混合物进行压缩并向外输送所述混合物；主体反应单元，与所述进料单元和所述酸液输出单元相连，用于分别接收所述混合物和第二酸液，并在高于常压的压力下充分搅拌和混合所述混合物和第二酸液以使其反应；出料单元，与所述主体反应单元相连，用于对反应得到的生成物进行固液分离，并输出含酸的戊糖溶液；汽提反应塔，其包括位于顶部的蒸汽出口和第一原料入口，以及位于底部的汽提蒸汽入口和酸液出口，其中，所述第一原料入口用于接收来自出料单元的第一温度的含酸的戊糖溶液作为原料以进行脱水环化反应，所述汽提蒸汽入口用于接收第二温度的汽提蒸汽，所述蒸汽出口用于提供由该反应得到的含糠醛蒸汽，所述酸液出口用于从塔底采出酸液；分离单元，其与所述蒸汽出口相连，用于中和含糠醛蒸汽中的酸，并将所得的盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽；以及纯化单元，其用于纯化所得的糠醛。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的方法，该方法包括：酸液输出步骤，分别输出第一酸液和第二酸液；原料混合步骤，使所述原料与所述第一酸液混合形成混合物；进料步骤，将所述混合物压缩并向外输送所述混合物；水解反应步骤，将所述混合物和所述第二酸液混合均匀，并使其在高于常压的压力下发生水解反应；出料步骤，使水解反应得到的生成物固液分离，得到的液体为含酸的戊糖溶液；汽提反应步骤，使用汽提反应塔进行汽提反应步骤，使第一温度的来自出料步骤的含酸的戊糖溶液自顶部进入汽提反应塔，使第二温度的汽提蒸汽自底部进入汽提反应塔，汽提蒸汽与戊糖溶液逆流接触，戊糖溶液发生脱水环化反应，从而获得含糠醛蒸汽和酸液；分离步骤，对所述含糠醛蒸汽进行中和，并将所得的盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽；以及纯化步骤，纯化所得的糠醛。

本发明是真正意义上的连续生产系统，在时间上实现了产品的连续获取，降低了劳动强度、提高了生产效率，且木质纤维素类原料的水解反应仅在主体反应单元中发生，减少了副产物的生成，反应得到的糖能够及时排出，提高了糖收率及糖浓度。在戊糖制备糠醛的过程中，汽提反应塔中可使用液体无机酸为催化剂，催化能力强，反应温度低；汽提反应塔还能够处理低浓度糖液，无需对糖液进行浓缩，简化了生产工艺。本发明采用蒸汽逆流汽提反应的工艺流程，反应过程不加入任何萃取剂，含酸的戊糖溶液自上而下与蒸汽接触，在发生脱水环化反应生成糠醛的同时，生成的糠醛被蒸汽带出，这样避免了糠醛长时间处于液体酸性环境而发生副反应。本发明汽提反应塔塔底可以不设再沸器，汽提反应塔塔顶可以不设冷凝回流装置；由于含戊糖的溶液中通常含有盐和其他糖类杂质，在酸性环境下在再沸器中换热容易使再沸器表面结焦而使反应不能连续进行，使用蒸汽直接汽提加热避免了这个问题并节省设备投资。同时，直接蒸汽汽提加热还可以通过调整蒸汽量控制液体的停留时间，避免反应过度。本发明简化了糠醛生产过程，后续的糠醛分离以及纯化简便易行，整个工艺设计合理，与传统一步法工艺相比，糠醛收率高10-30％，单位能耗低10-20％。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施方案所述的一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统的示意图。

图2是根据本发明的另一个实施方案所述的一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

图1示意性示出了根据本发明的一个实施方案。

如图1所示，其为一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统，包括酸液输出单元10，原料混合单元20，进料单元30，主体反应单元40，出料单元50，汽提反应塔60，蒸汽出口61，第一原料入口62，汽提蒸汽入口63，酸液出口64，分离单元70，纯化单元80。

该系统可以以下述工艺利用木质纤维素类原料连续制备糠醛。

木质纤维素类原料在原料混合单元20中与酸液输出单元10输出的第一酸液以一定比例混合均匀形成混合物。混合物被连续送入进料单元30，进料单元30对混合物进行压缩并向外输送混合物。混合物连续稳定地进入主体反应单元40，并且在高于常压的压力下与酸液输出单元10输出的第二酸液混合达到设定的固液比以使其反应。反应完成后的生成物被连续稳定地输送至出料单元50，生成物在出料单元50中进行固液分离，输出的液体为含酸的戊糖溶液。被加热器加热到第一温度的含酸的戊糖溶液从汽提反应塔60顶部的第一原料入口62进入塔内，第二温度的汽提蒸汽从汽提反应塔60底部的汽提蒸汽入口63进入塔内，含酸的戊糖溶液在汽提反应塔60内发生脱水环化反应生成糠醛，酸为催化剂，随后，生成的糠醛随蒸汽从汽提反应塔60顶部的蒸汽出口61采出，酸液从汽提反应塔60底部的酸液出口64采出；采出的含糠醛蒸汽进入与汽提反应塔60相连的分离单元70，在分离单元70中含糠醛蒸汽中的酸被中和，得到含酸量降低的含糠醛蒸汽；含酸量降低的含糠醛蒸汽进入与分离单元70相连的纯化单元80，并在纯化单元80中被纯化。

在一个优选的实施方案中，原料混合单元20可以包括螺旋混合器，其用于将原料和第一酸液在螺旋搅拌作用下混合均匀而形成混合物，并向进料单元30提供连续进料。采用螺旋混合器能够使原料和酸液混合得更加均匀，确保后续水解反应顺利进行。

在一个优选的实施方案中，进料单元30可以包括带压缩功能的螺旋进料器，优选螺旋进料器包括压缩段，压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小，更优选螺旋进料器包括料塞段，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。螺旋进料器，用于对所述混合物进行压缩并将所述混合物输送到所述主体反应单元40。主体反应单元40中的水解反应在高于常压的条件下进行，进料单元30的螺旋进料器能够确保主体反应单元40中的物料不会反蹿回进料单元30，并且维持主体反应单元40内压力稳定，保证主体反应单元40中的水解反应在稳定的压力下进行；此外，通过使用螺旋进料器，还能提供连续稳定地进料，不会出现堵塞现象。

在一个优选的实施方案中，进料单元30还可以包括分别与原料混合单元20和螺旋进料器连接的第一锥形下料管，用于接收来自原料混合单元20的混合物，并输送给螺旋进料器。在进料单元30使用第一锥形下料管来接收并输送混合物，能够确保混合物顺利地进入螺旋进料器，从而可避免因为从原料混合单元20输出的混合均匀的混合物流动性较差而导致的堵塞或输送不畅。

在一个优选的实施方案中，主体反应单元40可以包括螺旋反应器，该螺旋反应器为平推流式并且无压缩功能。混合物在主体反应单元40的螺旋反应器中发生水解反应，螺旋反应器设置为平推流时，可以使反应完全以及提高反应效率，使得反应器中的混合物在任意反应阶段固液混合比一致，提高了水解反应的效率。

在一个优选的实施方案中，主体反应单元40还可以包括与进料单元30连接、用于接收混合物的第二锥形下料管，该第二锥形下料管的顶部还设置有与酸液输出单元10连接的酸液添加装置，用于添加第二酸液。在主体反应单元40使用第二锥形下料管来接收并输送混合物能够确保混合物顺利地进入螺旋反应器，避免从进料单元30输出的固液混合物流动性较差导致的堵塞或输送不畅；在第二锥形下料管的顶部设置的酸液添加装置进一步补充反应所需的酸液以达到设定的固液比，使得水解反应能够高效进行。

在一个优选的实施方案中，酸液添加装置可以通过喷淋添加第二酸液。采用喷淋的方式能够更均匀地将第二酸液喷洒至来自进料单元30的混合物，还有助于第二酸液和混合物的均匀混合。

在一个优选的实施方案中，主体反应单元40还可以包括蒸汽输入口，其用于接收高温蒸汽。该蒸汽输入能够维持主体反应单元40的反应温度在合适的范围，避免温度下降而引起的反应速率降低。

在一个优选的实施方案中，主体反应单元40还可以包括放空阀，以排出反应过程中产生的不凝气。这样，能够保证主体反应单元40内的压力在合适的范围内，从而使得水解反应稳定进行。

在一个优选的实施方案中，主体反应单元40的温度和压力可通过例如调整进料的温度和压力、控制放空阀等方式来进行调节和设置。主体反应单元40能够被设置成温度为100-200℃，压力为0.1-1.8MPa；优选地，温度为100-160℃，压力为0.1-0.8MPa；更优选地，温度为115-125℃，压力为0.15-0.25MPa；最优选地，温度为120℃，压力为0.2MPa。

在一个优选的实施方案中，出料单元50可以包括带压缩功能的螺旋出料器，螺旋出料器用于对生成物进行挤压过滤和固液分离。优选螺旋出料器包括压缩段，压缩段内径和螺距沿出料方向逐渐变小；更优选螺旋出料器还包括料塞段，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变；更优选螺旋出料器器壁处有筛网，螺旋出料器通过筛网排出液体；螺旋出料器末端有固体排料口用于排出固体。出料单元50的螺旋出料器能够确保输出生成物的过程中不会发生喷料，能够维持主体反应单元40内压力稳定；此外还能够提供连续稳定地出料，不会出现堵塞现象。

在一个优选的实施方案中，第一酸液的温度优选为40-95℃，更优选为55-65℃，最优选为60℃；第二酸液的温度优选为110-200℃，更优选为125-135℃，最优选为130℃。任何能够实现木质纤维素水解的酸浓度均在本发明的考虑范围内，在一个优选实施方案中，第一酸液和/或第二酸液的酸浓度可以为0.1wt％-10wt％。

在一个优选的实施方案中，加入到主体反应单元40的第二酸液还能够使固液混合物达到设定的固液质量比，优选固液质量比为1:3-1:8。

在一个优选的实施方案中，原料混合单元20内和进料单元30内的温度和压力均可通过例如调整进料的温度和压力等方式来进行调节和设置。原料混合单元20可以设置成温度为40-90℃，压力为常压；进料单元30可以设置成温度为40-90℃。

在一个优选的实施方案中，第一酸液可以为从所述酸液出口采出的酸液，以及第二酸液也可以为从所述酸液出口采出的酸液。酸液循环利用能够降低酸液的处理成本，并且能够减少环境污染。

在一个优选的实施方案中，分离单元70还可以包括过滤装置，优选陶瓷过滤器，该过滤装置用于对含酸量降低的含糠醛蒸汽进行过滤，以进一步去除含糠醛蒸汽中的杂质。过滤装置的使用能有效降低后续糠醛精制过程中的醛泥的产生量，延长初馏塔再沸器及换热单元的使用寿命。

在一个优选的实施方案中，该制备糠醛的系统还可以包括换热单元，该换热单元包括：原料通道和糠醛通道。原料通道接收含酸的戊糖溶液作为原料，糠醛通道接收来自分离单元70的含糠醛蒸汽。含酸的戊糖溶液和含糠醛蒸汽分别通过原料通道和糠醛通道，通道之间互相隔离但能够使含酸的戊糖溶液和含糠醛蒸汽进行热交换，热交换后分别将所得的含酸的戊糖溶液和糠醛溶液送入汽提反应塔60和纯化单元80。采用换热单元能够有效地利用含糠醛蒸汽的热量来提高含酸的戊糖溶液的温度，使其能够更快达到反应温度，避免了能量的浪费。

在一个优选的实施方案中，纯化单元80可以包括：初馏塔，其具有位于中部的初馏塔进料口、位于顶部的初馏塔蒸汽出口和水相液体入口、位于底部的再沸蒸汽入口和初馏塔塔底液体出口；糠醛溶液换热器，糠醛溶液经糠醛溶液换热器降温至第三温度经初馏塔进料口进入初馏塔；所述初馏塔塔底配有初馏塔再沸器、塔顶配有冷凝回流装置；所述冷凝回流装置包括初馏塔冷凝器和初馏塔分液罐；一部分塔底液体经初馏塔再沸器换热后成为再沸蒸汽经再沸蒸汽入口返回初馏塔；初馏塔冷凝器，其与初馏塔蒸汽出口相连，用于将纯化后的含糠醛蒸汽冷凝至第四温度的冷凝液；初馏塔分液罐，其与初馏塔冷凝器相连，用于接收所述冷凝液，进行分液以得到水相液体和油相液体，并将所述水相液体经所述水相液体入口送回初馏塔，将所述油相液体输出作为粗糠醛产物。

在一个优选的实施方案中，分离单元70可以包括碱液输入口以输入用于中和的碱液，以中和含糠醛蒸汽中的酸，避免酸在后续处理中使糠醛分解或缩聚。

在一个优选的实施方案中，分离单元70的分离方法可以为惯性分离、过滤分离、离心分离中的一种或几种，本发明优选采用属于离心分离方法的旋风分离器，其用于将盐及固体杂质与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽。旋风分离器具有结构简单、操作方便、耐高温、寿命长等优点。

在一个优选的实施方案中，该制备糠醛系统还可以包括酸液换热器，用于接收从汽提反应塔60底部的酸液出口64采出的酸液并进行热能回收。

在一个优选的实施方案中，纯化单元80还可以包括精制装置，用于对粗糠醛产物进行脱水和脱轻精制以得到产品糠醛。

在一个优选的实施方案中，纯化单元80还包括废水蒸发器，用于对排出初馏塔的塔底液体的一部分进行蒸发再利用。

在一个优选的实施方案中，所述第一温度可以被设置为80-155℃，所述第二温度可以被设置为150-220℃，汽提反应塔60塔顶温度可以被设置为140-210℃，汽提反应塔60塔底温度可以被设置为150-220℃，汽提反应塔60塔顶压力可以被设置为0.26-2.2MPa(表压)，塔底压力可以被设置为0.37-2.2MPa(表压)。汽提反应塔60的温度和压力可通过调整进料的温度和压力等来进行调节和设置。

在一个优选的实施方案中，所述第三温度可以被设置为20-100℃，第四温度可以被设置为30-90℃，初馏塔塔顶温度可以被设置为100-115℃，初馏塔塔底温度可以被设置为120-160℃；初馏塔塔顶压力可以被设置为0-0.03MPa(表压)，塔底压力可以被设置为0-0.35MPa(表压)。初馏塔的温度和压力可通过调整进料的温度和压力、再沸比、回流比等来进行调节和设置。

在一个优选的实施方案中，汽提反应塔60塔底无再沸器，汽提反应塔60塔顶无冷凝回流装置。

图2示意性示出了根据本发明的一个优选的实施方案。其中，提供了一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统，包括酸液输出单元10，原料混合单元20，螺旋混合器21，进料单元30，螺旋进料器31，第一锥形下料管32，主体反应单元40，螺旋反应器41，第二锥形下料管42，酸液添加装置43，蒸汽输入口44，放空阀45，出料单元50，螺旋出料器51，糖液收集罐52，渣罐53，汽提反应塔60，蒸汽出口61，第一原料入口62，汽提蒸汽入口63，酸液出口64，分离单元70，陶瓷过滤器71，旋风分离器72，碱液输入口73，纯化单元80，初馏塔再沸器81，初馏塔82，初馏塔进料口83，初馏塔蒸汽出口84，水相液体入口85，初馏塔冷凝器86，初馏塔分液罐87，精制装置88，初馏塔塔底液体出口89，换热单元90，第二原料入口91，原料出口92，糠醛入口93，糠醛出口94，糠醛溶液换热器95，酸液换热器110，废水蒸发器120。

该装置可以以下述工艺连续制备糠醛。

木质纤维素类原料被连续送入原料混合单元20，其中该原料混合单元20包括螺旋混合器21，原料在螺旋混合器21中与来自酸液输出单元10的第一酸液(如箭头F所示)以一定比例混合均匀，以形成混合物并连续输出混合物。

混合均匀的固液混合物进入进料单元30，其包括螺旋进料器31和第一锥形下料管32；该混合物经过第一锥形下料管32连续进入螺旋进料器31，螺旋进料器31带压缩功能，其包括压缩段和料塞段，压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。螺旋进料器可对固液混合物进行压缩并向外输出至主体反应单元40。

主体反应单元40包括螺旋反应器41、第二锥形下料管42、酸液添加装置43、蒸汽输入口44和放空阀45。来自螺旋进料器31的混合物被送入第二锥形下料管42。混合物在第二锥形下料管42中与来自酸液输出单元10、并由设置在第二锥形下料管42的顶部的酸液添加装置43进行添加(优选通过喷淋添加)的第二酸液(如箭头S所示)继续混合达到设定的固液比，然后进入螺旋反应器41，在高于常压的压力下充分搅拌和混合，以进行反应。螺旋反应器41优选为平推流式并且无压缩功能。第二酸液的高温能够提供反应所需的热量。

蒸汽输入口44可以向螺旋反应器41输入蒸汽来弥补热量损失。反应过程中，可根据螺旋反应器41内的压力变化适时开启放空阀45，释放不凝气，确保系统压力稳定。

反应完成后的生成物进入出料单元50。该出料单元50包括带压缩功能的螺旋出料器51、糖液收集罐52、渣罐53，螺旋出料器51包括压缩段和料塞段，压缩段沿出料方向内径和螺距逐渐变小，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。其中，生成物在螺旋出料器51的挤压作用下进行固液分离。螺旋出料器器壁处有筛网，螺旋出料器通过筛网排出液体，液体为含酸的戊糖溶液，该液体进入糖液收集罐52；螺旋出料器末端有固体排料口用于排出固体，该固体进入渣罐53。

第二温度的汽提蒸汽从汽提反应塔60底部的汽提蒸汽入口63进入塔内，第一温度的含酸的戊糖溶液从汽提反应塔60顶部的第一原料入口62进入塔内，含酸的戊糖溶液在汽提反应塔60内发生脱水环化反应生成糠醛，酸为催化剂，随后，生成的糠醛随蒸汽从汽提反应塔60顶部的蒸汽出口61采出，酸液从汽提反应塔60底部的酸液出口64采出，采出的酸液的一部分经酸液换热器110换热，进行热能回收，之后作为第一酸液被送入螺旋混合器21，其余的部分作为第二酸液直接被送入酸液添加装置43，用于补充酸液并提供热能。

采出的含糠醛蒸汽进入与汽提反应塔60相连的分离单元70，碱液从碱液输入口73进入分离单元70，中和含糠醛蒸汽中的酸，然后蒸汽进入旋风分离器72将中和得到的盐与含糠醛蒸汽分离得到含酸量降低的含糠醛蒸汽，含酸量降低的含糠醛蒸汽继续通过陶瓷过滤器71，进一步去除蒸汽中的杂质，防止蒸汽在后续换热过程中结焦并降低醛泥的产生。

含糠醛蒸汽通过糠醛入口93进入换热单元90，含酸的戊糖溶液通过第二原料入口91进入换热单元90，含酸的戊糖溶液和含糠醛蒸汽分别通过原料通道和糠醛通道，通道之间互相隔离但能够使含酸的戊糖溶液和含糠醛蒸汽进行热交换，换热后的含酸的戊糖溶液从原料出口92输出后通过第一原料入口62进入汽提反应塔60，换热后所得的糠醛溶液从糠醛出口94输出。

然后，糠醛溶液进入与分离单元70相连的纯化单元80，首先糠醛溶液经糠醛溶液换热器95降温至第三温度，然后从初馏塔进料口83进入初馏塔82，在初馏塔82中纯化后从塔顶的初馏塔蒸汽出口84采出纯化后的含糠醛蒸汽，随后，纯化后的含糠醛蒸汽进入初馏塔冷凝器86进行降温至第四温度，然后被送入初馏塔分液罐87，在初馏塔分液罐87中分液得到水相液体和油相液体，水相液体通过水相液体入口85回流至初馏塔82内，油相液体输出作为粗糠醛产物；初馏塔塔底液体出口89采出的一部分塔底液体经初馏塔再沸器81换热后成为再沸蒸汽，经再沸蒸汽入口返回初馏塔82，其余部分塔底液体作为废水采出。

在一个优选的实施方案中，纯化单元80还可以包括精制装置88，用于对所述粗糠醛产物进行脱水和脱轻精制以得到产品糠醛。

在一个优选的实施方案中，该系统还可以包括废水蒸发器120，用于对一部分初馏塔82塔底液体进行蒸发再利用。

在一个优选的实施方案中，所述第一温度可以被设置为80-155℃，所述第二温度可以被设置为150-220℃，汽提反应塔60塔顶温度可以被设置为140-210℃，汽提反应塔60塔底温度可以被设置为150-220℃，塔顶压力可以被设置为0.26-2.2MPa(表压)，塔底压力可以被设置为0.37-2.2MPa(表压)。汽提反应塔60的温度和压力可通过调整进料的温度和压力等来进行调节和设置。

在一个优选的实施方案中，所述第三温度可以被设置为20-100℃，第四温度可以被设置为30-90℃，初馏塔82塔顶温度可以被设置为100-115℃，塔底温度可以被设置为120-160℃；初馏塔82塔顶压力可以被设置为0-0.03MPa(表压)，塔底压力可以被设置为0-0.35MPa(表压)。初馏塔82的温度和压力可通过调整进料的温度和压力、再沸比和回流比等来进行调节和设置。

本发明还涉及一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的方法，该方法包括：酸液输出步骤，分别输出第一酸液和第二酸液；原料混合步骤，使所述原料与所述第一酸液混合形成混合物；进料步骤，将所述混合物压缩并向外输送所述混合物；水解反应步骤，将所述混合物和所述第二酸液混合均匀，并使其在高于常压的压力下发生水解反应；出料步骤，使水解反应得到的生成物固液分离，得到的液体为含酸的戊糖溶液；汽提反应步骤，使用汽提反应塔进行汽提反应步骤，使第一温度的来自出料步骤的含酸的戊糖溶液自顶部进入汽提反应塔，使第二温度的汽提蒸汽自底部进入汽提反应塔，汽提蒸汽与戊糖溶液逆流接触，戊糖溶液发生脱水环化反应，从而获得含糠醛蒸汽和酸液；分离步骤，对所述含糠醛蒸汽进行中和，并将所得的盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽；以及纯化步骤，纯化所得的糠醛。

在一个优选的实施方案中，在原料混合步骤中，原料和第一酸液可以通过螺旋混合器混合均匀。

在一个优选的实施方案中，在进料步骤中，可以采用带压缩功能的螺旋进料器压缩并输送混合物。

在一个优选的实施方案中，混合物可以通过第一锥形下料管进入螺旋进料器。

在一个优选的实施方案中，在水解反应步骤中可以采用平推流式且无压缩功能的螺旋反应器。

在一个优选的实施方案中，混合物可以通过第二锥形下料管进入螺旋反应器，该第二锥形下料管的顶部还可以设置有酸液添加装置，用于添加第二酸液。

在一个优选的实施方案中，酸液添加装置可以通过喷淋添加第二酸液。

在一个优选的实施方案中，在水解反应步骤中，能够通过蒸汽输入口输入高温蒸汽。

在一个优选的实施方案中，在水解反应步骤中，能够通过放空阀排出水解反应过程中产生的不凝气。

在一个优选的实施方案中，水解反应步骤中的温度可以为100-200℃，压力可以为0.1-1.8MPa。

在一个优选的实施方案中，在出料步骤中，可以采用带压缩功能的螺旋出料器对生成物进行挤压过滤和固液分离。

在一个优选的实施方案中，第一酸液的温度可以为40-95℃；第二酸液的温度可以为110-200℃；第一酸液和第二酸液的酸浓度可以为0.1-10wt％。

在一个优选的实施方案中，主体反应单元反应温度可以为100-200℃，反应压力可以为0.1-1.8MPa，例如，可通过调整进料的温度和压力、控制放空阀等方式进行设置。

在一个优选的实施方案中，原料混合步骤的温度可以为40-90℃，压力可以为常压；进料步骤的温度可以为40-90℃，例如，可通过调整进料的温度和压力等方式来进行设置。

在一个优选的实施方案中，第一酸液和/或第二酸液可以为汽提反应步骤得到的酸液。

在一个优选的实施方案中，螺旋进料器可以包括压缩段，压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小。

在一个优选的实施方案中，螺旋进料器还可以包括料塞段，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。

在一个优选的实施方案中，螺旋出料器可以包括压缩段，压缩段内径和螺距沿出料方向逐渐变小。

在一个优选的实施方案中，螺旋出料器还可以包括料塞段，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。

在一个优选的实施方案中，螺旋出料器器壁处可以有筛网，螺旋出料器通过筛网排出液体；螺旋出料器末端还可以有固体排料口用于排出固体。

在一个优选的实施方案中，分离步骤还可以包括对含酸量降低的含糠醛蒸汽进行过滤以提供经过滤的含糠醛蒸汽。

在一个优选的实施方案中，该方法还可以包括换热步骤，其中，使用来自分离步骤的含糠醛蒸汽与温度低于第一温度的含酸的戊糖溶液进行互相隔离的热交换，从而使含酸的戊糖溶液达到第一温度而作为汽提反应步骤的原料，并提供糠醛溶液。

在一个优选的实施方案中，所述纯化步骤包括使用初馏塔进行精馏；糠醛溶液降温至第三温度进入初馏塔进行精馏，精馏得到的纯化后的含糠醛蒸汽经冷凝至第四温度并进行分液，所得的水相液体回到初馏塔，油相液体输出即为粗糠醛产物；精馏得到的一部分塔底液体离开初馏塔，一部分塔底液体经初馏塔再沸器换热后作为再沸蒸汽重新进入初馏塔。

在一个优选的实施方案中，在分离步骤中可以使用碱液对含糠醛蒸汽进行中和。

在一个优选的实施方案中，在分离步骤中可以使用旋风分离器将所述盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽。

在一个优选的实施方案中，可以对汽提反应步骤得到的酸液进行热能回收。

在一个优选的实施方案中，该方法还可以包括精制步骤，其中，对粗糠醛产物进行脱水和脱轻精制以得到产品糠醛。

在一个优选的实施方案中，该方法还可以包括对离开初馏塔的一部分塔底液体进行蒸发再利用。

在一个优选的实施方案中，第一温度可以为80-155℃，第二温度可以为150-220℃，汽提反应塔塔顶温度可以为140-210℃，塔底温度可以为150-220℃，汽提反应塔塔顶压力可以为0.26-2.2MPa(表压)，塔底压力可以为0.37-2.2MPa(表压)。汽提反应塔的温度和压力可通过调整进料的温度和压力等来进行调节和设置。

在一个优选的实施方案中，第三温度可以为20-100℃，第四温度可以为30-90℃，初馏塔塔顶温度可以为100-115℃，塔底温度可以为120-160℃；初馏塔塔顶压力可以为0-0.03MPa(表压)，塔底压力可以为0-0.35MPa(表压)。初馏塔的温度和压力可通过调整进料的温度和压力、再沸比和回流比等来进行调节和设置。

在一个优选的实施方案中，汽提反应塔塔底无再沸器，汽提反应塔塔顶无冷凝回流装置。

在一个优选的实施方案中，酸可以选自硫酸、盐酸、磷酸或硝酸中的至少一种，酸的浓度可以为0.1wt％～10wt％，优选1wt％～5wt％，最优选2wt％～4wt％。

在一个优选的实施方案中，戊糖溶液的糖浓度可以为1～100g/l，优选1g/l～50g/l，最优选5～30g/l。

本发明的上述方法既可以使用本发明的系统来执行，也可以使用具有其他构成的系统，只要能实现发明效果即可。

实施例

使用如图2所示的系统，利用木质纤维素类原料连续制备糠醛。

木质纤维素类原料被连续送入原料混合单元20，其中该原料混合单元20包括螺旋混合器21，原料在螺旋混合器21中与第一酸液(如箭头F所示)以一定比例混合均匀，以形成混合物并连续输出混合物，第一酸液为汽提反应塔60塔底的酸液的一部分，并且经酸液换热器110换热降温到60℃。

混合均匀的固液混合物进入进料单元30，其包括螺旋进料器31和第一锥形下料管32；该混合物经过第一锥形下料管32连续进入螺旋进料器31，螺旋进料器31带压缩功能，其包括压缩段和料塞段，压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变，螺旋进料器31可对固液混合物进行压缩并向外输出至主体反应单元40。

主体反应单元40包括螺旋反应器41、第二锥形下料管42、酸液添加装置43、蒸汽输入口44和放空阀45。来自螺旋进料器31的混合物被送入第二锥形下料管42。混合物在第二锥形下料管42中与第二酸液(如箭头S所示)继续混合达到设定的固液比，第二酸液为汽提反应塔60塔底的酸液的一部分，其由设置在第二锥形下料管42的顶部的酸液添加装置43进行添加(优选通过喷淋添加)，固液混合之后进入螺旋反应器41，在高于常压的压力下充分搅拌和混合，以进行反应。螺旋反应器41优选为平推流式并且无压缩功能。第二酸液不进行换热降温，其本身具有的高温能够提供反应所需的温度。

蒸汽输入口44可以向螺旋反应器41输入蒸汽来弥补热量损失。反应过程中，可根据螺旋反应器41内的压力变化适时开启放空阀45，释放不凝气，确保系统压力稳定。

反应完成后的生成物进入出料单元50。该出料单元50包括带压缩功能的螺旋出料器51、糖液收集罐52、渣罐53，螺旋出料器51包括压缩段和料塞段，压缩段内径和螺距沿出料方向逐渐变小，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。其中，生成物在螺旋出料器51的挤压作用下进行固液分离。经过滤的固体物料连续进入渣罐53后进一步处理。经过滤的含酸的戊糖溶液由收集罐52收集后，与汽提反应塔60塔顶采出的经过滤的含糠醛蒸汽在换热单元90内换热，含酸的戊糖溶液被预热到150℃后从第一原料入口62进入汽提反应塔60，温度为180℃的汽提蒸汽从汽提蒸汽入口63输入至汽提反应塔60内，上升的汽提蒸汽与戊糖溶液逆流接触，含酸的戊糖溶液在汽提反应塔60内被进一步加热到170℃后，在反应塔内进行脱水环化反应。产生的糠醛进入汽提蒸汽，以170℃从汽提反应塔60顶部的蒸汽出口61采出(塔顶压力为0.74MPa)，采出的含糠醛蒸汽中含糠醛8wt％。

将采出的含糠醛蒸汽输出至分离单元70，以12wt％碳酸钠溶液进行气相中和，由旋风分离器72将所得的盐与含糠醛蒸汽分离，从而得到含酸量降低的含糠醛蒸汽。然后，该含糠醛蒸汽进入陶瓷过滤器71，经过滤后进入换热单元90。

在换热单元90内，经过滤的含糠醛蒸汽与含酸的戊糖溶液进行换热得到温度为170℃的糠醛溶液。

糠醛溶液进入纯化单元80。糠醛溶液经糠醛溶液换热器95进一步降温到85℃后从初馏塔进料口83进入初馏塔82，纯化后从初馏塔蒸汽出口84采出粗糠醛蒸汽。经初馏塔冷凝器86冷凝到80℃后进入初馏塔分液罐87，分液得到水相液体和油相液体，其中水相液体含醛浓度为6wt％，油相液体含水8wt％。

水相液体从初馏塔分液罐87顶部返回，并从水相液体入口85进入初馏塔82，油相液体输出作为粗糠醛产物，进入粗糠醛储罐。

该粗糠醛产物经后续的脱水、脱轻精制后即可作为产品糠醛。糠醛收率为88％(相对于5g/l的戊糖溶液的理论收率)。

汽提反应塔60底部的酸液出口64采出的酸液温度为175℃，其中一部分经酸液换热器110换热，进行热能回收，之后作为第一酸液被送入螺旋混合器21，其余的部分作为第二酸液直接被送入酸液添加装置43，用于补充酸液并提供热能。初馏塔再沸器80由蒸汽供热，初馏塔塔底液体出口89采出的一部分塔底液体经初馏塔再沸器31换热后成为再沸蒸汽，经再沸蒸汽入口返回初馏塔32，其余部分塔底液体作为废水采出，采出的废水可进入废水蒸发器120，经二次蒸发后回收利用。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (70)

1.一种利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的系统，其中，该系统包括：

酸液输出单元，用于分别输出第一酸液和第二酸液；

原料混合单元，与所述酸液输出单元相连，用于将所述原料与第一酸液混合以形成混合物并连续输送所述混合物；

进料单元，与所述原料混合单元相连，用于接收所述混合物、对所述混合物进行压缩并向外输送所述混合物；

主体反应单元，与所述进料单元和所述酸液输出单元相连，用于分别接收所述混合物和第二酸液，并在高于常压的压力下充分搅拌和混合所述混合物和第二酸液以使其反应；

出料单元，与所述主体反应单元相连，用于对反应得到的生成物进行固液分离，并输出含酸的戊糖溶液；

汽提反应塔，其包括位于顶部的蒸汽出口和第一原料入口，以及位于底部的汽提蒸汽入口和酸液出口，其中，所述第一原料入口用于接收来自出料单元的第一温度的含酸的戊糖溶液作为原料以进行脱水环化反应，所述汽提蒸汽入口用于接收第二温度的汽提蒸汽，所述蒸汽出口用于提供由该反应得到的含糠醛蒸汽，所述酸液出口用于从塔底采出酸液；

分离单元，其与所述蒸汽出口相连，用于中和含糠醛蒸汽中的酸，并将所得的盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽；以及

纯化单元，其用于纯化所得的糠醛。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原料混合单元包括螺旋混合器，所述螺旋混合器用于将原料和第一酸液在螺旋搅拌作用下混合均匀而形成所述混合物，并向所述进料单元提供连续进料。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述进料单元包括带压缩功能的螺旋进料器，用于对所述混合物进行压缩并将所述混合物输送到所述主体反应单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述进料单元包括分别与所述原料混合单元和所述螺旋进料器连接的第一锥形下料管，用于接收来自所述原料混合单元的所述混合物，并输送给所述螺旋进料器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主体反应单元包括螺旋反应器，所述螺旋反应器为平推流式并且无压缩功能。

6.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，所述主体反应单元包括与所述进料单元连接、用于接收所述混合物的第二锥形下料管，该第二锥形下料管的顶部还设置有与所述酸液输出单元连接的酸液添加装置，用于添加所述第二酸液。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述酸液添加装置通过喷淋添加所述第二酸液。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主体反应单元还包括蒸汽输入口，其用于接收高温蒸汽。

9.根据权利要求1或8所述的系统，其特征在于，所述主体反应单元还包括放空阀，以排出反应过程中产生的不凝气。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述主体反应单元能够被设置成温度为100-200℃，压力为0.1-1.8MPa。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述出料单元包括带压缩功能的螺旋出料器，所述螺旋出料器用于对所述生成物进行挤压过滤和固液分离。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一酸液的温度为40-95℃；第二酸液的温度为110-200℃；第一酸液和第二酸液的酸浓度为0.1-10wt％。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主体反应单元能够被设置成温度为100-200℃，压力为0.1-1.8MPa。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原料混合单元能够被设置成温度为40-90℃，压力为常压；所述进料单元能够被设置成温度为40-90℃。

15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一酸液为从所述酸液出口采出的酸液。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二酸液为从所述酸液出口采出的酸液。

17.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述螺旋进料器包括压缩段，所述压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述螺旋进料器还包括料塞段，所述料塞段位于所述压缩段之后且内径和螺距保持不变。

19.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述螺旋出料器包括压缩段，所述压缩段内径和螺距沿出料方向逐渐变小。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述螺旋出料器还包括料塞段，所述料塞段位于所述压缩段之后且内径和螺距保持不变。

21.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述螺旋出料器器壁处有筛网，所述螺旋出料器通过所述筛网排出液体；所述螺旋出料器末端有固体排料口用于排出固体。

22.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分离单元还包括过滤装置，该过滤装置用于对所述含酸量降低的含糠醛蒸汽进行过滤，以提供经过滤的含糠醛蒸汽。

23.根据权利要求1或22所述的系统，其中，该系统还包括换热单元，其包括：

原料通道，包括第二原料入口，第二原料入口用于接收温度低于第一温度的含酸的戊糖溶液；以及原料出口，所述原料出口与所述第一原料入口相连，用于向所述汽提反应塔提供第一温度的含酸的戊糖溶液，以及

糠醛通道，其与原料通道互相隔离但能够进行热交换，并包括糠醛入口，糠醛入口与所述分离单元相连，用于接收来自分离单元的含糠醛蒸汽；和糠醛出口，糠醛出口与所述纯化单元相连，用于提供糠醛溶液。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述纯化单元包括：

初馏塔，其具有位于中部的初馏塔进料口、位于顶部的初馏塔蒸汽出口和水相液体入口、位于底部的再沸蒸汽入口和初馏塔塔底液体出口；

糠醛溶液换热器，糠醛溶液经糠醛溶液换热器降温至第三温度经初馏塔进料口进入初馏塔；

所述初馏塔塔底配有初馏塔再沸器、塔顶配有冷凝回流装置；所述冷凝回流装置包括初馏塔冷凝器和初馏塔分液罐；

所述初馏塔再沸器用于将一部分塔底液体换热后成为再沸蒸汽，经再沸蒸汽入口返回初馏塔；

初馏塔冷凝器，其与初馏塔蒸汽出口相连，用于将纯化后的含糠醛蒸汽冷凝至第四温度的冷凝液；

初馏塔分液罐，其与初馏塔冷凝器相连，用于接收所述冷凝液，进行分液以得到水相液体和油相液体，并将所述水相液体经所述水相液体入口送回初馏塔，将所述油相液体输出作为粗糠醛产物。

25.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分离单元包括碱液输入口以输入碱液用于中和含糠醛蒸汽中的酸。

26.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分离单元包括旋风分离器，用于将所述盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽。

27.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括酸液换热器，用于接收从所述酸液出口流出的酸液并进行热能回收。

28.根据权利要求24所述的系统，其中，所述纯化单元还包括精制装置，用于对所述粗糠醛产物进行脱水和脱轻精制以得到产品糠醛。

29.根据权利要求24所述的系统，其中，所述系统还包括废水蒸发器，所述废水蒸发器与初馏塔塔底液体出口相连，用于对来自初馏塔塔底液体出口的另一部分塔底液体进行蒸发再利用。

30.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一温度能够被设置为80-155℃，所述第二温度能够被设置为150-220℃，汽提反应塔塔顶温度能够被设置为140-210℃，汽提反应塔塔底温度能够被设置为150-220℃。

31.根据权利要求1所述的系统，其中，以表压计，所述汽提反应塔塔顶压力能够被设置为0.26-2.2MPa，汽提反应塔塔底压力能够被设置为0.37-2.2MPa。

32.根据权利要求24所述的系统，其中，所述第三温度能够被设置为20-100℃，第四温度能够被设置为30-90℃，初馏塔塔顶温度能够被设置为100-115℃，初馏塔塔底温度能够被设置为120-160℃。

33.根据权利要求24所述的系统，其中，以表压计，所述初馏塔塔顶压力能够被设置为0-0.03MPa，塔底压力能够被设置为0-0.35MPa。

34.根据权利要求1所述的系统，其中，所述汽提反应塔塔底无再沸器，汽提反应塔塔顶无冷凝回流装置。

35.利用木质纤维素类原料连续制备糠醛的方法，该方法包括：

酸液输出步骤，分别输出第一酸液和第二酸液；

原料混合步骤，使所述原料与所述第一酸液混合形成混合物；

进料步骤，压缩所述混合物并向外输送所述混合物；

水解反应步骤，将所述混合物和所述第二酸液混合均匀，并使其在高于常压的压力下发生水解反应；

出料步骤，使水解反应得到的生成物固液分离，得到的液体为含酸的戊糖溶液；

汽提反应步骤，使用汽提反应塔进行汽提反应步骤，使第一温度的来自出料步骤的含酸的戊糖溶液自顶部进入汽提反应塔，使第二温度的汽提蒸汽自底部进入汽提反应塔，汽提蒸汽与戊糖溶液逆流接触，戊糖溶液发生脱水环化反应，从而获得含糠醛蒸汽和酸液；

分离步骤，对所述含糠醛蒸汽进行中和，并将所得的盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽；以及

纯化步骤，纯化所得的糠醛。

36.根据权利要求35所述的方法，在原料混合步骤中，原料和第一酸液通过螺旋混合器混合均匀。

37.根据权利要求35所述的方法，在进料步骤中，采用带压缩功能的螺旋进料器压缩并输送所述混合物。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述混合物通过第一锥形下料管进入所述螺旋进料器。

39.根据权利要求35所述的方法，在水解反应步骤中采用平推流式且无压缩功能的螺旋反应器。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述混合物通过第二锥形下料管进入所述螺旋反应器，该第二锥形下料管的顶部还设置有酸液添加装置，用于添加所述第二酸液。

41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述酸液添加装置通过喷淋添加所述第二酸液。

42.根据权利要求35所述的方法，在水解反应步骤中，通过蒸汽输入口输入高温蒸汽。

43.根据权利要求35或42所述的方法，在水解反应步骤中，通过放空阀排出水解反应过程中产生的不凝气。

44.根据权利要求35所述的方法，其中，水解反应步骤在温度为100-200℃，压力为0.1-1.8MPa的条件下进行。

45.根据权利要求35所述的方法，在出料步骤中，采用带压缩功能的螺旋出料器对所述生成物进行挤压过滤和固液分离。

46.根据权利要求35所述的方法，其中，第一酸液的温度为40-95℃；第二酸液的温度为110-200℃；第一酸液和第二酸液的酸浓度为0.1-10wt％。

47.根据权利要求35所述的方法，其中，所述主体反应单元反应温度为100-200℃，反应压力为0.1-1.8MPa。

48.根据权利要求35所述的方法，其中，原料混合步骤在温度为40-90℃，压力为常压的条件下进行；进料步骤在温度为40-90℃的条件下进行。

49.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第一酸液为汽提反应步骤得到的酸液。

50.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第二酸液为汽提反应步骤得到的酸液。

51.根据权利要求37所述的方法，其中，所述螺旋进料器包括压缩段，所述压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小。

52.根据权利要求51所述的方法，其中，所述螺旋进料器还包括料塞段，所述料塞段位于所述压缩段之后且内径和螺距保持不变。

53.根据权利要求45所述的方法，其中，所述螺旋出料器包括压缩段，所述压缩段内径和螺距沿出料方向逐渐变小。

54.根据权利要求53所述的方法，其中，所述螺旋出料器还包括料塞段，所述料塞段位于所述压缩段之后且内径和螺距保持不变。

55.根据权利要求45所述的方法，其中，所述螺旋出料器器壁处有筛网，所述螺旋出料器通过所述筛网排出液体；所述螺旋出料器末端有固体排料口用于排出固体。

56.根据权利要求35所述的方法，其中，所述分离步骤还包括对所述含酸量降低的含糠醛蒸汽进行过滤，以提供经过滤的含糠醛蒸汽。

57.根据权利要求35或56所述的方法，其中，所述方法还包括换热步骤，其中，使来自分离步骤的含糠醛蒸汽与温度低于第一温度的含酸的戊糖溶液进行互相隔离的热交换，从而使含酸的戊糖溶液达到第一温度而作为所述汽提反应步骤的原料，并提供糠醛溶液。

58.根据权利要求57所述的方法，其中，所述纯化步骤包括使用初馏塔进行精馏；糠醛溶液经换热降温至第三温度进入初馏塔进行精馏，精馏得到的纯化后的含糠醛蒸汽经冷凝至第四温度并进行分液，所得的水相液体回到初馏塔，油相液体输出即为粗糠醛产物；精馏得到的一部分塔底液体离开初馏塔，经初馏塔再沸器换热后作为再沸蒸汽重新进入初馏塔。

59.根据权利要求35所述的方法，其中在分离步骤中使用碱液对含糠醛蒸汽进行中和。

60.根据权利要求35所述的方法，其中在分离步骤中使用旋风分离器将所述盐与含糠醛蒸汽分离，以提供含酸量降低的含糠醛蒸汽。

61.根据权利要求35所述的方法，其中对汽提反应步骤得到的酸液进行热能回收。

62.根据权利要求58所述的方法，其中，所述纯化步骤还包括精制步骤，其中，对所述粗糠醛产物进行脱水和脱轻精制以得到产品糠醛。

63.根据权利要求58所述的方法，其中，所述纯化步骤还包括对离开初馏塔的其余部分塔底液体进行蒸发再利用。

64.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第一温度为80-155℃，所述第二温度为150-220℃，汽提反应塔塔顶温度为140-210℃，汽提反应塔塔底温度为150-220℃。

65.根据权利要求35所述的方法，其中，以表压计，所述汽提反应塔塔顶压力为0.26-2.2MPa，汽提反应塔塔底压力为0.37-2.2MPa。

66.根据权利要求58所述的方法，其中，所述第三温度为20-100℃，第四温度为30-90℃，初馏塔塔顶温度为100-115℃，初馏塔塔底温度为120-160℃。

67.根据权利要求58所述的方法，其中，以表压计，所述初馏塔塔顶压力为0-0.03MPa，塔底压力为0-0.35MPa。

68.根据权利要求35所述的方法，其中汽提反应塔塔底无再沸器，汽提反应塔塔顶无冷凝回流装置。

69.根据权利要求35所述的方法，其中，所述酸选自硫酸、盐酸、磷酸或硝酸中的至少一种，所述酸的浓度为0.1wt％～10wt％，优选1wt％～5wt％，最优选2wt％～4wt％。

70.根据权利要求35所述的方法，其中，所述戊糖溶液的糖浓度为1～100g/l，优选1～50g/l，最优选5～30g/l。