CN111943918A - 一种糠醛五塔连续精馏工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种糠醛五塔连续精馏工艺，涉及糠醛精馏领域，包括：步骤一：从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理；步骤二：五塔连续精馏精制；步骤三：糠醛废水处理。本发明通过设置的从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理，在搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽，其中过热蒸汽是循环利用后的，凝缩了混合气体中的糠醛浓度，从而实现了糠醛水溶液中的糠醛浓度提高，有利于进一步精制，糠醛的提纯效果更好，有效降低了糠醛提纯能耗。

Description

一种糠醛五塔连续精馏工艺

技术领域

本发明涉及糠醛精馏领域，具体为一种糠醛五塔连续精馏工艺。

背景技术

糠醛，又称2-呋喃甲醛，与糖醛是同一物质，其学名为α-呋喃甲醛，是呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物，它最初从米糠与稀酸共热制得，所以叫做糠醛，糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖，再由戊糖脱水环化而成，生产的主要原料为玉米芯等农副产品，合成方法有多种，糠醛是呋喃环系最重要的衍生物，化学性质活泼，可以通过氧化、缩合等反应制取众多的衍生物，被广泛应用于合成塑料、医药、农药等工业。

现有的糠醛五塔连续精馏工艺是在传统加碱中和脱酸→间歇精馏和连续精馏制取糠醛二种工艺基础上，根据糠醛及其相关有机物的物化性质，在化工学院专家指导下，研制出连续塔式脱酸脱水脱轻→连续精馏制取糠醛的新工艺，五塔连续工艺，在四塔流程基础上增加水洗塔，在水洗塔底加水与塔上部加入的醛液逆流接触，其作用是洗掉糠醛中酸性物质，省去碱液中和工序，几年以来，产品质量大大提高，优于国家优级品标准，达到国际先进水平，但由木质纤维原料制备的糠醛蒸馏液中糠醛浓度很稀，并含有少量的醋酸成分要得到较高精度的糠醛，需要增加多个蒸馏塔，生产过程烦琐、设备投资大、能耗较高，另外，醋酸还易与糠醛反应生成树脂，降低糠醛产率，并且会堵塞设备如果先将醋酸中和再蒸馏则得不到醋酸，降低生产价值，且在精制过程中由于生产设备能耗大，所以经济投资较高，在初馏塔排出的废水无法利用，经过处理后直接被排出，会发生较大浪费。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决由木质纤维原料制备的糠醛蒸馏液中糠醛浓度很稀，并含有少量的醋酸成分要得到较高精度的糠醛，需要增加多个蒸馏塔，生产过程烦琐、设备投资大、能耗较高，另外，醋酸还易与糠醛反应生成树脂，降低糠醛产率，并且会堵塞设备如果先将醋酸中和再蒸馏则得不到醋酸，降低生产价值，且在精制过程中由于生产设备能耗大，所以经济投资较高，在初馏塔排出的废水无法利用，经过处理后直接被排出，会发生较大浪费的问题，提供一种糠醛五塔连续精馏工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种糠醛五塔连续精馏工艺，包括：

步骤一：从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理；

步骤二：五塔连续精馏精制；

步骤三：糠醛废水处理。

优选地，所述步骤一中从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理，包括：

S1：先将玉米芯进行粉碎，利用粉碎机对其进行碾压粉碎，利用50目筛网对其进行过筛；

S2：粉碎过筛后，向容器中投加稀硫酸，进行拌酸，搅拌温度为50-80℃，搅拌时间为2-3个小时，搅拌转速为60-75转每分钟；

S3：将搅拌后的物料投入反应釜，并向搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽，压力为1MPa,其中过热蒸汽是循环利用后的，凝缩了混合气体中的糠醛浓度，从而使得糠醛水溶液中的糠醛浓度提高；

S4：将搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽与反应釜中糠醛形成醛汽，将醛汽冷凝获得糠醛水溶液。

优选地，所述步骤二中五塔连续精馏精制过程包括：

S1：含有轻组分有机酸及甲基糠醛等杂质的糠醛水溶液进入初馏塔，塔底排出废水，塔顶蒸汽冷凝冷却至35℃，在分醛罐中分层，水相进脱轻塔，醛相进水洗塔；

S2：脱轻塔中塔底水醛液回流到初馏塔，脱轻塔塔顶蒸汽经冷凝冷却采出轻组分，其余回流，水洗塔中，底部加水，进行水洗，醛水比为1:1.5,塔顶水醛液去脱轻塔，塔底排出粗醛；

S3：粗醛送至在真空下操作的干燥塔，进一步除去所含的少量水分，塔顶蒸汽冷凝冷却后进人分醛罐，水相送至初馏塔，醛相送至中间槽，塔釜排出含有高沸物的糠醛，送至在真空下操作的精制塔，以除去其中的高沸物；

S4：塔顶蒸汽冷凝冷却后，部分回流，部分作为精醛产品采出，塔釜含有高沸物残液，定期间断排放至残液罐，完成精制。

优选地，所述步骤三中糠醛废水处理过程包括：

S1：将糠醛废水和废渣进行收集之后，向废水中通入氧气，然后容器上方安装刮除设备，将漂浮在废水之上的杂质进行刮除，然后将杂质与废渣一起送入好氧反应仓内部进行好氧反应；

S2：好氧反应维持8-12天，期间需要不断对物料进行翻覆，维度维持在33-39℃；

S3：废水进行膜反应之后即可排放，废渣进行好氧反应之后可以将其掺入化肥中，以此获得一定的经济回报。

优选地，所述步骤一和步骤二之间，醛汽从反应釜中脱离之后温度达到160℃，醛汽在冷凝的过程中可以利用换热将醛汽的热能重新进行利用，过程包括：

S1：在塔釜横卧一再沸器,利用水解出来的醛汽来加热釜液，一般情况下,水解出来的醛汽完全能保证初馏塔塔釜温所需，从塔釜再沸器出来的醛汽,温度还比较高，这就需要进一步再换热；

S2：设置一台软水换热器，从锅炉房来的饮水，一般温度为12℃-20℃,经换热后再回到锅炉房,这样既节约能又非常经济，从初馏塔顶出来的醛汽温度为97℃-99℃,它在进入分醛罐分相之前必须冷却到40℃-50℃,这也可以让它先通过软水换热器换热后再进入冷凝器冷凝，以此达到节能的目的，减少反应投入资金，在精制精馏反应过程中获得一定收益和回报。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置的从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理，在搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽，其中过热蒸汽是循环利用后的，凝缩了混合气体中的糠醛浓度，从而实现了糠醛水溶液中的糠醛浓度提高，有利于进一步精制，糠醛的提纯效果更好，有效降低了糠醛提纯能耗；

2、本发明通过设置的对糠醛废水和废渣进行处理，使得糠醛和废水和废渣也具备利用效果，将从糠醛废水中提取到的杂质和糠醛废渣进行好氧反应之后掺入化肥中，不仅使得糠醛废弃物得到二次利用，以此产生的经济价值还可以用来弥补精制精馏投入的资金。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

一种糠醛五塔连续精馏工艺，包括：

步骤一：从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理；

步骤二：五塔连续精馏精制；

步骤三：糠醛废水处理。

本发明通过设置的从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理，在搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽，其中过热蒸汽是循环利用后的，凝缩了混合气体中的糠醛浓度，从而实现了糠醛水溶液中的糠醛浓度提高，有利于进一步精制，糠醛的提纯效果更好，有效降低了糠醛提纯能耗。

步骤一中从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理，包括：

S1：先将玉米芯进行粉碎，利用粉碎机对其进行碾压粉碎，利用50目筛网对其进行过筛；

S2：粉碎过筛后，向容器中投加稀硫酸，进行拌酸，搅拌温度为50-80℃，搅拌时间为2-3个小时，搅拌转速为60-75转每分钟；

S3：将搅拌后的物料投入反应釜，并向搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽，压力为1MPa,其中过热蒸汽是循环利用后的，凝缩了混合气体中的糠醛浓度，从而使得糠醛水溶液中的糠醛浓度提高；

S4：将搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽与反应釜中糠醛形成醛汽，将醛汽冷凝获得糠醛水溶液。

本发明中，风干的玉米芯含水量约15％-20％,经筛选去除杂质后，再经粉碎，与4％-8％的稀硫酸混合,液固此质量比值0.3-0.6,经搅拌机拌匀后，直接装入反应釜。

步骤二中五塔连续精馏精制过程包括：

S1：含有轻组分有机酸及甲基糠醛等杂质的糠醛水溶液进入初馏塔，塔底排出废水，塔顶蒸汽冷凝冷却至35℃，在分醛罐中分层，水相进脱轻塔，醛相进水洗塔；

S2：脱轻塔中塔底水醛液回流到初馏塔，脱轻塔塔顶蒸汽经冷凝冷却采出轻组分，其余回流，水洗塔中，底部加水，进行水洗，醛水比为1:1.5,塔顶水醛液去脱轻塔，塔底排出粗醛；

S3：粗醛送至在真空下操作的干燥塔，进一步除去所含的少量水分，塔顶蒸汽冷凝冷却后进人分醛罐，水相送至初馏塔，醛相送至中间槽，塔釜排出含有高沸物的糠醛，送至在真空下操作的精制塔，以除去其中的高沸物；

S4：塔顶蒸汽冷凝冷却后，部分回流，部分作为精醛产品采出，塔釜含有高沸物残液，定期间断排放至残液罐，完成精制。

本发明中，五塔连续精馏精制优点在于，精制收率高：采用连续塔式脱酸脱水脱轻→连续精馏制取糠醛新工艺，在粗醛(毛醛)中糠醛含量≥90％时，精制收率能达到88％，质量高：产品质量符合《工业糠醛GB/T1926.1-2009》国家标准，能根据市场需要生产出含量≥99.5％的优质糠醛，自动化程度高：整条生产线基本实现自动化控制，并采用DCS系统集中显示各岗位控制参数，利于生产管控，用人少：精馏操作仅需1名操作工，工艺技术先进性：本工艺不需加碱中和脱酸，避免了在碱性条件下糠醛本身或与溶液中其它物质发生的有机副反应，从而保证了糠醛的纯度(糠醛含量能达到99.5％)、提高了精制收率(提高2％)，能满足市场高端用户的需求；本工艺连续运行、操作简便、质量稳定；对一塔脱出的水酸液溶进行脱轻蒸馏回收糠醛，使精制收率在原有基础上能提高2％；对精馏过程产生的高沸点物质(醛泥)进行干燥回收，能使糠醛精制收率提高0.5％。

步骤三中糠醛废水处理过程包括：

S1：将糠醛废水和废渣进行收集之后，向废水中通入氧气，然后容器上方安装刮除设备，将漂浮在废水之上的杂质进行刮除，然后将杂质与废渣一起送入好氧反应仓内部进行好氧反应；

S2：好氧反应维持8-12天，期间需要不断对物料进行翻覆，维度维持在33-39℃；

S3：废水进行膜反应之后即可排放，废渣进行好氧反应之后可以将其掺入化肥中，以此获得一定的经济回报。

本发明中，通过设置的对糠醛废水和废渣进行处理，使得糠醛和废水和废渣也具备利用效果，将从糠醛废水中提取到的杂质和糠醛废渣进行好氧反应之后掺入化肥中，不仅使得糠醛废弃物得到二次利用，以此产生的经济价值还可以用来弥补精制精馏投入的资金。

步骤一和步骤二之间，醛汽从反应釜中脱离之后温度达到160℃，醛汽在冷凝的过程中可以利用换热将醛汽的热能重新进行利用，过程包括：

S1：在塔釜横卧一再沸器,利用水解出来的醛汽来加热釜液，一般情况下,水解出来的醛汽完全能保证初馏塔塔釜温所需，从塔釜再沸器出来的醛汽,温度还比较高，这就需要进一步再换热；

S2：设置一台软水换热器，从锅炉房来的饮水，一般温度为12℃-20℃,经换热后再回到锅炉房,这样既节约能又非常经济，从初馏塔顶出来的醛汽温度为97℃-99℃,它在进入分醛罐分相之前必须冷却到40℃-50℃,这也可以让它先通过软水换热器换热后再进入冷凝器冷凝，以此达到节能的目的，减少反应投入资金，在精制精馏反应过程中获得一定收益和回报。

本发明中，在精制蒸馏环节中，通过换热将醛汽中携带的多余热能进行；利用，热能转化至软水中，为生产生活提供帮助，减少热能浪费，降低经济浪费，对于一个年产2000t糠醛生产厂来说，仅此节能方式,一年可节约60万元-70万元。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种糠醛五塔连续精馏工艺，其特征在于，包括：

步骤一：从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理；

步骤二：五塔连续精馏精制；

步骤三：糠醛废水处理。

2.根据权利要求1所述的一种糠醛五塔连续精馏工艺，其特征在于：所述步骤一中从玉米芯中制取到醛汽，并对醛汽进行预处理，包括：

S1：先将玉米芯进行粉碎，利用粉碎机对其进行碾压粉碎，利用50目筛网对其进行过筛；

S2：粉碎过筛后，向容器中投加稀硫酸，进行拌酸，搅拌温度为50-80℃，搅拌时间为2-3个小时，搅拌转速为60-75转每分钟；

S3：将搅拌后的物料投入反应釜，并向搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽，压力为1MPa,其中过热蒸汽是循环利用后的，凝缩了混合气体中的糠醛浓度，从而使得糠醛水溶液中的糠醛浓度提高；

S4：将搅拌釜中通入载有汽态酸催化剂的过热蒸汽与反应釜中糠醛形成醛汽，将醛汽冷凝获得糠醛水溶液。

3.根据权利要求1所述的一种糠醛五塔连续精馏工艺，其特征在于：所述步骤二中五塔连续精馏精制过程包括：

S1：含有轻组分有机酸及甲基糠醛等杂质的糠醛水溶液进入初馏塔，塔底排出废水，塔顶蒸汽冷凝冷却至35℃，在分醛罐中分层，水相进脱轻塔，醛相进水洗塔；

S2：脱轻塔中塔底水醛液回流到初馏塔，脱轻塔塔顶蒸汽经冷凝冷却采出轻组分，其余回流，水洗塔中，底部加水，进行水洗，醛水比为1:1.5,塔顶水醛液去脱轻塔，塔底排出粗醛；

S3：粗醛送至在真空下操作的干燥塔，进一步除去所含的少量水分，塔顶蒸汽冷凝冷却后进人分醛罐，水相送至初馏塔，醛相送至中间槽，塔釜排出含有高沸物的糠醛，送至在真空下操作的精制塔，以除去其中的高沸物；

S4：塔顶蒸汽冷凝冷却后，部分回流，部分作为精醛产品采出，塔釜含有高沸物残液，定期间断排放至残液罐，完成精制。

4.根据权利要求1所述的一种糠醛五塔连续精馏工艺，其特征在于：所述步骤三中糠醛废水处理过程包括：

S1：将糠醛废水和废渣进行收集之后，向废水中通入氧气，然后容器上方安装刮除设备，将漂浮在废水之上的杂质进行刮除，然后将杂质与废渣一起送入好氧反应仓内部进行好氧反应；

S2：好氧反应维持8-12天，期间需要不断对物料进行翻覆，维度维持在33-39℃；

S3：废水进行膜反应之后即可排放，废渣进行好氧反应之后可以将其掺入化肥中，以此获得一定的经济回报。

5.根据权利要求1所述的一种糠醛五塔连续精馏工艺，其特征在于：所述步骤一和步骤二之间，醛汽从反应釜中脱离之后温度达到160℃，醛汽在冷凝的过程中可以利用换热将醛汽的热能重新进行利用，过程包括：

S1：在塔釜横卧一再沸器,利用水解出来的醛汽来加热釜液，一般情况下,水解出来的醛汽完全能保证初馏塔塔釜温所需，从塔釜再沸器出来的醛汽,温度还比较高，这就需要进一步再换热；

S2：设置一台软水换热器，从锅炉房来的饮水，一般温度为12℃-20℃,经换热后再回到锅炉房,这样既节约能又非常经济，从初馏塔顶出来的醛汽温度为97℃-99℃,它在进入分醛罐分相之前必须冷却到40℃-50℃,这也可以让它先通过软水换热器换热后再进入冷凝器冷凝，以此达到节能的目的，减少反应投入资金，在精制精馏反应过程中获得一定收益和回报。