CN113861140A - 一种用玉米芯生产糠醛的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用玉米芯生产糠醛的方法，以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，甲苯和造纸废水为溶剂，经过加热、萃取、精馏得到高纯度的糠醛。本发明的一种用玉米芯生产糠醛的方法，采用一步法反应得到高纯度的糠醛成品，纯度在99％以上。相较于以玉米芯为原料生产糠醛的传统工艺，具有收率高，稳定性好，能耗低等优势；采用造纸废水为溶剂生产糠醛，既能提高糠醛收率，又能避免造纸废水中的有害物质直接排入周边水体污染环境，解决了造纸废水再利用的问题；采用甲苯为溶剂，高压蒸汽汽提得到的毛醛大部分富集在甲苯相中，并且毛醛含量高，相较于传统工艺中需浓缩毛醛以提高其含量，该方法能减少能耗。

Description

一种用玉米芯生产糠醛的方法
技术领域
本发明涉及化合物合成技术领域，尤其涉及一种用玉米芯生产糠醛的方法。
背景技术
糠醛，又称2-呋喃甲醛，是一种工业用化学制品，可由各种农副产品中萃取，包括玉米穗轴、燕麦与小麦的麦麸和锯木屑。无色杏仁味的油状液体，暴露于空气中会快速变成黄色。能溶于许多有机溶剂，能与水部分互溶，熔点-38.7℃，沸点161.7℃，凝固点-36.5℃，相对密度1.1594(20/4℃)，具有醛、醚、二烯烃等化合物的性质，特别是与苯甲醛性质相似，用作有机合成的原料，也用于合成树脂、清漆、农药、医药、橡胶和涂料等。
由玉米芯中的半纤维素水解生成五碳糖并进一步脱水制得，是一种源于生物质的重要化工原料，可以通过氧化、氢化、缩合等反应制取多种衍生物，被广泛应用于合成橡胶、树脂、医药、农药等各个化工领域。传统工艺是以玉米芯为原料进行工业生产，主要是采用水为反应介质的单相体系，水能够促使糠醛发生副反应，所以造成产品收率低(每生产1吨糠醛成品需要消耗玉米芯10～13吨)。而采用水与有机溶剂混合的双相体系能够显著提高糠醛收率，有大量文献报道，该方法能够使生成的糠醛及时的进入到有机相，降低副反应的发生，其中所涉及的有机溶剂包括二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、甲基异丁基甲酮、正丁醇、乙酸乙酯、正己烷、环己烷和四氢呋喃等。
我国造纸业多采用草秆、木浆等作为造纸原料，其产生的造纸废水中含有低聚木糖及木糖含量较高，约为5～8％，以造纸废水为原料，既能作为反应溶剂以提高糠醛收率，又能避免造纸废水中含有的有害物质直接排入周边水体污染环境。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种用玉米芯生产糠醛的方法，以提高生产效率，降低生产成本，同时解决了现有的造纸废水再利用的问题。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种用玉米芯生产糠醛的方法，以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，甲苯和造纸废水为溶剂，经过加热、萃取、精馏得到高纯度的糠醛。
进一步的，包括以下步骤：
步骤1)将玉米芯加入到粉碎机中粉碎成颗粒，粒径范围在15mm～20mm；
步骤2)将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒，以及H2SO4、造纸废水、甲苯加入到水解釜中，通高压蒸汽调节温度及压力开始反应，反应3h～6h，冷凝得到毛醛，由管道进入到分液釜中，静置分液；
步骤3)将步骤2)分液得到的上层甲苯相通过管道送入精馏塔中，在压力-0.09Mpa～-0.1Mpa，温度85℃～95℃下进行减压蒸馏，连续精制，得到糠醛。
进一步的，将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒通过固体进料口加入到水解釜中，将H2SO4、造纸废水、甲苯通过液体进料口加入到水解釜中。
进一步的，步骤2)中所述的玉米芯、H2SO4、造纸废水、甲苯的质量比为1:(0.005～0.05):(0.5～10):(0.5～10)。
进一步的，步骤2)中所述高压蒸汽调节的温度为175℃～185℃。
进一步的，步骤2)中所述高压蒸汽调节的压力为0.6MPa～1.2MPa。
进一步的，步骤2)中分液得到的下层废水相通过管道进入废水回收罐。
进一步的，步骤3)中精馏塔内的残渣通过管道进入糠醛渣回收罐，制得的糠醛通过管道进入成品罐中。
本发明的另一个目的是提供一种用玉米芯生产糠醛的设备，包括水解釜，所述水解釜的底部通过管道与分液釜上部相连，所述分液釜的底部通过管道分别与精馏塔入口和废水回收罐相连，所述精馏塔的顶部通过管道与成品罐相连，所述精馏塔的底部通过管道与糠醛渣回收罐相连。
进一步的，所述水解釜连接有高压蒸汽管路。
本发明的突出效果为：
本发明的一种用玉米芯生产糠醛的方法，采用一步法反应得到高纯度的糠醛成品，纯度在99％以上。相较于以玉米芯为原料生产糠醛的传统工艺，具有收率高，稳定性好，能耗低等优势；采用造纸废水为溶剂生产糠醛，既能提高糠醛收率，又能避免造纸废水中的有害物质直接排入周边水体污染环境，解决了造纸废水再利用的问题；采用甲苯为溶剂，高压蒸汽汽提得到的毛醛大部分富集在甲苯相中，并且毛醛含量高，相较于传统工艺中需浓缩毛醛以提高其含量，该方法能减少能耗。
以下便结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1为本发明实施例的用玉米芯生产糠醛的设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
如图1所示，本发明实施例的用玉米芯生产糠醛的设备的结构示意图，包括水解釜1，水解釜1连接有高压蒸汽管路7，水解釜1的底部通过管道与分液釜2上部相连，分液釜2的底部通过管道分别与精馏塔3入口和废水回收罐5相连，精馏塔3的顶部通过管道与成品罐4相连，精馏塔3的底部通过管道与糠醛渣回收罐6相连。
实施例1
本实施例提供一种用玉米芯生产糠醛的方法，以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，甲苯和造纸废水为溶剂，经过加热、萃取、精馏得到高纯度的糠醛。
具体包括以下步骤：
步骤1)将玉米芯加入到粉碎机中粉碎成颗粒，粒径范围在15mm～20mm；
步骤2)将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒通过固体进料口加入到水解釜1中，将H2SO4、造纸废水、甲苯通过液体进料口加入到水解釜1中，通高压蒸汽调节温度及压力开始反应，反应3h，冷凝得到毛醛，由管道进入到分液釜2中，静置分液；步骤2)分液得到的下层废水相通过管道进入废水回收罐5；
步骤3)将步骤2)分液得到的上层甲苯相通过管道送入精馏塔3中，在压力-0.09Mpa，温度85℃下进行减压蒸馏，连续精制，制得的糠醛通过管道进入成品罐4中；精馏塔3内的残渣通过管道进入糠醛渣回收罐6。
上述的，步骤2)中的玉米芯、H2SO4、造纸废水、甲苯的质量比为1:0.005:0.5:0.5。
步骤2)中高压蒸汽调节的温度为175℃。
步骤2)中高压蒸汽调节的压力为0.6MPa。
收率以玉米芯质量计为64.5％。
实施例2
本实施例提供一种用玉米芯生产糠醛的方法，以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，甲苯和造纸废水为溶剂，经过加热、萃取、精馏得到高纯度的糠醛。
具体包括以下步骤：
步骤1)将玉米芯加入到粉碎机中粉碎成颗粒，粒径范围在15mm～20mm；
步骤2)将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒通过固体进料口加入到水解釜1中，将H2SO4、造纸废水、甲苯通过液体进料口加入到水解釜1中，通高压蒸汽调节温度及压力开始反应，反应5h，冷凝得到毛醛，由管道进入到分液釜2中，静置分液；步骤2)分液得到的下层废水相通过管道进入废水回收罐5；
步骤3)将步骤2)分液得到的上层甲苯相通过管道送入精馏塔3中，在压力-0.09Mpa，温度90℃下进行减压蒸馏，连续精制，制得的糠醛通过管道进入成品罐4中；精馏塔3内的残渣通过管道进入糠醛渣回收罐6。
上述的，步骤2)中的玉米芯、H2SO4、造纸废水、甲苯的质量比为1:0.01:1.25:0.5。
步骤2)中高压蒸汽调节的温度为180℃。
步骤2)中高压蒸汽调节的压力为0.9MPa。
收率以玉米芯质量计为75.0％。
实施例3
本实施例提供一种用玉米芯生产糠醛的方法，以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，甲苯和造纸废水为溶剂，经过加热、萃取、精馏得到高纯度的糠醛。
具体包括以下步骤：
步骤1)将玉米芯加入到粉碎机中粉碎成颗粒，粒径范围在15mm～20mm；
步骤2)将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒通过固体进料口加入到水解釜1中，将H2SO4、造纸废水、甲苯通过液体进料口加入到水解釜1中，通高压蒸汽调节温度及压力开始反应，反应6h，冷凝得到毛醛，由管道进入到分液釜2中，静置分液；步骤2)分液得到的下层废水相通过管道进入废水回收罐5；
步骤3)将步骤2)分液得到的上层甲苯相通过管道送入精馏塔3中，在压力-0.1Mpa，温度95℃下进行减压蒸馏，连续精制，制得的糠醛通过管道进入成品罐4中；精馏塔3内的残渣通过管道进入糠醛渣回收罐6。
上述的，步骤2)中的玉米芯、H2SO4、造纸废水、甲苯的质量比为1:0.02:1:0.5。
步骤2)中高压蒸汽调节的温度为185℃。
步骤2)中高压蒸汽调节的压力为1.2MPa。
收率以玉米芯质量计为76.6％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，甲苯和造纸废水为溶剂，经过加热、萃取、精馏得到高纯度的糠醛。
2.如权利要求1所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1)将玉米芯粉碎成颗粒，粒径范围在15mm～20mm；
步骤2)将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒，以及H2SO4、造纸废水、甲苯加入到水解釜中，通高压蒸汽调节温度及压力开始反应，反应3h～6h，冷凝得到毛醛，由管道进入到分液釜中，静置分液；
步骤3)将步骤2)分液得到的上层甲苯相通过管道送入精馏塔中，在压力-0.09Mpa～-0.1Mpa，温度85℃～95℃下进行减压蒸馏，连续精制，得到糠醛。
3.如权利要求2所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：将步骤1)粉碎得到的玉米芯颗粒通过固体进料口加入到水解釜中，将H2SO4、造纸废水、甲苯通过液体进料口加入到水解釜中。
4.如权利要求2所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：步骤2)中所述的玉米芯、H2SO4、造纸废水、甲苯的质量比为1:(0.005～0.05):(0.5～10):(0.5～10)。
5.如权利要求2所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：步骤2)中所述高压蒸汽调节的温度为175℃～185℃。
6.如权利要求2所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：步骤2)中所述高压蒸汽调节的压力为0.6MPa～1.2MPa。
7.如权利要求2所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：步骤2)中分液得到的下层废水相通过管道进入废水回收罐。
8.如权利要求2所述的一种用玉米芯生产糠醛的方法，其特征在于：步骤3)中精馏塔内的残渣通过管道进入糠醛渣回收罐，制得的糠醛通过管道进入成品罐中。
9.一种用玉米芯生产糠醛的设备，其特征在于：包括水解釜，所述水解釜的底部通过管道与分液釜上部相连，所述分液釜的底部通过管道分别与精馏塔入口和废水回收罐相连，所述精馏塔的顶部通过管道与成品罐相连，所述精馏塔的底部通过管道与糠醛渣回收罐相连。
10.如权利要求9所述的一种用玉米芯生产糠醛的设备，其特征在于：所述水解釜连接有高压蒸汽管路。
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