CN114736176B - 一种农林废弃物制糠醛的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农林废弃物制备糠醛的方法。该方法包括如下步骤：(1)设置两套汽提釜，交叉操作，保证汽提气连续采出；(2)每套汽提釜外设置专用的蒸汽循环压缩机，部分汽提釜采出的汽提气通过蒸汽循环压缩机增压升温后返回汽提釜，通过汽提气部分循环提高采出汽提气中糠醛浓度；(3)采出汽提气作为后续糠醛精馏提纯系统再沸器的热源，降低新鲜水蒸汽的耗量。本发明提出的方法可以显著降低糠醛生产的水蒸汽耗量，降低废水外排量。

Description

一种农林废弃物制糠醛的方法
技术领域
本发明涉及农林废弃物制备高值化学品技术领域，尤其涉及一种甘蔗渣、玉米秆、玉米芯、高粱秆、棉花秆等农林废弃秸秆制备糠醛的方法，具体是一种农林废弃物制糠醛的方法。
背景技术
糠醛又称呋喃甲醛，分子式C5H4O2，分子量96.08，属于杂环类有机化合物，是一种重要的可再生的生物基平台化合物，可应用于医药、农药、树脂、日化等众多领域。工业上糠醛是由农林废弃物如甘蔗渣、棉花秆、高粱杆、玉米杆和玉米芯等用稀硫酸共热水解制取。农林废弃物主要由半纤维素、纤维素和木质素组成，在酸性、一定温度和压力的环境下，半纤维素优先水解为戊糖，然后戊糖脱水生成糠醛。
目前，国内外的糠醛生产原料一般采用玉米芯，生产技术普遍采用“一锅法”或“一步法”，即水解和脱水两步反应在一个水解釜内完成，催化剂一般采用稀硫酸，间歇操作，水解釜分离后的糠醛水溶液采用连续精馏提纯方法来分离得到糠醛。这种方法每生产一吨糠醛消耗水蒸汽20～25吨，同时产生废水24～29吨，糠醛渣的处理方式是用作燃料直接烧掉。另一种方法称为“两步法”，即半纤维素的水解和戊糖的脱水环化生成糠醛分别在两个不同的反应釜内完成，由于半纤维素聚合度低，比较容易水解，所以先完成第一步半纤维素水解制备戊糖，第二步再利用戊糖制备糠醛。“两步法”在国内还没有工业生产装置。
我国目前的糠醛产能～40万吨/年，现有的生产技术工艺亟需升级换代，以便降低能耗、减少废水排放量。
CN 101942529A将秸秆粉碎成0.1～5mm颗粒装入水解釜，加入0.3～0.5wt％稀硫酸，稀硫酸加入量是秸秆量的5～7倍，110～130℃的温度下水解2～3小时，然后过滤分离，稀糠醛水溶液经蒸馏提纯得到糠醛。CN 105198842A将玉米芯与2～6wt％的稀硫酸混合，然后加入水解锅，加热到140～180℃，水解4～6小时，水解后经过初馏、中和、精馏得到糠醛。CN102766120B利用秸秆为原料，通入过热蒸汽和气相酸(盐酸)，采用多釜串联气相酸催化水解方法，使秸秆在气相酸中进行水解反应，制备糠醛，该方法依然做不到连续操作，蒸汽冷凝后依然含有盐酸，后续的糠醛提纯系统还是要面对酸腐蚀，以及使用的大量蒸汽冷凝后变为废水需要处理的问题。CN 104292192B采用蒸汽爆破的方法将玉米芯中的半纤维素、纤维素和木质素分离出来，半纤维素加6～12wt％的稀硫酸，“一锅法”水解生成糠醛，后续还是相同的精馏提纯工艺，该技术只是增加了原料预处理功能，依然解决不了能耗高、废水量高的问题。CN 104379570A采用生物质做原料，通过在水解釜中添加有机相来和含催化剂的水相浆液形成两相，生成的糠醛萃取到有机相中，额外引入的有机相增加了工艺系统的复杂性，提高了后续提纯处理的成本，同时有机相不可避免有损失，还需定期补充有机相，增加了额外的成本。CN 107021878A采用水蒸汽连续通入含有生物质及酸的釜，将生成的糠醛连续汽提出来，该方法汽提气中糠醛的浓度很低，需要浪费大量的水蒸汽，同时冷凝后的水蒸汽也变成了废水，这种目前普遍采用的生产工艺能耗及废水量大，经济效益不高。
美国专利US4897497采用水解釜，稀酸和生物质在水解釜内，通入蒸汽进行保温保压，反应结束后处理水解液；US6743928采用农林废弃物降解后的木糖作为原料，反应釜间歇通水蒸汽，通过使反应釜逐渐降压保证反应釜内物料处于沸腾状态，这种反应方式跟传统水解没有太大区别；US8426619采用水解釜一步水解生成糠醛、乙酰丙酸、乙酸和甲酸等，后续处理工艺采用多级闪蒸以充分回收能量及分批处理产品，由于产品组成复杂，后续精馏提纯成本较高；US8524924采用双相系统(木质纤维素在含催化剂的水相中反应，生成的糠醛萃取至有机相)在水解釜中反应，生成的糠醛可及时迁移至有机相，降低了副反应发生几率，但引入额外的物质增加了工艺系统的复杂性，提高了后续提纯处理的成本，同时有机相不可避免有损失，还需定期补充有机相，增加了额外的成本；欧洲专利EP2513080B1采用有机酸作为催化剂，在水解釜中水解生物质中的半纤维素生成糠醛，这种方法依然存在能耗高、废水量大的问题。
综上所述，目前的生物质制备糠醛依然面对能耗高、废水产生量高的问题，虽然近几十年来科技工作者探索了各种新的工艺解决方案，但都没有从根本上解决这两个问题。本发明通过循环使用汽提气，充分利用汽提气的潜热进行热耦合集成，来显著降低糠醛生产的能耗和废水排放量，本方法结论表明：在同样糠醛收率的前提下，每生产一吨糠醛消耗水蒸汽～10吨，同时产生废水～12吨。
发明内容
本发明提供了一种节能环保的农林废弃物制备糠醛的方法，该方法比传统工艺每吨糠醛产品节约蒸汽10～15吨、降低废水量12～17吨。
本发明采用如下技术方案:
一种农林废弃物制糠醛的方法，包括如下步骤：
(1)将农林废弃物粉碎成1～5cm颗粒，然后送入汽提釜，向农林废弃物颗粒喷硫酸，从汽提釜底部通入水蒸汽进行汽提，汽提过程持续时间为0.5～3小时，从汽提釜顶部引出汽提气，所述汽提气为含糠醛的水蒸汽；优选地，所述的硫酸浓度3～10wt％，硫酸与农林废弃物的质量比为0.08～0.2:1；优选地，所述的水蒸汽与农林废弃物的质量比为0.5～2:1，汽提温度为140℃～190℃，汽提压力为0.26～1.0MPaG；
(2)从汽提釜顶部引出的汽提气经冷凝后进入汽提冷凝液缓冲罐，然后通过泵将汽提冷凝液连续送入糠醛精馏塔，塔顶气相经冷凝后进入糠醛精馏塔回流罐，回流液经浓糠醛水溶液冷却器冷却后进入糠醛水层析罐，糠醛水分层后，下层为浓糠醛溶液，上层水相返回糠醛精馏塔中；浓糠醛溶液通过浓糠醛输送泵被送入糠醛精制塔，在糠醛精制塔中进一步精馏提纯，塔釜得到糠醛产品，塔顶气相经糠醛精制塔冷凝器冷凝后进入糠醛精制塔回流罐，塔顶回流液经糠醛精制塔回流泵后部分打回流，部分返送回糠醛水层析罐中。
具体地，本发明的目的是提出了一种节能环保的农林废弃物制备糠醛的方法，包括如下步骤：
(1)设置两套汽提釜，农林废弃物粉碎成1～5cm颗粒，然后经提升机送入汽提釜，汽提釜顶部对称设置两个稀硫酸雾化喷头，边加农林废弃物颗粒边喷稀硫酸，装填满物料后，从汽提釜底部通入水蒸汽，从汽提釜顶部引出含糠醛和乙酸的水蒸汽，汽提过程持续时间为0.5～3小时；所述的稀硫酸浓度3～10wt％，稀硫酸与农林废弃物的质量比为0.08～0.2:1，所述的水蒸汽与农林废弃物的质量比为0.5～2:1，汽提温度为140℃～190℃，汽提压力为0.26～1.0MPaG。
(2)汽提釜外设置蒸汽循环压缩机，汽提釜顶部引出的汽提气一部分去后续工艺系统，作为糠醛精馏系统的热源，另一部分进入蒸汽循环压缩机，经蒸汽循环压缩机升温升压后，蒸汽重新返回汽提釜，通过蒸汽的循环使用，提高糠醛和乙酸在水蒸汽中的浓度。所述的蒸汽循环压缩机为离心式压缩机，经蒸汽循环压缩机后，汽提气压力提高0.08～0.2MPa、温度提高10～20℃，循环汽提气与采出汽提气的质量比为0.5～5:1。
(3)汽提釜间歇操作，通过设置两组汽提釜交叉操作来保证汽提气为连续采出，连续采出的汽提气作为糠醛精馏提纯系统的再沸器热源，以节约蒸汽耗量。汽提气操作条件：0.3～0.7MPaG，143～170℃。
(4)汽提气在糠醛精馏提纯系统再沸器中释放潜热后变为液体，经缓冲罐收集后，泵入糠醛精馏塔，糠醛和水有最低共沸点，从糠醛精馏塔顶部馏出，冷却后在相分离器中分层，下层浓糠醛相再通过泵送入糠醛精制塔，在糠醛精制塔中得到纯度≥98％的成品糠醛。
本发明设计了一种优化的、节约水蒸汽耗量和降低废水排放量的农林废弃物制糠醛的技术路线，本发明提出的技术路线原理示意图如图1所示。
本发明使用的原料为农林废弃物：甘蔗渣、玉米秆、玉米芯、高粱秆、棉花秆等，相较于传统的只用玉米芯原料，各种农林废弃秸秆的成本更低，拓宽了原料来源，为农林废弃秸秆的高效利用提出了切实可行的新路径。
优选地，步骤(1)所述的汽提过程，汽提温度150～180℃，汽提压力0.38～0.9MPaG。
优选地，步骤(1)所述的农林废弃物颗粒粒径优选为2～3cm，稀硫酸浓度优选为4～8wt％，稀硫酸与农林废弃物的质量比为0.1～0.2:1，汽提釜设备材质为碳钢内衬哈氏合金、20#合金或904L。
优选地，步骤(1)所述的汽提釜新鲜蒸汽进料量与农林废弃物的质量比1～2:1。
优选地，步骤(1)所述的单台汽提釜的汽提操作时间为1～2小时。
作为优选，步骤(2)所述汽提气经蒸汽循环压缩机压缩后，汽提气压力提高0.1～0.15MPaG，温度提高12～18℃，循环汽提气与采出汽提气的质量比为1～3:1。
作为优选，步骤(3)所述作为再沸器热源的汽提气操作条件：0.3～0.5MPaG，143～158℃。
相比于传统农林废弃物制糠醛的技术工艺，本发明提出的技术路线有如下优势：1)通过设置专用的汽提釜，将拌酸过程和汽提过程集合在汽提釜中实现，减少拌酸设备；2)在汽提釜外设置专用的蒸汽循环压缩机，通过汽提气循环压缩使用，使得采出的汽提气中糠醛浓度有效提高，降低新鲜蒸汽的消耗量；3)由于设置了专用的蒸汽循环压缩机，水蒸汽可以循环使用，汽提气冷凝后去后续糠醛精馏提纯系统所产生的废水量也显著降低；4)采用有效的热集成系统，通过设置两组汽提釜，汽提釜交叉操作保证汽提气能连续采出，这股汽提气可以作为糠醛精馏提纯系统的再沸器热源，使得新鲜水蒸汽的耗量显著降低。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图中标记：
1-1、第一汽提釜，1-2、第二汽提釜，2-1、第一蒸汽循环压缩机，2-2、第二蒸汽循环压缩机，3、汽提冷凝液缓冲罐，4、汽提冷凝液输送泵，5、糠醛精馏塔，6、糠醛精馏塔再沸器，7、糠醛精馏塔冷凝器，8、糠醛精馏塔回流罐，9、糠醛精馏塔回流泵，10、浓糠醛水溶液冷却器，11、糠醛水层析罐，12、浓糠醛输送泵，13、糠醛精制塔，14、糠醛精制塔再沸器，15、糠醛精制塔冷凝器，16、糠醛精制塔回流罐，17、糠醛精制塔回流泵。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。除特别说明，本发明使用的设备和农林废弃物(玉米秸秆)为本技术领域常规市购产品。
本发明的工艺流程如图1所示。
如图1所示。第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2的连接关系如下：第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2并联连接。稀硫酸进料管分成两路，一路连接第一汽提釜1-1的釜顶酸进料口，另一路连接第二汽提釜1-2的釜顶酸进料口。汽提釜顶部上封头180°对角设置稀硫酸雾化喷头，粉碎的农林废弃物从汽提釜上封头中间进料口加料，加料的同时向汽提釜内加稀硫酸，通过雾化喷头，稀硫酸均匀的喷洒在靠重力落入汽提釜内的农林废弃物颗粒表面。新鲜水蒸汽进料管路分成两路，一路连接第一汽提釜1-1下部的水蒸汽入口，另一路连接第二汽提釜1-2下部的水蒸汽入口。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气出口管路分成两路，第一路连接糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14，冷凝后的汽提气进入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路通过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第一汽提釜1-1的釜底设置有糠醛渣出口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气出口管路分成两路，第一路和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气出口管路中的第一路合并后，连接糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14，冷凝后的汽提气进入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜底设置有糠醛渣出口。
实施例1
(1)向第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2中各加入200kg粉碎成2～3cm粒径的玉米秸秆(干基)，同时各喷入5wt％的稀硫酸20kg，然后先向第一汽提釜1-1通入1.0MPa、190℃新鲜水蒸汽，通入量为200kg/h，汽提1小时后关闭第一汽提釜1-1的水蒸汽入口和汽提气出口，同时打开第二汽提釜1-2的水蒸汽入口和汽提气出口，完成切换汽提釜操作，汽提釜操作条件：0.7MPaG，175℃；汽提过程中第一蒸汽循环压缩机2-1和第二蒸汽循环压缩机2-2的循环量均为200kg/h。其中，如图1所示。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气分成两路，第一路作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，经过糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14后流入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路经过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气分成两路，第一路也是作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气中的第一路合并使用，两台汽提釜切换操作保证再沸器热源持续稳定，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。汽提过程结束后，流入汽提冷凝液缓冲罐3的汽提气质量是372.4kg/h，汽提气中糠醛含量7.6wt％，糠醛收率7.18％(糠醛重量占干基秸秆重量的比值，下同)。循环汽提气与采出汽提气的质量比为1.07:1。
(2)汽提气作为糠醛精馏塔5和糠醛精制塔13的再沸器热源，汽提气冷凝后进入汽提冷凝液缓冲罐3，通过汽提冷凝液输送泵4将汽提冷凝液连续送入糠醛精馏塔5，塔顶气相经糠醛精馏塔冷凝器7冷凝后进入糠醛精馏塔回流罐8，回流液经糠醛精馏塔回流泵9部分打回流，部分采出，经浓糠醛水溶液冷却器10冷却至50℃后进入糠醛水层析罐11，糠醛水分层后，下层为浓糠醛溶液(糠醛浓度82.2wt％)，上层水相返回糠醛精馏塔5中。浓糠醛溶液通过浓糠醛输送泵12被送入糠醛精制塔13，在糠醛精制塔13中进一步精馏提纯，塔釜得到质量浓度98％的糠醛产品，塔顶气相经糠醛精制塔冷凝器15冷凝后进入糠醛精制塔回流罐16，回流罐16流出的塔顶冷凝液经糠醛精制塔回流泵17后部分打回流，部分返送回糠醛水层析罐11中。糠醛精馏塔5操作压力0.005MPaG，操作温度99～105℃，控制塔顶温度99～100℃；糠醛精制塔13操作压力-0.06MPaG，操作温度76～128℃，控制塔釜温度127～128℃。
(3)对糠醛精制塔13塔釜采出的糠醛产品进行化验分析，糠醛浓度98wt％，糠醛产品收率7.16％(收率是糠醛重量占干基秸秆重量的比值，下同)。
实施例2
(1)向第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2中各加入200kg粉碎成2～3cm粒径的玉米秸秆(干基)，同时各喷入5wt％的稀硫酸20kg，然后先向第一汽提釜1-1通入1.0MPa、190℃新鲜水蒸汽通入量为200kg/h，汽提1小时后关闭第一汽提釜1-1的水蒸汽入口和汽提气出口，同时打开第二汽提釜1-2的水蒸汽入口和汽提气出口，完成切换汽提釜操作，汽提釜操作条件：0.7MPaG，175℃；汽提过程中第一蒸汽循环压缩机2-1和第二蒸汽循环压缩机2-2的循环量均为400kg/h。其中，如图1所示。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气分成两路，第一路作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，经过糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14后流入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路经过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气分成两路，第一路也是作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气中的第一路合并使用，两台汽提釜切换操作保证再沸器热源持续稳定，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。汽提过程结束后，流入汽提冷凝液缓冲罐3的汽提气质量是403.4kg/h，汽提气中糠醛含量8.55wt％，糠醛收率8.62％；循环汽提气与采出汽提气的质量比为1.98:1。
(2)糠醛汽提冷凝液的精馏处理操作过程同实施例1。
(3)对糠醛精制塔13塔釜采出的糠醛产品进行化验分析，糠醛浓度98wt％，糠醛产品收率8.59％。
实施例3
(1)向第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2中各加入200kg粉碎成2～3cm粒径的玉米秸秆(干基)，同时各喷入5wt％的稀硫酸20kg，然后先向第一汽提釜1-1通入1.0MPa、190℃新鲜水蒸汽，通入量为200kg/h，汽提1小时后关闭第一汽提釜1-1的水蒸汽入口和汽提气出口，同时打开第二汽提釜1-2的水蒸汽入口和汽提气出口，完成切换汽提釜操作，汽提釜操作条件：0.7MPaG，175℃。其中，如图1所示。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气分成两路，第一路作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，经过糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14后流入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路经过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气分成两路，第一路也是作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气中的第一路合并使用，两台汽提釜切换操作保证再沸器热源持续稳定，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。汽提过程中第一蒸汽循环压缩机2-1和第二蒸汽循环压缩机2-2的循环量均为600kg/h，汽提过程结束后，流入汽提冷凝液缓冲罐3的汽提气质量是430kg/h，汽提气中糠醛含量9.44wt％，糠醛收率10.12％；循环汽提气与采出汽提气的质量比为2.79:1。
(2)糠醛汽提冷凝液的精馏处理操作过程同实施例1。
(3)对糠醛精制塔13塔釜采出的糠醛产品进行化验分析，糠醛浓度98wt％，糠醛产品收率10.1％。
实施例4
(1)向第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2中各加入200kg粉碎成2～3cm粒径的玉米秸秆(干基)，同时各喷入5wt％的稀硫酸20kg，然后先向第一汽提釜1-1通入1.0MPa、190℃新鲜水蒸汽，通入量为200kg/h，汽提2小时后关闭第一汽提釜1-1的水蒸汽入口和汽提气出口，同时打开第二汽提釜1-2的水蒸汽入口和汽提气出口，完成切换汽提釜操作，汽提釜操作条件：0.7MPaG，175℃。其中，如图1所示。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气分成两路，第一路作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，经过糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14后流入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路经过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气分成两路，第一路也是作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气中的第一路合并使用，两台汽提釜切换操作保证再沸器热源持续稳定，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。汽提过程中第一蒸汽循环压缩机2-1和第二蒸汽循环压缩机2-2的循环量200kg/h，汽提过程结束后，流入汽提冷凝液缓冲罐3的汽提气质量是817.2kg，汽提气中糠醛含量4.86wt％，糠醛收率9.89％。循环汽提气与采出汽提气的质量比为0.98:1。
(2)糠醛汽提冷凝液的精馏处理操作过程同实施例1。
(3)对糠醛精制塔13塔釜采出的糠醛产品进行化验分析，糠醛浓度98wt％，糠醛产品收率9.84％。
实施例5
(1)向第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2中各加入200kg粉碎成2～3cm粒径的玉米秸秆(干基)，同时各喷入5wt％的稀硫酸20kg，然后先向第一汽提釜1-1通入1.0MPa、190℃新鲜水蒸汽，通入量为200kg/h，汽提2小时后关闭第一汽提釜1-1的水蒸汽入口和汽提气出口，同时打开第二汽提釜1-2的水蒸汽入口和汽提气出口，完成切换汽提釜操作，汽提釜操作条件：0.7MPaG，175℃。其中，如图1所示。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气分成两路，第一路作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，经过糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14后流入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路经过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气分成两路，第一路也是作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气中的第一路合并使用，两台汽提釜切换操作保证再沸器热源持续稳定，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。汽提过程中第一蒸汽循环压缩机2-1和第二蒸汽循环压缩机2-2的循环量均为400kg/h，汽提过程结束后，流入汽提冷凝液缓冲罐3的汽提气质量是817.2kg/h，汽提气中糠醛含量5.06wt％，糠醛收率10.9％。循环汽提气与采出汽提气的质量比为1.96:1。
(2)糠醛汽提冷凝液的精馏处理操作过程同实施例1。
(3)对糠醛精制塔13塔釜采出的糠醛产品进行化验分析，糠醛浓度98wt％，糠醛产品收率10.8％。
实施例6
(1)向第一汽提釜1-1和第二汽提釜1-2中各加入200kg粉碎成2～3cm粒径的玉米秸秆(干基)，同时各喷入5wt％的稀硫酸20kg，然后先向第一汽提釜1-1通入1.0MPa、190℃新鲜水蒸汽通入量为200kg/h，汽提2小时后关闭第一汽提釜1-1的水蒸汽入口和汽提气出口，同时打开第二汽提釜1-2的水蒸汽入口和汽提气出口，完成切换汽提釜操作，汽提釜操作条件：0.7MPaG，175℃。其中，如图1所示。第一汽提釜1-1的釜顶汽提气分成两路，第一路作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，经过糠醛精馏塔再沸器6和糠醛精制塔再沸器14后流入汽提冷凝液缓冲罐3，第二路经过第一蒸汽循环压缩机2-1返回至第一汽提釜1-1下部汽提气入口。第二汽提釜1-2的釜顶汽提气分成两路，第一路也是作为后续精馏塔塔釜再沸器的热源，和第一汽提釜1-1的釜顶汽提气中的第一路合并后使用，两台汽提釜切换操作保证再沸器热源持续稳定，第二路通过第二蒸汽循环压缩机2-2返回至第二汽提釜1-2下部汽提气入口。汽提过程中第一蒸汽循环压缩机2-1和第二蒸汽循环压缩机2-2的循环量均为600kg/h，汽提过程结束后，流入汽提冷凝液缓冲罐3的汽提气质量是817.2kg/h，汽提气中糠醛含量5.57wt％，糠醛收率12.6％。循环汽提气与采出汽提气的质量比为2.94:1。
(2)糠醛汽提冷凝液的精馏处理操作过程同实施例1。
(3)对糠醛精制塔13塔釜采出的糠醛产品进行化验分析，糠醛浓度98wt％，糠醛产品收率12.6％。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种农林废弃物制糠醛的方法，其特征在于，(1)设置两套汽提釜，农林废弃物粉碎成1～5cm颗粒，然后经提升机送入汽提釜，汽提釜顶部对称设置两个稀硫酸雾化喷头，边加农林废弃物颗粒边喷稀硫酸，装填满物料后，从汽提釜底部通入水蒸汽，从汽提釜顶部引出含糠醛和乙酸的水蒸汽，汽提过程持续时间为0.5～3小时；所述的稀硫酸浓度3～10wt％，稀硫酸与农林废弃物的质量比为0.08～0.2:1，所述的水蒸汽与农林废弃物的质量比为0.5～2:1，汽提温度为140℃～190℃，汽提压力为0.26～1.0MpaG；
(2)汽提釜外设置蒸汽循环压缩机，汽提釜顶部引出的汽提气一部分去后续工艺系统，作为糠醛精馏系统的热源，另一部分进入蒸汽循环压缩机，经蒸汽循环压缩机升温升压后，蒸汽重新返回汽提釜，通过蒸汽的循环使用，提高糠醛和乙酸在水蒸汽中的浓度；所述的蒸汽循环压缩机为离心式压缩机，经蒸汽循环压缩机后，汽提气压力提高0.08～0.2MPa、温度提高10～20℃，循环汽提气与采出汽提气的质量比为0.5～5:1；
(3)汽提釜间歇操作，通过设置两组汽提釜交叉操作来保证汽提气为连续采出，连续采出的汽提气作为糠醛精馏提纯系统的再沸器热源，以节约蒸汽耗量；汽提气操作条件：0.3～0.7MPaG，143～170℃；
(4)汽提气在糠醛精馏提纯系统再沸器中释放潜热后变为液体，经缓冲罐收集后，泵入糠醛精馏塔，糠醛和水有最低共沸点，从糠醛精馏塔顶部馏出，冷却后在相分离器中分层，下层浓糠醛相再通过泵送入糠醛精制塔，在糠醛精制塔中得到纯度≥98％的成品糠醛；
其中，第一汽提釜(1-1)和第二汽提釜(1-2)的连接关系如下：第一汽提釜(1-1)和第二汽提釜(1-2)并联连接；稀硫酸进料管分成两路，一路连接第一汽提釜(1-1)的釜顶酸进料口，另一路连接第二汽提釜(1-2)的釜顶酸进料口；汽提釜顶部上封头180°对角设置稀硫酸雾化喷头，粉碎的农林废弃物从汽提釜上封头中间进料口加料，加料的同时向汽提釜内加稀硫酸，通过雾化喷头，稀硫酸均匀的喷洒在靠重力落入汽提釜内的农林废弃物颗粒表面；新鲜水蒸汽进料管路分成两路，一路连接第一汽提釜(1-1)下部的水蒸汽入口，另一路连接第二汽提釜(1-2)下部的水蒸汽入口；第一汽提釜(1-1)的釜顶汽提气出口管路分成两路，第一路连接糠醛精馏塔再沸器(6)和糠醛精制塔再沸器(14)，冷凝后的汽提气进入汽提冷凝液缓冲罐(3)，第二路通过第一蒸汽循环压缩机(2-1)返回至第一汽提釜(1-1)下部汽提气入口；第一汽提釜(1-1)的釜底设置有糠醛渣出口；第二汽提釜(1-2)的釜顶汽提气出口管路分成两路，第一路和第一汽提釜(1-1)的釜顶汽提气出口管路中的第一路合并后，连接糠醛精馏塔再沸器(6)和糠醛精制塔再沸器(14)，冷凝后的汽提气进入汽提冷凝液缓冲罐(3)，第二路通过第二蒸汽循环压缩机(2-2)返回至第二汽提釜(1-2)下部汽提气入口；第二汽提釜(1-2)的釜底设置有糠醛渣出口。
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