CN211771017U - 一种利用半纤维素液制备糠醛的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用半纤维素液制备糠醛的系统，包括水解进料前处理系统、喷射系统、连续水解反应器、分馏装置以及相互连通的管路，水解进料前处理系统包括原料罐、原料泵、第一板式换热器、将被加热的溶液与外接硫酸进行混合的混合器、pH调节罐和进料罐；喷射系统包括进料泵、第二板式换热器和将加热后的混酸溶液与外接饱和蒸汽混合的喷射器；连续水解反应器包括连续反应器、背压阀和出料阀；分馏装置包括将连续反应器得到的水解液进行蒸馏的精馏塔，以及对闪蒸出来的糠醛气体进行冷凝的列管式冷却器，以得到粗糠醛产品。本实用新型以含半纤维素的废液作为原料制备糠醛，减少资源浪费，减轻污水处理压力，提高经济效益。

Description

一种利用半纤维素液制备糠醛的系统

技术领域

本实用新型属于糠醛制备技术领域，特别涉及一种利用半纤维素液制备糠醛的系统。

背景技术

糠醛，中文名喃呋甲醛，2-喃呋甲醛，α-喃呋甲醛，是一种有着杏仁味的无色油状液体；作为一种工业用化学制品，广泛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。

传统糠醛的生产工艺是利用玉米芯通过破碎，在一定条件下反应水解获得糠醛，其往往用批处理反应器，糠醛收率只有理论值的50%左右，但是消耗蒸汽量确是糠醛产量的30~50倍，且反应时间较长。

而以化学浆（木浆、棉浆等植物纤维素）为原料，碱法制浆的粘胶纤维生产中，主要是利用了其中的纤维素，而该生产过程中生成的半纤维素则作为废料处理，半纤维素并未得以利用，造成了资源的大量浪费，同时也给了污水处理很大的压力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种利用半纤维素液制备糠醛的系统，以含半纤维素的废液作为原料制备糠醛，减少制浆过程中的资源浪费，减轻污水处理压力，提高经济效益；而且，生产过程连续进行，提高了生产效率。

本实用新型是这样实现的，提供一种利用半纤维素液制备糠醛的系统，包括水解进料前处理系统、喷射系统、连续水解反应器、分馏装置以及相互连通的管路，其中，

水解进料前处理系统包括用于储存含半纤维素溶液的原料罐，以及输送原料罐内存溶液的原料泵，以及将原料泵输送的溶液进行加热的第一板式换热器，以及将被加热的溶液与外接硫酸进行混合的混合器，以及对与硫酸混合后的混酸溶液进行pH值调整的pH调节罐，以及储存从pH调节罐溢流来的混酸溶液的进料罐；

喷射系统包括输送进料罐内混酸溶液的进料泵，以及将进料泵输送的混酸溶液进行加热的第二板式换热器，以及将加热后的混酸溶液与外接饱和蒸汽混合的喷射器；

连续水解反应器包括将被加热的高温混酸溶液进行水解反应的连续反应器，以及设置在管路中的背压阀和出料阀；

分馏装置包括将连续反应器水解后的水解液进行蒸馏的精馏塔，以及对精馏塔闪蒸出来的糠醛气体进行冷凝的列管式冷却器，以得到粗糠醛产品。

进一步地，精馏塔中剩余的残夜给通过第二板式换热器的混酸溶液进行预热。

进一步地，在混合器的进料管路上设置溶液进料阀和溶液流量计，在pH调节罐上设置pH计，在硫酸的进料管路上设置硫酸进料阀和硫酸流量计，硫酸流量计分别与溶液流量计和pH计相互互锁。

进一步地，在原料罐、pH调节罐和进料罐上分别设置清洗水喷淋装置。

进一步地，在列管式冷却器的冷媒端分别接入循环冷却水。

进一步地，在连续反应器与精馏塔之间的管路上设置了与进料罐连通的回流管路和逆止阀。

与现有技术相比，本实用新型的利用半纤维素液制备糠醛的系统具有以下特点：

1.使用脱碱后的含半纤维素的造纸废液作为原料，降低了原料成本，降低了污水处理的压力，提高了经济效益；

2.反应条件中催化剂浓度相对较低，且反应温度较低，节能和节省原料；

3.生产过程具有连续性，不断料地进行连续水解反应，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的结构原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型利用半纤维素液制备糠醛的系统的较佳实施例，包括水解进料前处理系统A、喷射系统B、连续水解反应器C、分馏装置D以及相互连通的管路，分别如图1中框线所示，图中物料（溶液和/或气体）的流向如箭头所示。

其中，水解进料前处理系统A包括用于储存含半纤维素溶液的原料罐1，以及输送原料罐1内存溶液的原料泵2，以及将原料泵2输送的溶液进行加热的第一板式换热器3，以及将被加热的溶液与外接硫酸进行混合的混合器4，以及对与硫酸混合后的混酸溶液进行pH值调整的pH调节罐5，以及储存从pH调节罐5溢流来的混酸溶液的进料罐6。

含半纤维素溶液可以是造纸过程中含半纤维素的造纸废液，或者是糖醇制备过程含含半纤维素的糖醇母液。原材料溶液中半纤维素浓度为10%。外接硫酸的浓度为98%。在第一板式换热器3中给溶液进行加热的是外接热泵水。

具体地，在混合器4的进料管路上设置溶液进料阀15和用于检测进料溶液流量的溶液流量计16，在pH调节罐5上设置用于检测pH调节罐内混酸溶液pH值的pH计17，在硫酸的进料管路上设置硫酸进料阀18和用于检测硫酸流量的硫酸流量计19。硫酸流量计19分别与溶液流量计16和pH计17相互互锁，根据pH计17的检测数据分别调整溶液进料阀15和硫酸进料阀18的开度，以分别调节输入混合器4的溶液流量或者硫酸流量。pH调节罐5内混酸溶液的酸度到1.0%~7.0%（质量分数，其可根据实际情况来通过pH计17来测算酸度）。

具体地，在原料罐1、pH调节罐5和进料罐6上分别设置清洗水喷淋装置20。

喷射系统B包括输送进料罐6内混酸溶液的进料泵7，以及将进料泵7输送的混酸溶液进行加热的第二板式换热器8，以及将加热后的混酸溶液与外接饱和蒸汽混合的喷射器9。经过第二板式换热器8加热后，混酸溶液的温度为100±5℃。喷射器9中与0.7MPa~1.0MPa的高温蒸汽混合，混酸溶液被加热到120℃~170℃（该条件与溶液酸度相关较大，根据酸度来调节温度）。

连续水解反应器C包括将被加热的高温混酸溶液进行水解反应的连续反应器10，以及设置在管路中的背压阀11和出料阀12。高温混酸溶液在连续反应器10中持续反应2.5小时~5.5小时，背压调节阀11的背压设置为2.0Bar~10Bar。通过手动球阀21保持常关，出料阀12保持常开以保证混酸溶液连续进料，水解液连续出料，保证生产过程的连续性，降低人工操作成本和节省了运行生产时间。连续反应器10通过管路和阀门与外接的压缩空气连通。

分馏装置D包括将连续反应器10水解后的水解液进行蒸馏的精馏塔13，以及对精馏塔13闪蒸出来的糠醛气体进行冷凝的列管式冷却器14，以得到粗糠醛产品。得到的粗糠醛的浓度在86%到94%之间，其纯度在10%到25%之间。

具体地，精馏塔13中剩余的残夜给通过第二板式换热器8的混酸溶液进行预热，进一步提高混酸溶液的温度，使得残夜中的热能得到利用，起到节能降耗效果。

具体地，在列管式冷却器14的冷媒端分别接入循环冷却水。

具体地，在连续反应器10与精馏塔13之间的管路上设置了与进料罐6连通的回流管路22和逆止阀23。将生产开始时，糠醛浓度含量不合格的连续反应器10水解液直接回流到进料罐6中，进行再次加温循环水解。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用半纤维素液制备糠醛的系统，其特征在于，包括水解进料前处理系统、喷射系统、连续水解反应器、分馏装置以及相互连通的管路，其中，

水解进料前处理系统包括用于储存含半纤维素溶液的原料罐，以及输送原料罐内存溶液的原料泵，以及将原料泵输送的溶液进行加热的第一板式换热器，以及将被加热的溶液与外接硫酸进行混合的混合器，以及对与硫酸混合后的混酸溶液进行pH值调整的pH调节罐，以及储存从pH调节罐溢流来的混酸溶液的进料罐；

喷射系统包括输送进料罐内混酸溶液的进料泵，以及将进料泵输送的混酸溶液进行加热的第二板式换热器，以及将加热后的混酸溶液与外接饱和蒸汽混合的喷射器；

连续水解反应器包括将被加热的高温混酸溶液进行水解反应的连续反应器，以及设置在管路中的背压阀和出料阀；

分馏装置包括将连续反应器水解后的水解液进行蒸馏的精馏塔，以及对精馏塔闪蒸出来的糠醛气体进行冷凝的列管式冷却器，以得到粗糠醛产品。

2.如权利要求1所述的利用半纤维素液制备糠醛的系统，其特征在于，精馏塔中剩余的残夜给通过第二板式换热器的混酸溶液进行预热。

3.如权利要求1所述的利用半纤维素液制备糠醛的系统，其特征在于，在混合器的进料管路上设置溶液进料阀和溶液流量计，在pH调节罐上设置pH计，在硫酸的进料管路上设置硫酸进料阀和硫酸流量计，硫酸流量计分别与溶液流量计和pH计相互互锁。

4.如权利要求1所述的利用半纤维素液制备糠醛的系统，其特征在于，在原料罐、pH调节罐和进料罐上分别设置清洗水喷淋装置。

5.如权利要求1所述的利用半纤维素液制备糠醛的系统，其特征在于，在列管式冷却器的冷媒端分别接入循环冷却水。

6.如权利要求1所述的利用半纤维素液制备糠醛的系统，其特征在于，在连续反应器与精馏塔之间的管路上设置了与进料罐连通的回流管路和逆止阀。

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