甘蔗渣生产糠醛工艺 【技术领域】
本发明涉及一种糠醛生产方法， 具体是一种以甘蔗渣为原料生产糠醛的生产工艺。 背景技术
糠醛又名呋喃甲醛， 是有机合成化学工业中的主要原料之一， 它的用途非常广泛， 可用于制成合成树脂， 可通过氢化、 氧化、 缩合等反应以制取大量衍生物。它也是优良的溶 剂， 可用于精炼石油， 精制润滑油， 提炼油脂和溶解硝酸纤维素等， 还是制药和多种有机合 成的原料和试剂。它是一种重要的基本有机化工原料。世界糠醛生产能力约为 50 万吨 /a， 我国产量为 35 万吨 /a。并且以年 10％的速度递增， 还远远不能满足市场需求。主要是糠 醛作为石油化工原料的替代品 ( 如生产四氢呋喃、 聚四氢呋喃、 顺酐等 ) 已逐步的过渡到以 糠醛为原料， 可以节约大量石油资源， 并可用再生资源代替越来越缺少的石油资源， 具有更 广泛的现实意义和能源战略意义。预测未来数年内糠醛的产量可达 60 万吨 / 年， 其中 30 万吨以上用于替代石油资源供溶剂直接利用， 30 万吨用于精细化工产品， 因此糠醛做可再 生资源将得到更广泛的开发和利用。
我国糠醛生产厂家因生产工艺和生产设备的制约， 原材料 95 ％以上主要是玉米 芯， 象含多缩戊糖成份较多的甘蔗渣、 棉籽壳、 稻壳等原料， 因其生产过程中排渣困难等因 素， 一直没被采用大量生产使用。因此糠醛厂家也多集中在华北、 东北等产玉米的产地。我 国是产糠料作物大国， 每年仅甘蔗产量就有 10000 万吨， 可以产 4000 万吨的甘蔗渣， 如果综 合利用好这部分资源， 糠醛产量将有一个大的提升， 也可以说对糠醛产业是一次革命性的 进步。 发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足， 提供一种甘蔗渣生产糠醛工艺， 它不仅能 够广泛应用， 而且达到清洁联产综合利用的目的。
本发明的技术方案是 ： 一种甘蔗渣生产糠醛工艺， 其特征是， 包括以下步骤 ：
(1) 将甘蔗渣 ( 制糖工业中的甘蔗渣， 其含水量为 48-50％ (wt/wt)) 送入烘干机 ( 最好是利用发电锅炉尾气作为热源， 以节约能源 ) 进行烘干至含水量为 30％ ±1％ (wt/ wt)， 然后在烘干后的甘蔗渣中加入浓度为 0.5-0.7％ (wt/wt) 的稀硫酸， 用拌酸机进行搅 拌混合均匀 ； 然后将拌酸后的甘蔗渣送入蒸球在 1-1.2Mpa 的蒸汽压力， 180-190℃的蒸汽 温度下水解 2 小时 ( 由发电锅炉提供蒸汽， 每吨甘蔗渣一般使用 16-17 吨蒸汽 ) 形成醛汽 原液 ； 所述甘蔗渣与浓度为 0.5-0.7％ (wt/wt) 的稀硫酸的质量比为 1 ∶ 0.4 ；
(2) 将步骤 (1) 所得醛汽原液送入初馏塔蒸出其中的大部分水分 ( 每吨脱除 12-15 吨水 )， 醛水共沸混合物自初馏塔塔顶引出经塔顶冷凝器冷却后进入分醛罐分层， 比 重较大的下层粗糠醛自分醛罐的底部流出， 进入水洗塔洗去了粗糠醛中的大部分醋酸和甲 醇， 再进入精馏塔进行精制后得到成品糠醛 ； 水洗塔分离的废水经过脱轻塔回收其中的甲醇； 上述自初馏塔和精馏塔而来的工艺废水可以进入废水沉淀池经沉淀去除下层沉 淀物后， 上层清液再经废水蒸发设备转化为二次蒸汽回蒸球回用 ；
(3) 经蒸球分离的糠醛渣经糠醛渣汽渣分离器分离出其中的醛汽后， 糠醛渣进入 发电锅炉燃烧发电或通过发酵得到丙酮、 丁醇。
所述糠醛渣通过发酵法得到丙酮、 丁醇的方法优选方法如下 ： 糠醛渣与 35-55℃ 的水按照 1 ∶ 5-10 的重量比混合， 调整 PH 值为 4.5-7 后， 按照每克糠醛渣加入 260-300ncu 纤维素酶的量加入纤维素酶酶解 70-100h ； 酶解液过滤后加入氮源类物质进行蒸煮杀菌， 然后在 35-41℃下接种菌种， 在 34-39℃下厌氧发酵 48-72 小时 ； 发酵液进行分离得到丙酮、 丁醇。
本发明所使用的蒸球为自制， 所述蒸球的壳体能够旋转， 壳体内加防挂钉， 因此壳 体内不存在死角， 不板结， 不粘球， 排渣顺畅， 减少清渣麻烦， 使用方便等特点。所述与进汽 孔相对应的壳体内设置有带有出蒸汽孔的进汽盘， 与排汽孔相对应的壳体内设置有带有出 蒸汽孔的受汽盘， 因此更方便的排出醛汽。
蒸球的具体结构为， 包括壳体和转动装置， 所述的壳体的两端分别焊接有轴头， 所 述的轴头上设置有轴承， 轴承的下部设置有支座， 所述转动装置与轴头的一端连接， 两端轴 头的中心孔分别为进汽孔和排汽孔， 所述的进汽孔和排汽孔与壳体相通， 所述的与进汽孔 相对应的壳体内设置有带有出蒸汽孔的进汽盘， 与排汽孔相对应的壳体内设置有带有出蒸 汽孔的受汽盘， 所述的壳体的顶部设置有装料口， 壳体的底部设置有排渣口， 所述的排渣口 上设置有排渣阀， 排渣口的端部设置有快装连接接头。 所述的转动装置包括蜗轮和蜗杆， 所 述的蜗轮设置在轴头上， 蜗轮与蜗杆相配合。 所述的壳体内设置有防挂钉， 所述的防挂钉为 多个， 沿壳体内壁均匀分布。所述的壳体是由耐腐蚀材料做内衬板制成。
本发明水洗塔分离的废水经过脱轻塔回收其中的甲醇工艺和水洗塔洗去了粗糠 醛中的大部分醋酸和甲醇工艺， 见专利 “一种提高糠醛得率及回收甲醇的方法” ( 专利申请 号： 200910229489.9)、 专利 “一种糠醛生产回收甲醇装置” ( 专利申请号 ： 200920240430.5) 和专利 “一种糠醛生产粗醛水洗塔” ( 专利申请号 ： 200920240429.2)。
本发明的有益效果是 ： 本发明利用制糖后的甘蔗渣先提取糠醛， 生产糠醛后的糠 醛渣再加入纤维素酶发酵得到丙酮、 丁醇， 从而达到清洁联产综合利用的目的。 本发明采用 自制蒸球替代传统的水解釜， 解决了排渣困难， 特别适用于以甘蔗渣为原料生产糠醛 ； 特殊 的进排气设计， 更能及时引出醛汽 ； 提高水解压力， 使反应时间缩短， 降低成本， 提高效益 ； 壳体旋转， 加防挂钉， 壳体内不存在死角， 不板结， 不粘球， 排渣顺畅， 减少清渣麻烦， 使用方 便等特点。
附图说明 图 1 为本发明的工艺流程图 ；
图 2 为本发明蒸球的结构示意图。其中 ： 1、 壳体， 2、 进汽盘， 3、 轴承， 4、 进汽孔， 5、 支座， 6、 排渣口， 7、 排渣阀， 8、 快装连接接头， 9、 装料口， 10、 防挂钉， 11、 受汽盘， 12、 蜗轮， 13、 排汽孔， 14、 蜗杆， 15、 轴头。
具体实施方式
实施例 1 ：
本发明蒸球的结构如图 2 所示， 其结构包括壳体 1 和转动装置， 所述的壳体 1 的两 端分别焊接有轴头 15， 所述的轴头 15 上设置有轴承 3， 轴承 3 的下部设置有支座 5， 所述转 动装置与轴头 15 的一端连接， 两端轴头 15 的中心孔分别为进汽孔 4 和排汽孔 13， 所述的进 汽孔 4 和排汽孔 13 与壳体 1 相通， 所述的与进汽孔 4 相对应的壳体 1 内设置有带有出蒸汽 孔的进汽盘 2， 与排汽孔 13 相对应的壳体 1 内设置有带有出蒸汽孔的受汽盘 11， 所述的壳 体 1 的顶部设置有装料口 9， 壳体 1 的底部设置有排渣口 6， 所述的排渣口 6 上设置有排渣 阀 7， 排渣口 6 的端部设置有快装连接接头 8， 方便与排渣管连接用。
所述的转动装置包括蜗轮 12 和蜗杆 14， 所述的蜗轮 12 设置在轴头 15 上， 蜗轮 12 与蜗杆 14 相配合。
所述的壳体 1 内设置有防挂钉 10， 所述的防挂钉 10 为多个， 沿壳体 1 内壁均匀分 布。在壳体 1 缓慢转动时防挂钉 10 分割壳体 1 内原料， 防止结块。
所述的壳体 1 是由耐腐蚀材料做内衬板制成。
生产糠醛时， 将原料从装料口 9 装入壳体 1 内， 启动转动装置， 蜗轮 12 蜗杆 14 传 动带动轴头 15 及壳体 1 转动， 从进汽孔 4 中通入蒸汽， 蒸汽沿进汽盘 2 上的进蒸汽孔进入 与原料接触， 水解后的水解汽沿受汽盘 11 上的出蒸汽孔和排汽孔 13 排出， 反应完后， 打开 排渣口 6 上的排渣阀 7， 将渣排出。
实施例 2
(1) 将制糖工业中含水量为 50％ (wt/wt) 的甘蔗渣送入烘干机 ( 利用发电锅炉 尾气作为热源， 以节约能源， 同时甘蔗渣的水分可以回收 ) 进行烘干至含水量为 30％ (wt/ wt)， 然后在烘干后的甘蔗渣中加入浓度为 0.5％ (wt/wt) 的稀硫酸， 用拌酸机进行搅拌混 合均匀 ； 然后将拌酸后的甘蔗渣送入如图 1 所示的蒸球在 1-1.2Mpa 的蒸汽压力， 180-190℃ 的蒸汽温度下水解 2 小时 ( 由发电锅炉提供蒸汽， 每吨甘蔗渣一般使用 16-17 吨蒸汽 ) 形 成醛汽原液 ； 所述甘蔗渣与浓度为 0.5％ (wt/wt) 的稀硫酸的质量比为 1 ∶ 0.4 ；
(2) 将步骤 (1) 所得醛汽原液送入初馏塔蒸出其中的大部分水分 ( 每吨脱除 12-15 吨水 )， 醛水共沸混合物自塔顶引出经塔顶冷凝器冷却后进入分醛罐分层， 比重较大 的下层粗糠醛自分醛罐的底部流出， 进入水洗塔洗去了粗糠醛中的大部分醋酸和甲醇， 再 进入精馏塔进行精制后得到成品糠醛 ； 水洗塔分离的废水经过脱轻塔回收其中的甲醇 ； 自 初馏塔和精馏塔而来的工艺废水进入废水沉淀池经沉淀去除下层沉淀物后， 上层清液再经 废水蒸发设备转化为二次蒸汽回蒸球回用 ；
(3) 经蒸球分离的糠醛渣经糠醛渣汽渣分离器分离出其中的醛汽后， 糠醛渣加入 纤维素酶发酵得到丙酮、 丁醇。
所述糠醛渣加入纤维素酶发酵法生产丙酮、 丁醇的方法如下 ： 糠醛渣与 35-55℃ 的水按照 1 ∶ 5-10 的重量比混合， 调整 PH 值为 4.5-7 后， 按照每克糠醛渣加入 260-300ncu 纤维素酶的量加入纤维素酶酶解 70-100h ； 酶解液过滤后加入氮源类物质进行蒸煮杀菌， 然后在 35-41℃下接种菌种， 在 34-39℃下厌氧发酵 48-72 小时 ； 发酵液进行分离得到丙酮、 丁醇。
实施例 3(1) 将制糖工业中含水量为 48％ (wt/wt) 的甘蔗渣送入烘干机 ( 利用发电锅炉 尾气作为热源， 以节约能源， 同时甘蔗渣的水分可以回收 ) 进行烘干至含水量为 29％ (wt/ wt)， 然后在烘干后的甘蔗渣中加入浓度为 0.6％ (wt/wt) 的稀硫酸， 用拌酸机进行搅拌混 合均匀 ； 然后将拌酸后的甘蔗渣送入如图 1 所示的蒸球在 1-1.2Mpa 的蒸汽压力， 180-190℃ 的蒸汽温度下水解 2 小时 ( 由发电锅炉提供蒸汽， 每吨甘蔗渣一般使用 16-17 吨蒸汽 ) 形 成醛汽原液 ； 所述甘蔗渣与浓度为 0.6％ (wt/wt) 的稀硫酸的质量比为 1 ∶ 0.4 ；
(2) 将步骤 (1) 所得醛汽原液送入初馏塔蒸出其中的大部分水分 ( 每吨脱除 12-15 吨水 )， 醛水共沸混合物自塔顶引出经塔顶冷凝器冷却后进入分醛罐分层， 比重较大 的下层粗糠醛自分醛罐的底部流出， 进入水洗塔洗去了粗糠醛中的大部分醋酸和甲醇， 再 进入精馏塔进行精制后得到成品糠醛 ； 水洗塔分离的废水经过脱轻塔回收其中的甲醇 ； 自 初馏塔和精馏塔而来的工艺废水进入废水沉淀池经沉淀去除下层沉淀物后， 上层清液再经 废水蒸发设备转化为二次蒸汽回蒸球回用 ；
(3) 经蒸球分离的糠醛渣经糠醛渣汽渣分离器分离出其中的醛汽后， 糠醛渣加入 纤维素酶发酵得到丙酮、 丁醇， 丙酮、 丁醇制备步骤同实施例 1。
实施例 4 (1) 将制糖工业中含水量为 49％ (wt/wt) 的甘蔗渣送入烘干机 ( 利用发电锅炉 尾气作为热源， 以节约能源， 同时甘蔗渣的水分可以回收 ) 进行烘干至含水量为 31％ (wt/ wt)， 然后在烘干后的甘蔗渣中加入浓度为 0.7％ (wt/wt) 的稀硫酸， 用拌酸机进行搅拌混 合均匀 ； 然后将拌酸后的甘蔗渣送入如图 1 所示的蒸球在 1-1.2Mpa 的蒸汽压力， 180-190℃ 的蒸汽温度下水解 2 小时 ( 由发电锅炉提供蒸汽， 每吨甘蔗渣一般使用 16-17 吨蒸汽 ) 形 成醛汽原液 ； 所述甘蔗渣与浓度为 0.7％ (wt/wt) 的稀硫酸的质量比为 1 ∶ 0.4 ；
(2) 将步骤 (1) 所得醛汽原液送入初馏塔蒸出其中的大部分水分 ( 每吨脱除 12-15 吨水 )， 醛水共沸混合物自塔顶引出经塔顶冷凝器冷却后进入分醛罐分层， 比重较大 的下层粗糠醛自分醛罐的底部流出， 进入水洗塔洗去了粗糠醛中的大部分醋酸和甲醇， 再 进入精馏塔进行精制后得到成品糠醛 ； 水洗塔分离的废水经过脱轻塔回收其中的甲醇 ； 自 初馏塔和精馏塔而来的工艺废水进入废水沉淀池经沉淀去除下层沉淀物后， 上层清液再经 废水蒸发设备转化为二次蒸汽回蒸球回用 ；
(3) 经蒸球分离的糠醛渣经糠醛渣汽渣分离器分离出其中的醛汽后， 糠醛渣进入 发电锅炉燃烧发电。