專利名稱：無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝，利用玉米芯生產(chǎn)糠
醛、醋酸、活性炭產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)無污染式生產(chǎn)產(chǎn)品、資源循環(huán)利用、節(jié)能生產(chǎn)、環(huán)保創(chuàng)新工藝，屬于涉及一種通過玉米芯生產(chǎn)糠醛化工產(chǎn)品、糠醛產(chǎn)生的廢水生產(chǎn)醋酸化工產(chǎn)品、糠醛產(chǎn)生的廢渣生產(chǎn)活性炭化工產(chǎn)品，節(jié)能、環(huán)保無污染、資源循環(huán)生產(chǎn)利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前糠醛生產(chǎn)工藝是；首先將粉碎玉米芯與稀硫酸混合攪拌后，裝入蒸餾水解釜擰緊鍋蓋通飽和蒸汽升壓，因玉米芯與稀酸混合不徹底水解周期達(dá)6h，當(dāng)壓力升到0. 6Mpa打開排醛氣閥排醛氣入冷凝囂，(醛汽直接進(jìn)入冷凝器損失部分熱能)形成糠醛原液濃度為3% 、4% 、5% ，此時(shí)蒸餾水解釜所消耗蒸汽分別為31t、23t、 18. 5t，而蒸餾水解釜內(nèi)的糠醛渣及蒸汽壓力，通過排汽閥排汽泄壓會產(chǎn)生尖銳剌耳的噪聲并釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染(糠醛渣進(jìn)入鍋爐燃燒應(yīng)用)對于糠醛原液進(jìn)入蒸餾釜獲得粗糠醛，與此同時(shí)釜底將產(chǎn)生大量的排放糠醛廢水(糠醛廢水目前生產(chǎn)廠是以高額投資費(fèi)用去處理達(dá)標(biāo))對于粗糠醛用10^Na^03溶液中和粗糠醛中的酸使pH值超過7，然后去除上層的水分，靜止片刻將粗糠醛投入精制釜中在真空條件下進(jìn)行精制，蒸出的餾份是低沸點(diǎn)物質(zhì)收集貯存回用于生產(chǎn)，釜底的是高餾份醛泥排棄，中間部份為糠醛產(chǎn)品。
綜合上述存在不足之處是；①玉米芯與稀硫酸混合攪拌后混溶不徹底，使蒸餾水解時(shí)間長、消耗蒸汽的用量、糠醛提取率低。②醛汽直接進(jìn)入冷凝器損失部分熱能，增加了冷卻水的用量。③排棄的糠醛渣及蒸汽壓力會產(chǎn)生尖銳剌耳的噪聲并釋出放的糠醛渣、醛氣及水蒸汽對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。④排放大量的糠醛廢水部分，目前生產(chǎn)廠是以高額投資費(fèi)用去處理環(huán)保達(dá)標(biāo)。⑤精制釜底的高餾份醛泥排棄污染環(huán)境。所以這種工藝生產(chǎn)不節(jié)能、資源浪費(fèi)、污染環(huán)境，不利于社會可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的需求。 本發(fā)明的無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝，是一個(gè)物化過程，技術(shù)先進(jìn)、操作簡單、易于維護(hù)和管理，生產(chǎn)醋酸、活性炭與糠醛生產(chǎn)同步，運(yùn)行費(fèi)用低，對于糠醛生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水用于生產(chǎn)醋酸、廢渣用于生產(chǎn)活性炭、廢氣回收用于糠醛生產(chǎn)，使整體生產(chǎn)工藝為無污染零排放，經(jīng)處理后的糠醛廢水的指標(biāo)達(dá)到①濁度《5. OFTU ;②懸浮物《5. Omg/L ;③總硬度《0. 06mmol/L ;④含油量《2. Omg/L ;⑤含鐵量《0. 3 mg/L ;⑥PH值> 7(25°C )可直接回用于鍋爐生產(chǎn)循環(huán)用水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝方法，克服傳統(tǒng)糠醛生產(chǎn)中產(chǎn)生的糠醛廢水、糠醛廢渣綜合利用生產(chǎn)工藝成本高、工藝過程復(fù)雜、污染環(huán)境等問題，公開一種糠醛生產(chǎn)節(jié)能、糠醛生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣的資源利用工藝。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案有以下步驟實(shí)現(xiàn) (1)玉米芯經(jīng)粉碎成顆粒粒度在lcm3左右，進(jìn)入混料裝置用8%濃度稀硫酸與粉
4碎后的玉米芯進(jìn)入浸漬、擠壓脫水送入蒸煮水解鍋。(2)蒸煮水解鍋在通入飽和蒸汽溫度 158t:、反應(yīng)時(shí)間4h后升壓、待壓力升到294kPa時(shí)排氣一次，繼續(xù)升壓到588kPa打開排醛 氣閥排完醛氣。(3)醛氣進(jìn)入釜外加熱器做為熱源進(jìn)行熱交換加熱蒸餾塔釜的液體后，進(jìn)入 冷凝器冷凝得到液體中含糠醛4% 6%，低沸點(diǎn)物(甲醇、丙酮、乙酸、乙醛)5% 13%其 它水分。(4)通過蒸餾使雜質(zhì)和水分在蒸餾過程中被冷凝、汽化而除去，然后進(jìn)入醛水分層 器，含醛混合液返回蒸餾生產(chǎn)余下粗糠醛(毛醛)進(jìn)入中和。(5)中和使粗糠醛中含有一部 分高沸點(diǎn)、低沸點(diǎn)雜物及水分通過中和藥劑罐用10% Na2C03溶液中和毛醛中的酸使pH值 超過7，去除上層的水分返回中和藥劑罐用于稀釋藥劑，靜止片刻將毛醛投入精制釜中進(jìn)行 精制。(6)根據(jù)糠醛沸點(diǎn)較高(161. 7°C )精制糠醛要在真空條件下進(jìn)行，首先蒸出的餾份 是低沸點(diǎn)物質(zhì)應(yīng)單獨(dú)收集貯存，釜底的是高餾份或樹脂狀物質(zhì)稱醛泥，中間部份便是生產(chǎn) 出的合格精制糠醛產(chǎn)品。(7)對于排棄的醛泥部分在常溫下須先后將堿液(濃度50%)、苯 酚加入反應(yīng)釜中，當(dāng)物料反應(yīng)溫度達(dá)到90 95t:時(shí)，將醛泥殘液加入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜中 液相溫度上升到123t:時(shí)停止，使溫度下降至80 9(TC保持反應(yīng)30 60分鐘，冷卻到常 溫后lzx樹脂產(chǎn)品即可放出。(8)對于蒸煮水解鍋糠醛渣排放首先經(jīng)過汽液混合消音器形 成混合液式糠醛渣，通過脫水機(jī)脫水(脫水形成的含醛液體部分進(jìn)入蒸餾)、微波干燥機(jī)干 燥，使?jié)窨啡┰稍镏了衷?%以下，然后將糠醛渣中含有相當(dāng)數(shù)量的砂石和灰渣等雜質(zhì) 進(jìn)入分選機(jī)(離心風(fēng)選式)去除后，進(jìn)入炭化爐進(jìn)行炭化使糠醛渣溫度到達(dá)350 400°C， 此時(shí)糠醛廢渣中的有機(jī)物開始大量分解溫度達(dá)到40(TC保持25 35分鐘時(shí)碳的相對含量 不斷增大，同時(shí)顆粒體積收縮強(qiáng)度不斷提高，最終形成堅(jiān)硬的炭粒，對于炭化過程中糠醛廢 渣中的纖維素與木素等經(jīng)過炭化與有機(jī)物發(fā)生脫水反應(yīng)，并伴隨C 一 0 — C鍵斷裂，產(chǎn)生 H、 0、 CO。及烷烴等揮發(fā)性物質(zhì)大量逸出，并釋放出氫氣、氧、一氧化碳、甲烷和乙烯等可燃 氣體進(jìn)入燃燒氣體儲罐，經(jīng)過點(diǎn)燃后放出的熱量足以補(bǔ)充該活化爐反應(yīng)800 90(TC之間 的溫度，這樣在不加外熱的情況下產(chǎn)生循環(huán)熱值，對微波干燥機(jī)產(chǎn)生的混合蒸汽通過蒸汽 發(fā)生爐，供給活化爐以水蒸氣為活化介質(zhì)，使原料中的部分碳原子與水蒸氣反應(yīng)生成CO而 逸出，造成炭中出現(xiàn)大量微孔而使之成為一種黑色多孔的固體炭質(zhì)，有機(jī)成分為碳并含少 量氧、氫、硫、氮、氯等元素，其物化性能表面積1000m7g以上、平均孔徑lnm、微孔孔容占 總孔容的60%以上、表面含氧基團(tuán)86. 3 (a. u.) 、02吸附量0. 87% (wt)，碘值814mg/g，苯吸 附27. 6% (wt) ， S02吸附量高達(dá)33. 6%，堆積密度為0. 4 0. 7g/mL，最后通過粉碎篩分生 產(chǎn)出產(chǎn)品活性炭。(9)對于產(chǎn)生的9『C糠醛廢水首先須進(jìn)入冷凝裝置冷卻至常溫、進(jìn)入除 油裝置使廢水中的油通過除油裝置器內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)，并使廢水流平穩(wěn)無紊流的將油脂、油 狀醛泥、油酸等上浮從水中分離出來，然后定期排除油作進(jìn)一步燃燒處理，而分離后的廢水 在工作壓力0. 3兆帕左右作用下，使廢水通過纖維素或高分子材料制成的微孔過濾膜裝置 除去廢水中對活性炭吸附劑有影響的雜質(zhì)及懸浮物，其原理是利用其均一孔徑來截留廢水 中的微粒懸浮物使其不通過濾膜而被去除，同時(shí)對排出廢棄物可作定期排出并進(jìn)入燃燒處 理，然后進(jìn)入活性炭吸附裝置(糠醛渣生產(chǎn)的活性炭)因活性炭的多孔結(jié)構(gòu)大量的表面積、 功能團(tuán)形式的氧和氫使其廢水里的糠醛、醇類、酮類、酯類等多種有機(jī)物，在這些表面上和 含有的氧化物或絡(luò)合物與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)結(jié)合聚集到活性 炭的表面。(活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生強(qiáng)大的引力，非常容易達(dá)到吸收收集的目 的就象磁力一樣，因所有的分子之間都具有相互引力)使廢水里的糠醛、醇類、酮類、酯類
5等多種有機(jī)物100%得以吸附脫色。(10)通過電滲析器分離濃縮，使稀相貯罐排水中乙酸 濃度<0. 02%返回冷凝裝置回用于生產(chǎn)，在濃相貯罐里濃縮中乙酸的質(zhì)量濃度達(dá)20%左 右，需進(jìn)入液液萃取塔內(nèi)，用合成的乙酸乙酯萃取其中的乙酸，萃取相入恒沸脫水塔，塔底 得90%粗乙酸，塔頂餾出乙酸乙酯一乙酸一水三元恒沸物等，通過冷凝進(jìn)入脂酸分層器，上 層酯層乙酸質(zhì)量濃度< 0. 1%，用作回流和去萃取塔充作萃取劑。由液液萃取塔所得乙酸 濃度< 0. 5%的萃余相和由恒沸脫水塔頂餾出物冷凝液的水層入溶劑回收塔，塔頂仍餾出 三元恒沸物，冷凝后的水層回流入塔，塔底所排殘水乙酸質(zhì)量濃度< 0. 5%再送至電滲析工 藝，這樣由脫水塔產(chǎn)生的質(zhì)量濃度90%的粗乙酸進(jìn)入乙酸精制塔間歇操作，餾出99%成品 為工業(yè)一級乙酸。


圖1發(fā)明無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝流程圖
具體實(shí)施例方式
通過以下實(shí)施例進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明，在不背離 本發(fā)明的技術(shù)解決方案的前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的任何改 動或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1 獨(dú)特的浸漬、擠壓加酸方式提高水解釜糠醛產(chǎn)出率；首先玉米芯要進(jìn)行粉碎顆粒 粒度在1(^3左右，然后用8%濃度稀硫酸，與粉碎后的玉米芯充分浸漬和擠壓兩道工序使在 熱水浸漬條件下，開始30s內(nèi)吸水速率極高(為表面吸附階段)，15min后吸水速率降到較 穩(wěn)定的階段，此時(shí)玉米芯吸水量可達(dá)到1 : 1.9(料重水重)吸水速率大幅度下降，此時(shí) 稀酸浸漬的水溫控制在60°C以上，浸漬時(shí)間經(jīng)過15min浸漬后物料木質(zhì)部也開始松軟，然
后采用滾式擠壓機(jī)完成擠壓脫水，使脫水后的玉米芯料含濕量可達(dá)到i : 0.5(風(fēng)干料重
吸水量)進(jìn)入擠壓脫水(通過擠壓，使表面吸附的酸液向木質(zhì)部滲入，增大催化劑同物料的 接觸，以提高水解速率)并擠掉物料中多余的酸液，降低物料的含濕量，減少物料中液相含
醛量，從而減少排渣時(shí)醛的損失，這樣糠醛蒸出速率比傳統(tǒng)混酸(加入方式為將預(yù)先調(diào)制
好的稀酸噴酒到不斷翻拌的物料表面)料酸比l : 0.3-0. 5，生產(chǎn)方法提高40%，水解時(shí)間 由目前的5 6h，縮短到3 4h，( 一般糠醛水解鍋保持蒸汽壓力588 686kPa、飽和蒸 汽溫度158t:、反應(yīng)時(shí)間4 5h)，由于反應(yīng)時(shí)間的減少，還可使糠醛氧化及樹脂化的損失減 少。 實(shí)施例2 蒸餾塔釜外加熱節(jié)能措施；當(dāng)浸漬、擠壓料完成混酸后可進(jìn)入蒸煮水解鍋通入飽 和蒸汽升壓，待壓力升到294kPa時(shí)排氣一次，然后繼續(xù)升壓到588kPa，打開排醛氣閥排醛 氣進(jìn)入蒸餾塔前冷凝器以前，先進(jìn)入釜外加熱器做為熱源進(jìn)行熱交換，加熱蒸餾塔釜的液 體，因?yàn)楦饧訜崞髟跇窍?，塔前冷凝器在樓上有一個(gè)位差，所以醛汽不能全部被冷凝為液 體，而是部分被冷凝，其量約為醛汽的1/4 1/5被冷凝的醛汽(原液)靠醛汽夾帶送至塔 前冷凝器，這樣醛汽在進(jìn)入塔前冷凝器前，部分熱量已被利用及被冷卻降低了溫度，減輕了 塔前冷凝器的負(fù)荷，節(jié)約了冷卻水量，每小時(shí)約節(jié)約水量為18t，而醛汽入蒸餾塔前進(jìn)入冷凝囂產(chǎn)生的冷凝液即為糠醛原液，總之蒸餾塔釜外加熱就是將水解鍋中出來的糠醛汽和蒸 發(fā)的混合汽(俗稱醛汽，通常壓力約0. 4 0. 5MPa)做為蒸餾塔的加熱熱源。
實(shí)施例3 精餾粗糠醛醛泥的利用；由于粗糠醛原液中糠醛只占4% 6%，低沸點(diǎn)物(甲醇、 丙酮、乙酸、乙醛)占5% 13%其它為水分，需通過蒸餾除去上述雜物和水分，蒸餾是在蒸 餾塔中進(jìn)行，雜質(zhì)和水分在蒸餾過程中被冷凝、汽化而除去從而獲得粗醛(毛醛)，因粗糠 醛中仍含有一部分高沸點(diǎn)、低沸點(diǎn)雜物及水分，要用10% Na^03溶液中和毛醛中的酸使pH 值超過7，然后去除上層的水分，靜止片刻將毛醛投入精制釜中進(jìn)行精制，根據(jù)糠醛沸點(diǎn)較 高(161. 7°C )精制糠醛要在真空條件下進(jìn)行，首先蒸出的餾份是低沸點(diǎn)物質(zhì)應(yīng)單獨(dú)收集貯 存，釜底的是高餾份排棄的醛泥部分，通過在常溫下將堿液(濃度50% )先加入反應(yīng)釜中， 然后在升溫和攪拌的過程中，再加入苯酚，當(dāng)物料反應(yīng)溫度達(dá)到90 95t:時(shí)，將醛泥殘液 加入反應(yīng)釜中，并維持此溫度5 6小時(shí)，然后繼續(xù)升溫到1小時(shí)左右將溫度升到12(TC停 止加熱，反應(yīng)釜中液相溫度可自行上升到123t:，在6分鐘內(nèi)使溫度降至100 15(TC，當(dāng)溫 度繼續(xù)下降至80 9(TC時(shí)可保持反應(yīng)30 60分鐘，冷卻到常溫后lzx樹脂產(chǎn)品即可產(chǎn)出 應(yīng)用。中間部份便是生產(chǎn)出的合格精制糠醛產(chǎn)品。
實(shí)施例4 利用糠醛生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水生產(chǎn)乙酸；首先須將糠醛廢水進(jìn)行冷卻至常溫、 除去廢水中的油脂油和過濾出廢水中對活性炭吸附劑有影響的雜質(zhì)及懸浮物，使廢水處 理成黃色透明液體，然后選用活性炭(糠醛渣生產(chǎn)的活性炭)進(jìn)行脫色、及吸附微量的糠 醛、甲基糠醛及貼稀類、微量醇類、酮類、酯類等多種有機(jī)物后，使廢水為無色透明液體透 光率在90%以上、懸浮物脫除率> 96%，幾乎不含鐵離子，但2. 5%醋酸含量不變也就是 說活性炭對醋酸不產(chǎn)生吸附，所以醋酸的分離需進(jìn)一步通過電滲析器分離濃縮，使排水 中乙酸濃度< 0. 02%，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到①濁度《5. OFTU ;②懸浮物《5. Omg/L ;③總硬度 《0. 06mmol/L;④含鐵量《0. 3mg/L;⑤ra值^ 7(25°C )直接返回冷凝裝置用于生產(chǎn)循 環(huán)用水，而濃縮中乙酸的質(zhì)量濃度可達(dá)20%左右，通過電滲析濃縮的乙酸仍屬稀酸，需進(jìn)入 液液萃取塔內(nèi)，用合成的乙酸乙酯萃取其中的乙酸，萃取相入恒沸脫水塔，塔底得90%粗 乙酸，塔頂餾出乙酸乙酯一乙酸一水三元恒沸物等，通過冷凝分層，上層酯層乙酸質(zhì)量濃度 < 0. 1%，用作回流和去萃取塔充作萃取劑。由液液萃取塔所得乙酸濃度< 0. 5%的萃余 相和由恒沸脫水塔頂餾出物冷凝液的水層入溶劑回收塔，塔頂仍餾出三元恒沸物，冷凝后 的水層回流入塔，塔底所排殘水乙酸質(zhì)量濃度< 0.5%再送至電滲析工藝，這樣質(zhì)量濃度 90%的粗乙酸進(jìn)入乙酸精制塔間歇操作，餾出99%成品為工業(yè)一級乙酸。
實(shí)施例5 蒸餾水解釜排渣采用汽液混合原理排壓降噪聲；蒸煮水解鍋通入飽和蒸汽溫度 158t:、反應(yīng)時(shí)間4h后升壓，待壓力升到294kPa時(shí)排氣一次，繼續(xù)升壓到686kPa打開排醛 氣閥排完醛氣后(糠醛氣和蒸發(fā)的混合汽俗稱醛汽，通常壓力約0.4 0.5 MPa)，開始對蒸 餾水解釜內(nèi)壓力通過排汽閥進(jìn)行排汽泄壓水解塔內(nèi)的壓力，如排入大氣中將產(chǎn)生尖銳剌耳 的噪聲并釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽對大氣環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染，所以對蒸餾 水解釜釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽首先通過蒸汽混合器一級噴嘴噴出時(shí)，從第一 級進(jìn)水口吸入冷水，進(jìn)行第一次混合， 一次混合物從二級噴嘴噴出時(shí)，又從第二個(gè)進(jìn)水口吸進(jìn)冷水，最后通過第四個(gè)進(jìn)水口吸進(jìn)冷水進(jìn)行四次混合，然后從排出口排出，這種四級噴射 管結(jié)構(gòu)使蒸汽和冷水能夠均衡地吸入與混合可平靜地輸出糠醛渣和含醛液體，而含醛液體 部分進(jìn)入蒸餾塔用于生產(chǎn)糠醛。
實(shí)施例6 利用蒸餾水解釜產(chǎn)生的糠醛殘?jiān)a(chǎn)活性炭；糠醛渣排放首先經(jīng)過混合消音器形 成混合液式糠醛渣通過脫水機(jī)脫水、微波干燥機(jī)干燥，使?jié)窨啡┰稍镏了衷?%以下， 然后將糠醛渣中含有相當(dāng)數(shù)量的砂石和灰渣等雜質(zhì)進(jìn)入分選機(jī)(離心風(fēng)選式)去除后，進(jìn) 入炭化爐(電磁打火式)先在較低的溫度下進(jìn)行炭化，炭化的過程分為脫水和熱解兩個(gè)階 段，在此過程中由于產(chǎn)生大量水蒸氣、C0、 C02和烷烴等易揮發(fā)組分，使炭粒收縮并緊密地結(jié) 合在一起，當(dāng)糠醛渣溫度到達(dá)35(TC時(shí)，廢渣中的有機(jī)物開始大量分解溫度達(dá)到40(TC保持 30分鐘炭的相對含量不斷增大，與此同時(shí)顆粒體積收縮強(qiáng)度不斷提高，最終形成堅(jiān)硬的炭 粒，即完成炭化過程，與此同時(shí)糠醛廢渣中的纖維素與木素等經(jīng)過炭化于有機(jī)物發(fā)生脫水 反應(yīng)，并伴隨c 一 0 — C鍵斷裂，H、 0、 C0。及烷烴等揮發(fā)性物質(zhì)大量逸出，并釋放出甲烷和 乙烯等可燃回收氣體，經(jīng)過點(diǎn)燃后放出的熱量足以補(bǔ)充該活化爐反應(yīng)過程所需的熱量，使 活化爐中的溫度保持在800 90(TC之間，這樣在不加外熱的情況下產(chǎn)生循環(huán)熱值，對活化 爐活化劑采用水蒸氣為活化介質(zhì)使原料中的部分碳原子與水蒸氣反應(yīng)生成CO而逸出，造 成炭中出現(xiàn)大量微孔而使之成為活性炭產(chǎn)品。
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權(quán)利要求
一種無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝包括以下步驟①獨(dú)特的浸漬、擠壓加酸方式提高水解釜糠醛產(chǎn)出率；首先玉米芯要進(jìn)行粉碎顆粒粒度在1cm3左右，然后用8％濃度稀硫酸，與粉碎后的玉米芯充分浸漬和擠壓兩道工序使在熱水浸漬條件下，開始30s內(nèi)吸水速率極高(為表面吸附階段)，15min后吸水速率降到較穩(wěn)定的階段，此時(shí)玉米芯吸水量可達(dá)到1∶1.9(料重∶水重)吸水速率大幅度下降，此時(shí)稀酸浸漬的水溫控制在60℃以上，浸漬時(shí)間經(jīng)過15min浸漬后物料木質(zhì)部也開始松軟，然后采用滾式擠壓機(jī)完成擠壓脫水，使脫水后的玉米芯料含濕量可達(dá)到1∶0.5(風(fēng)干料重∶吸水量)進(jìn)入擠壓脫水(通過擠壓，使表面吸附的酸液向木質(zhì)部滲入，增大催化劑同物料的接觸，以提高水解速率)并擠掉物料中多余的酸液，降低物料的含濕量，減少物料中液相含醛量，從而減少排渣時(shí)醛的損失，這樣糠醛蒸出速率比傳統(tǒng)混酸(加入方式為將預(yù)先調(diào)制好的稀酸噴酒到不斷翻拌的物料表面)料酸比1∶0.3-0.5，生產(chǎn)方法提高40％，水解時(shí)間由目前的5～6h，縮短到3～4h，(一般糠醛水解鍋保持蒸汽壓力588～686kPa、飽和蒸汽溫度158℃、反應(yīng)時(shí)間4～5h)，由于反應(yīng)時(shí)間的減少，還可使糠醛氧化及樹脂化的損失減少。②蒸餾塔釜外加熱節(jié)能措施；當(dāng)浸漬、擠壓料完成混酸后可進(jìn)入蒸煮水解鍋通入飽和蒸汽升壓，待壓力升到294kPa時(shí)排氣一次，然后繼續(xù)升壓到588kPa，打開排醛氣閥排醛氣進(jìn)入蒸餾塔前冷凝器以前，先進(jìn)入釜外加熱器做為熱源進(jìn)行熱交換，加熱蒸餾塔釜的液體，因?yàn)楦饧訜崞髟跇窍拢袄淠髟跇巧嫌幸粋€(gè)位差，所以醛汽不能全部被冷凝為液體，而是部分被冷凝，其量約為醛汽的1/4～1/5被冷凝的醛汽(原液)靠醛汽夾帶送至塔前冷凝器，這樣醛汽在進(jìn)入塔前冷凝器前，部分熱量已被利用及被冷卻降低了溫度，減輕了塔前冷凝器的負(fù)荷，節(jié)約了冷卻水量，每小時(shí)約節(jié)水量為18t，而醛汽入蒸餾塔前進(jìn)入冷凝囂產(chǎn)生的冷凝液即為糠醛原液，總之蒸餾塔釜外加熱就是將水解鍋中出來的糠醛汽和蒸發(fā)的混合汽(俗稱醛汽，通常壓力約0.4～0.5MPa)做為蒸餾塔的加熱熱源。③精餾粗糠醛醛泥的利用；由于粗糠醛原液中糠醛只占4％～6％，低沸點(diǎn)物(甲醇、丙酮、乙酸、乙醛)占5％～13％其它為水分，需通過蒸餾除去上述雜物和水分，蒸餾是在蒸餾塔中進(jìn)行，雜質(zhì)和水分在蒸餾過程中被冷凝、汽化而除去從而獲得粗醛(毛醛)，因粗糠醛中仍含有一部分高沸點(diǎn)、低沸點(diǎn)雜物及水分，要用10％Na2CO3溶液中和毛醛中的酸使pH值超過7，然后去除上層的水分，靜止片刻將毛醛投入精制釜中進(jìn)行精制，根據(jù)糠醛沸點(diǎn)較高(161.7℃)精制糠醛要在真空條件下進(jìn)行，首先蒸出的餾份是低沸點(diǎn)物質(zhì)應(yīng)單獨(dú)收集貯存，釜底的是高餾份排棄的醛泥部分，通過在常溫下將堿液(濃度50％)先加入反應(yīng)釜中，然后在升溫和攪拌的過程中，再加入苯酚，當(dāng)物料反應(yīng)溫度達(dá)到90～95℃時(shí)，將醛泥殘液加入反應(yīng)釜中，并維持此溫度5～6小時(shí)，然后繼續(xù)升溫到1小時(shí)左右將溫度升到120℃停止加熱，反應(yīng)釜中液相溫度可自行上升到123℃，在6分鐘內(nèi)使溫度降至100～150℃，當(dāng)溫度繼續(xù)下降至80～90℃時(shí)可保持反應(yīng)30～60分鐘，冷卻到常溫后lzx樹脂產(chǎn)品即可產(chǎn)出應(yīng)用。中間部份便是生產(chǎn)出的合格精制糠醛產(chǎn)品。④利用糠醛生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水生產(chǎn)乙酸；首先須將糠醛廢水進(jìn)行冷卻至常溫、除去廢水中的油脂油和過濾出廢水中對活性炭吸附劑有影響的雜質(zhì)及懸浮物，使廢水處理成黃色透明液體，然后選用活性炭(糠醛渣生產(chǎn)的活性炭)進(jìn)行脫色、及吸附微量的糠醛、甲基糠醛及貼稀類、微量醇類、酮類、酯類等多種有機(jī)物后，使廢水為無色透明液體透光率在90％以上、懸浮物脫除率＞96％，幾乎不含鐵離子，但2.5％醋酸含量不變也就是說活性炭對醋酸不產(chǎn)生吸附，所以醋酸的分離需進(jìn)一步通過電滲析器分離濃縮，使排水中乙酸濃度＜0.02％，濃縮中乙酸的質(zhì)量濃度達(dá)20％左右，通過電滲析濃縮的乙酸仍屬稀酸，需進(jìn)入液液萃取塔內(nèi)，用合成的乙酸乙酯萃取其中的乙酸，萃取相入恒沸脫水塔，塔底得90％粗乙酸，塔頂餾出乙酸乙酯一乙酸一水三元恒沸物等，通過冷凝分層，上層酯層乙酸質(zhì)量濃度＜0.1％，用作回流和去萃取塔充作萃取劑。由液液萃取塔所得乙酸濃度＜0.5％的萃余相和由恒沸脫水塔頂餾出物冷凝液的水層入溶劑回收塔，塔頂仍餾出三元恒沸物，冷凝后的水層回流入塔，塔底所排殘水乙酸質(zhì)量濃度＜0.5％再送至電滲析工藝，這樣質(zhì)量濃度90％的粗乙酸進(jìn)入乙酸精制塔間歇操作，餾出99％成品為工業(yè)一級乙酸。⑤蒸餾水解釜排渣采用汽液混合原理排壓降噪聲；蒸煮水解鍋通入飽和蒸汽溫度158℃、反應(yīng)時(shí)間4h后升壓，待壓力升到294kPa時(shí)排氣一次，繼續(xù)升壓到686kPa打開排醛氣閥排完醛氣后(糠醛氣和蒸發(fā)的混合汽俗稱醛汽，通常壓力約0.4～0.5MPa)，開始對蒸餾水解釜內(nèi)壓力通過排汽閥進(jìn)行排汽泄壓水解塔內(nèi)的壓力，如排入大氣中將產(chǎn)生尖銳刺耳的噪聲并釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽對大氣環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染，所以對蒸餾水解釜釋出放大量的糠醛渣、醛氣及水蒸汽首先通過蒸汽混合器一級噴嘴噴出時(shí)，從第一級進(jìn)水口吸入冷水，進(jìn)行第一次混合，一次混合物從二級噴嘴噴出時(shí)，又從第二個(gè)進(jìn)水口吸進(jìn)冷水，最后通過第四個(gè)進(jìn)水口吸進(jìn)冷水進(jìn)行四次混合，然后從排出口排出，這種四級噴射管結(jié)構(gòu)使蒸汽和冷水能夠均衡地吸入與混合可平靜地輸出糠醛渣和含醛液體，而含醛液體部分進(jìn)入蒸餾塔用于生產(chǎn)糠醛。⑥利用蒸餾水解釜產(chǎn)生的糠醛殘?jiān)a(chǎn)活性炭；糠醛渣排放首先經(jīng)過混合消音器形成混合液式糠醛渣通過脫水機(jī)脫水、微波干燥機(jī)干燥，使?jié)窨啡┰稍镏了衷?％以下，然后將糠醛渣中含有相當(dāng)數(shù)量的砂石和灰渣等雜質(zhì)進(jìn)入分選機(jī)(離心風(fēng)選式)去除后，進(jìn)入炭化爐(電磁打火式)先在較低的溫度下進(jìn)行炭化，炭化的過程分為脫水和熱解兩個(gè)階段，在此過程中由于產(chǎn)生大量水蒸氣、CO、CO2和烷烴等易揮發(fā)組分，使炭粒收縮并緊密地結(jié)合在一起，當(dāng)糠醛渣溫度到達(dá)350℃時(shí)，廢渣中的有機(jī)物開始大量分解溫度達(dá)到400℃保持30分鐘炭的相對含量不斷增大，與此同時(shí)顆粒體積收縮強(qiáng)度不斷提高，最終形成堅(jiān)硬的炭粒，即完成炭化過程，與此同時(shí)糠醛廢渣中的纖維素與木素等經(jīng)過炭化于有機(jī)物發(fā)生脫水反應(yīng)，并伴隨c一O一C鍵斷裂，H、O、CO。及烷烴等揮發(fā)性物質(zhì)大量逸出，并釋放出甲烷和乙烯等可燃回收氣體，經(jīng)過點(diǎn)燃后放出的熱量足以補(bǔ)充該活化爐反應(yīng)過程所需的熱量，使活化爐中的溫度保持在800～900℃之間，這樣在不加外熱的情況下產(chǎn)生循環(huán)熱值，對活化爐活化劑采用水蒸氣為活化介質(zhì)使原料中的部分碳原子與水蒸氣反應(yīng)生成CO而逸出，造成炭中出現(xiàn)大量微孔而使之成為活性炭產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無污染生產(chǎn)糠醛、醋酸、活性炭節(jié)能新工藝，其特征在于① 糠醛生產(chǎn)原料玉米芯采用浸漬擠壓。②蒸餾塔釜外加熱。③蒸餾水解釜排渣采用汽液混合 原理排壓降噪聲。④糠醛廢水通過冷凝、除油、過濾、活性炭吸附、電滲析、萃取、精餾生產(chǎn)工 業(yè)級醋酸。⑤糠醛廢渣通過微波干燥、分選、炭化、活化、粉碎生產(chǎn)出工業(yè)級活性炭。 生產(chǎn) 工業(yè)級的醋酸剩余的水之部分可直接回用生產(chǎn)循環(huán)用水，從而達(dá)到了無污染排放節(jié)能生產(chǎn) 工藝，并且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和非常重要的社會效益。
全文摘要
(1)稀硫酸與粉碎玉米芯通過熱水浸漬、滾式擠壓，提高水解釜糠醛產(chǎn)出率，減少物料中液相含醛量及排渣時(shí)醛的損失。(2)醛汽可進(jìn)入釜外加熱器做為熱源進(jìn)行熱交換，使部分熱量被冷卻降低溫度，減輕了塔前冷凝器的負(fù)荷。(3)精制釜底產(chǎn)生的高餾份或樹脂狀物質(zhì)，通過堿液加入反應(yīng)釜中進(jìn)行升溫、攪拌、加入苯酚、醛泥生產(chǎn)吸附樹脂。(4)泄壓釋放大量的糠醛渣、醛氣產(chǎn)生尖銳刺耳的噪聲及水蒸汽，通過汽液混合使蒸汽和冷水能夠均衡地吸入與混合可平靜地輸出糠醛渣和醛液。(5)糠醛廢水經(jīng)冷卻、除油脂、過濾、吸附、電滲析，精制出工業(yè)級乙酸。(6)糠醛廢渣經(jīng)微波干燥、分選、炭化、活化，生產(chǎn)出吸附活性炭。
文檔編號C01B31/00GK101735181SQ20081030561
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者劉祚希 申請人:劉紹凱