一种糠醛精制设备的制作方法

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种用于糠醛精制设备 。

背景技术：

一步法生产糠醛是以玉米芯为原料，以硫酸为催化剂，以高压(0.6-

0.8MPa)蒸汽为载体，在160度下首先将半纤维素水解成木糖，进而木糖脱水生成糠醛，糠醛汽化进入蒸汽相离开反应器。离开反应器的气体除水蒸气和糠醛外，还有反应过程产生的副产物，有机酸和醇类、酮类、醚类等轻重组分。以往工业是将反应液先进初蒸塔精馏，得到含90%左右的毛醛，毛醛再经脱轻初分精馏塔脱出轻组分，经中和塔中和有机酸，再经脱水塔和精制塔精馏脱除重组分得到合格的糠醛。整个精制过程需要5-6个塔，系统能耗高，精制收率低，制约着生产。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明提供一种系统能耗低、精制收率高，且结构简单的精制糠醛的设备，其原理是：应用过程耦合理念，把糠醛精制过程所需精馏初分、轻组分脱除、水溶性有机物萃取、剔除重组分等过程耦合。

具体的，本发明提供了一种糠醛精制设备，包括：

初分精馏单元：用于分离糠醛原料中的轻组分、重组分以及中间馏分；

萃取分离单元：设为萃取器，与初分精馏单元连接，用于萃取中间馏分，以将中间馏分中的有机物和粗糠醛分离，并将有机物回收至初分精馏单元；

精制分离单元：与萃取分离单元连接，用于将分离出的粗糠醛进一步脱去轻组分和少量由加热等原因产生的重组分，并收集成品糠醛。

其中，所述初分精馏单元包括初分精馏塔，用于分离糠醛原料中的轻组分、重组分以及中间馏分。

其中，所述初分精馏单元还包括初分精馏塔冷凝器，其入口和出口均通过管线与初分精馏塔顶端连接，并且所述初分精馏塔冷凝器的出口与初分精馏塔顶端连接的管线上另外设置有用于采出轻组分的管线。

其中，所述初分精馏单元还包括初分精馏塔再沸器，通过管线与初分精馏塔底端连接，用于收集糠醛原料中的重组分。

其中，所述萃取器通过测线冷凝器与初分精馏塔中部连接，用于萃取经初分精馏塔中部收集并经测线冷凝器冷凝的中间馏分，以分离粗糠醛与有机物。

其中，所述萃取器底端与精制塔连接，用于将萃取后剩余的粗糠醛送入精制塔内，所述萃取器顶端与初分精馏塔连接，用于将萃取出的有机物回收至初分精馏塔内。

其中，所述精制分离单元包括精制塔，用于将萃取出的粗糠醛进一步脱去轻组分和少量由加热等原因产生的重组分，并收集成品糠醛。

其中，所述精制分离单元还包括产品冷凝器，通过管线与精制塔中部连接，用于收集成品糠醛。

其中，所述精制分离单元还包括精制塔再沸器，通过管线与精制塔底端连接，用于收集精制塔内由加热等原因产生的重组分。

其中，所述精制分离单元还包括精制塔冷凝器，其入口和出口均通过管线与精制塔顶端连接，用于冷凝进一步脱去的轻组分。

其中，所述精制分离单元还包括中间储槽和输送泵，所述中间储槽通过管线与精制塔冷凝器出口连接，用于接收精制塔冷凝器冷凝的轻组分，所述输送泵与中间储槽和萃取器连接，用于将中间储槽储存的轻组分输送至萃取器中作为萃取剂萃取有机物。

本发明提供的糠醛精制设备，采用化工过程耦合原理，将轻组分的脱除和有机水溶性物质的脱除、产品精制有机耦合在一起，形成分离精制单元。从而达到了简化工艺，节能降耗，提高收率的目的。

附图说明

图1：本发明的糠醛精制设备的整体框架示意图；

图2：本发明的糠醛精制设备的结构示意图。

附图标记说明

S1 初分精馏单元

1 初分精馏塔

2 初分精馏塔冷凝器

3 测线冷凝器

4 初分精馏塔再沸器

S2 萃取分离单元

5 萃取器

S3 精制分离单元

6 精制塔冷凝器

7 精制塔

8 产品冷凝器

9 精制塔再沸器

10 输送泵

11 中间储槽

12-35 连接管线。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面配合附图详细说明本发明的技术方案及其产生的有益效果。

图1为本发明的糠醛精制设备的整体框架示意图；如图1所示，本发明提供了一种糠醛精制设备，包括：

初分精馏单元S1：用于分离糠醛原料中的轻组分、重组分以及中间馏分；

萃取分离单元S2：设为萃取器5，与初分精馏单元S1连接，用于萃取中间馏分，以将中间馏分中的有机物和粗糠醛分离，并将有机物回收至初分精馏单元；

精制分离单元S3：与萃取分离单元S2连接，用于将分离出的粗糠醛进一步脱去轻组分和少量由加热等原因产生的重组分，并收集成品糠醛。

图2为本发明的糠醛精制设备的结构示意图，请配合参阅图1所示，本发明提供的糠醛精制设备，

较优的，所述初分精馏单元S1包括初分精馏塔1，用于分离糠醛原料中的轻组分、重组分以及中间馏分。

具体的，初分精馏塔1的顶端分离出糠醛原料中的轻组分，轻组分主要包括甲醇、乙醇、丙酮等低分子有机物；初分精馏塔1的底端分离出糠醛原料中的重组分，重组分主要包括水、甲酸、乙酸及少量的高沸物；初分精馏塔1的中部分离出中间馏分，中间馏分包括有机物和粗糠醛，有机物为水溶性有机物，主要为水溶性有机酸。

较优的，所述初分精馏单元S1还包括初分精馏塔冷凝器2，其入口和出口分别通过管线13和管线14、15与初分精馏塔1顶端连接，并且所述初分精馏塔冷凝器2的出口与初分精馏塔1顶端连接的管线14上另外设置有用于采出轻组分的管线16，因此，初分精馏塔1顶端的轻组分，经初分精馏塔冷凝器2冷凝后，部分经管线14和管线15回流至初分精馏塔1内部，部分经管线16采出，送轻组分分离回收工段。

较优的，所述初分精馏单元S1还包括初分精馏塔再沸器4，通过管线22、23与初分精馏塔1底端连接，用于收集糠醛原料中的重组分。

较优的，所述萃取器5通过测线冷凝器3与初分精馏塔1中部连接，用于萃取经初分精馏塔1中部收集并经测线冷凝器3冷凝的中间馏分，以分离粗糠醛与有机物。

较优的，所述萃取器5底端与精制塔7连接，用于将萃取后剩余的粗糠醛送入精制塔7内，所述萃取器5顶端与初分精馏塔1连接，用于将萃取出的有机物回收至初分精馏塔1内。

因此，初分精馏塔1中部分离的中间馏分，经测线冷凝器3冷凝后，被送入萃取器5中萃取，其中，水溶性有机物被萃取剂（水）萃取，并经管线18被回收至精馏塔1内，萃取剩余的粗糠醛经管线21被送至精制分离单元S3。

较优的，所述精制分离单元S3包括精制塔7，用于将萃取出的粗糠醛进一步脱去轻组分和少量由加热等原因产生的重组分，并收集成品糠醛。

较优的，所述精制分离单元S3还包括产品冷凝器8，通过管线30与精制塔7中部连接，用于收集成品糠醛。

较优的，所述精制分离单元S3还包括精制塔再沸器9，通过管线32和管线33与精制塔7底端连接。

较优的，所述精制分离单元S3还包括精制塔冷凝器6，其入口和出口分别通过管线26和管线27、28与精制塔7顶端连接，用于冷凝进一步脱去的轻组分。

较优的，所述精制分离单元S3还包括中间储槽11和输送泵10，所述中间储槽11通过管线29与精制塔冷凝器6出口连接，用于接收精制塔冷凝器6冷凝的轻组分，所述输送泵10与中间储槽11和萃取器5连接，用于将中间储槽11储存的轻组分输送至萃取器5中作为萃取剂萃取有机物。

因此，精制塔7顶端的轻组分（主要是水），经过精制塔冷凝器6冷凝后，部分经过管线27和28被回流至精制塔7中，部分经过管线27和29被送至中间储槽11中，经过输送泵10被输送至萃取器5中，作为萃取剂回收，用来萃取中间馏分中的水溶性有机物。

本明中，所谓的“管线”，只是指明物料在精制过程中的走向，并不是实际应用中管线。实际应用的管线还可能包括阀门、控制仪表、换热器、储槽、流体输送设备等辅助装置。

例如，管线14在实际应用中可能还包括冷却器、回流罐、流体输送泵、阀门流量计等。

本发明中，所述的糠醛精制设备的三个单元可以是一个整体，连续运行实现产品精制，也可以通过中间设置辅助装置，如中间储槽、输送机械等将其分开运行，不影响运行结果。

例如，在初分精馏单元S1和萃取分离单元S2联合运行，精制分离单元S3停产时，生产中只要通过管路35补充必要的水，将管路21排出的物料送到中间储槽11即可。当中间储槽11物料足够多时，再开启精制分离单元S3实现产品精制。

上述例子同样适合于初分精馏单元S1和萃取分离单元S2，这样就增加了本发明的糠醛精制设备的灵活性，更能适合于实际应用中可能出现的状况。

为了进一步理解本发明提供的糠醛精制设备的作用原理及有益效果，下面将结合图2详细论述本发明提供糠醛精制设备的工作流程：

（1）含糠醛的原料液经管路12进入初分精馏塔1；

（2）初分精馏塔1塔顶的气相轻组分经初分精馏塔冷凝器2冷凝后，部分经管线14和管线15回流至初分精馏塔1内部，部分经管线14和管线16采出，送轻组分分离回收工段；

初分精馏塔1塔底连接的初分精馏塔再沸器4，将含有水、有机酸及少量高沸物的重组分冷凝后，经管线24排到有机酸处理工段；

（3）初分精馏塔1中部测线采出中间馏分，也即，含有糠醛的蒸汽（主要成分糠醛、水和少量有机物杂质），经测线冷凝器3冷凝后，经管线19送入萃取器5的上部；

（4）在萃取器5中，中间馏分与输送泵10送来的萃取剂（主要是水）逆流接触萃取，有机物随水相经管线18回流至初分精馏塔1内，粗糠醛经管线21进入精制塔7；

（5）在负压下，糠醛在精制塔7内进一步精制，轻组分（主要为水）在塔顶经精制塔冷凝器6冷凝后，部分经管线27和管线28回流至精制塔2中，部分经管线27和管线29送至中间储槽11卸压，由输送泵10送至萃取器5中，作为萃取剂回收利用；

（6）精制塔7中分离的成品糠醛通过管线30采出，经产品冷凝器8冷凝并冷却后作为产品送仓库；塔底的少量由加热等原因引起的重组分，经精制塔再沸器9冷凝后采出。

综上，本发明提供的糠醛精制设备，具有下述优点：

1、本发明采用化工过程耦合原理，将轻组分的脱除和有机水溶性物质的脱除、产品精制有机耦合在一起，形成分离精制单元。从而达到了简化工艺，节能降耗，提高收率的目的。

2、由于整个分离精制单元结构紧凑，连续运行，克服以往技术设备间互不相连，操作复杂，空间利用率低，用人工多等缺点。

3、由于整个分离精制单元将水溶性有机物质（主要包括甲酸、乙酸、甲醇、乙醇、丙酮等物质）通过萃取，直接回送到初分精馏塔，有机酸直接从塔釜随水流出，有益于后工段有机酸回收利用。醇类、酮类则从塔顶收集，送轻组分回收分离工段。从而改变以往技术有机酸和轻组分多点排放，不易收集回收而造成环境污染的问题。

4、由于整个精制单元连续运行，物料停留时间短，副反应少，减少了糠醛损失，从而提高了收率。

虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的为准。