一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法与流程

文档序号:14946653发布日期:2018-07-17 21:40阅读:970来源:国知局

本发明涉及一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,用于精制木醋液,属于天然品加工领域,具体说是一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法。



背景技术:

木炭尤其是木活性炭价格高达每吨12000元以上,具有很好的利润和市场发展空间,因此,木炭的产业越来越大,但木醋液的应用发展却非常缓慢,随着环保核查越来越严格,极大制约了木炭的持续性发展。木醋液的成分有上百种,主要包括不足10%的有机质(有机质主要是是有机酸与焦油)、90%以上的水分,大量水分由于包装和物流成本的10倍以上增加,使其有机物质价值远远低于包装物流成本,导致价格为零或负价格状态,木醋液已经成为没有价值的废物。但木醋液属于天然产物,在医疗卫生与农业方面具有广泛的应用价值,然而,木焦油难闻的气味不仅使人厌恶,而且对人畜安全以及生态环境安全具有不利影响,因此,木醋液如何去除木焦油的技术难题成为木醋液是否能广泛应用的瓶颈。本发明不仅解决了这个技术瓶颈,也解决了木醋液除水浓缩的技术难题,从而使包装和物流成本节省90%以上,为其广泛应用与市场化提供了技术支撑。本发明方法简单成本低,主要利用木炭加工厂多余的热能蒸馏,所用的干燥剂与有机溶剂可以回收反复利用,不仅减少生产成本,也保护了生态环境,生产过程没有污染物排放。

在色谱分析木醋液的成分方法中,最主要的样品处理方法就是去除木醋液中的大量水分,已经有一些文献报道,主要采用冷冻干燥法、有机溶剂萃取法等,其中冷冻干燥法由于价格昂贵,不具有市场化工业应用前景,有机溶剂萃取法也由于价格太高,不适合工业化生产。木醋液成分上百种,对有机溶剂的选择很难,要保证有机溶剂能够溶解更多的木醋液有机质,同时需要有机溶剂与木醋液有机质能很容易的分离。另外,在选择干燥剂时也是受到各种条件的限制,需要能够吸收水分、不与木醋液有机质产生化学反应、不能溶解于有机溶剂、与有机溶剂很容易分离等同时满足的条件要求。而报道过的有机溶剂萃取法很难同时满足以上条件,造成脱水不干净、漏掉一些木醋液有机质、漏检木醋液有机质的很多成分等问题。本发明在选择干燥剂与有机溶剂特别搭配组合,很好地解决了以上技术难题。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷,提供一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,使木醋液的水分去除率达到99%和99.5%以上,不仅可以直接作为色谱样品分析木醋液与木焦油的成分,也可以用于工业化生产高浓度木醋液与木焦油。

本申请文件中份数均为质量的百分份数。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于使用以下技术线路,具体分为以下6个技术流程:

1)密闭无机盐干燥。取一定量的木醋液,加入一定量的无机盐类干燥剂(一定量具体为无机盐结晶水质量为等份质量分数的木醋液),密闭搅拌均匀,静置一段时间。

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数1-20倍的有机溶剂,密闭充分搅拌后溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过变温蒸馏后,蒸馏温度40-190℃或减压蒸馏温度40-100℃得到高浓度木醋液和木焦油最终产品及有机溶剂;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣加热到100-260℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术流程1的密闭无机盐干燥,取100质量单位的木醋液,加入a公斤的无机盐类干燥剂(a具体为无机盐结晶水质量为100质量单位),密闭搅拌均匀,静置30-120分钟。无机盐类干燥剂具体为:无水硫酸铜,无水氯化钙,无水硫酸镁,无水硫酸钠,无水硫酸钙的一种或者多种混合。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术流程2的密闭有机溶剂溶解,加入木醋液质量分数1-20倍的有机溶剂,密闭充分搅拌后溶解,有机溶剂具体包括:乙醇、甲醇、甲酸、乙酸、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲基亚砜(dmso)、二甲基甲酰胺(dmf)的一种或者多种复合溶剂。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术流程3的过滤分离,把固体与液体进行分离,得到滤渣与滤液备用;

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术流程4的变温蒸馏,滤液经过变温蒸馏后,蒸馏温度40-190℃或减压蒸馏温度40-100℃,根据使用有机溶剂的不同,先采用低温蒸馏收集有机溶剂和高浓度木醋液的一种,再使用高温蒸馏收集另外一种,得到高浓度木醋液和木焦油最终产品及有机溶剂。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术流程5的回收有机溶剂反复利用,指技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术流程6的无机盐干燥剂除水再利用,是指技术流程3中的滤渣加热到100-260℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。最佳加热温度根据选用干燥剂的种类而不同。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的6个技术流程为一整套技术线路,6个技术流程顺序为123456或123645。

所述的一种木醋液除水浓缩及分离焦油的方法,其特征在于所述的技术线路与方法,不仅用于工业生产高浓度木醋液和木焦油最终产品,也可以用于实验室分析木醋液原液色谱成分分析的样品制备,也可以把木醋液当做木炭生产废物的环保化处理。

附图说明

图1是技术流程图。

具体实施方式

以下将通过实例就行进一步详细说明本发明。

实例1

1)密闭无机盐干燥。取90kg的木醋液,加入160kg干燥剂无水硫酸铜,密闭搅拌均匀,静置30分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数450kg的有机溶剂乙醇,密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过78℃蒸馏或减压蒸馏温度40℃得到馏出液为有机溶剂乙醇,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂乙醇,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣五水硫酸铜加热到258℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例2

1)密闭无机盐干燥。取108kg的木醋液,加入111kg干燥剂无水氯化钙,密闭搅拌均匀,静置45分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入216kg的有机溶剂二甲基甲酰胺(dmf),密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣六水氯化钙加热到260℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中;

5)变温蒸馏。滤液经过118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃得到馏出液为高浓度木醋液,在蒸馏完全后,加热到153℃蒸馏或减压蒸馏温度78℃,馏出液得到有机溶剂dmf,剩余物质为木焦油;

6)回收有机溶剂反复利用。技术流程5回收的有机溶剂dmf,可以反复利用在技术流程2中。

实例3

1)密闭无机盐干燥。取126kg的木醋液,加入120kg干燥剂无水硫酸镁,密闭搅拌均匀,静置120分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数126kg的有机溶剂甲醇,密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过65℃蒸馏或减压蒸馏温度35℃得到馏出液为有机溶剂甲醇,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂甲醇,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣五水硫酸镁加热到200℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例4

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入142kg干燥剂无水硫酸钠,密闭搅拌均匀,静置60分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数360kg的有机溶剂甲酸,密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过101℃蒸馏或减压蒸馏温度52℃得到馏出液为有机溶剂甲酸,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂甲酸,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣五水硫酸钠加热到100℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例5

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入142kg干燥剂无水硫酸钠,密闭搅拌均匀,静置60分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数540kg的有机溶剂乙酸,密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过100℃蒸馏或减压蒸馏温度52℃得到馏出液为高浓度木醋液,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到有机溶剂乙酸,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂甲酸,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣十水硫酸钠加热到100℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例6

1)密闭无机盐干燥。取36kg的木醋液,加入136kg干燥剂无水硫酸钙,密闭搅拌均匀,静置60分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数360kg的有机溶剂二甲基亚砜(dmso),密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃得到馏出液为有机溶剂高浓度木醋液,在蒸馏完全后,加热到190℃蒸馏或减压蒸馏温度90℃,馏出液得到有机溶剂dmso,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂dmso,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣五水硫酸钠加热到163℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例7

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入142kg干燥剂无水硫酸钠,密闭搅拌均匀,静置45分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数900kg的有机溶剂乙酸乙酯,密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过77℃蒸馏或减压蒸馏温度40℃得到馏出液为有机溶剂乙酸乙酯,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣十水硫酸钠加热到100℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例8

1)密闭无机盐干燥。取108kg的木醋液,加入111kg干燥剂无水氯化钙,密闭搅拌均匀,静置60分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入216kg的有机溶剂二氯甲烷,密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣六水氯化钙加热到260℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中;

5)变温蒸馏。滤液经过40℃蒸馏得到馏出液为有机溶剂,在蒸馏完全后,加热到117℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

6)回收有机溶剂反复利用。技术流程5回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中。

实例9

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入干燥剂(160kg无水硫酸铜+71kg无水硫酸钠),密闭搅拌均匀,静置90分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数360kg的有机溶剂(180kg乙醇+180kg甲醇),密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过78℃蒸馏或减压蒸馏温度40℃得到馏出液为有机溶剂,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣(十水硫酸钠和五水硫酸铜)加热到258℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例10

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入干燥剂(160kg无水硫酸铜+71kg无水硫酸钠),密闭搅拌均匀,静置75分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数3倍的有机溶剂(270kgdmf+270kgdmso),密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过117℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃得到馏出液为高浓度木醋液,在蒸馏完全后,加热到190℃蒸馏或减压蒸馏温度100℃,馏出液得到有机溶剂,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣(十水硫酸钠和五水硫酸铜)加热到258℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例11

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入干燥剂(160kg无水硫酸铜+71kg无水硫酸钠),密闭搅拌均匀,静置75分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数2倍的复合有机溶剂(120kg乙醇+120kg甲醇+120kg甲酸),密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过101℃蒸馏或减压蒸馏温度52℃得到馏出液为有机溶剂,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣(十水硫酸钠和五水硫酸铜)加热到258℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

实例12

1)密闭无机盐干燥。取180kg的木醋液,加入干燥剂(16kg无水硫酸铜+71kg无水硫酸钠+63kg无水硫酸镁),密闭搅拌均匀,静置75分钟;

2)密闭有机溶剂溶解。加入木醋液质量分数4倍复合有机溶剂(360kg乙酸乙酯+360kg二氯甲烷),密闭充分搅拌溶解;

3)过滤分离。滤渣与滤液备用;

4)变温蒸馏。滤液经过77℃蒸馏或减压蒸馏温度40℃得到馏出液为有机溶剂,在蒸馏完全后,加热到118℃蒸馏或减压蒸馏温度60℃,馏出液得到高浓度木醋液,剩余物质为木焦油;

5)回收有机溶剂反复利用。技术流程4回收的有机溶剂,可以反复利用在技术流程2中;

6)无机盐干燥剂除水再利用。技术流程3中的滤渣(十水硫酸钠和五水硫酸铜)加热到258℃,去除结晶水,反复利用在技术流程1中。

以下通过试验说明上述发明产品的除水效果。

表1.实施例1-12木醋液水分去除效果(95%置信范围)

表1数据表明,实施例1-12对不同有机质含量的木醋液的水分去除率从95.08-99.05%,其中实施例1达到水分去除率达到99%以上,实施例2对木醋液的水分去除率达到98%以上,实施例3-6达到水分去除率达到97%以上不仅可以直接作为色谱样品分析木醋液与木焦油的成分,也可以用于工业化生产高浓度木醋液与草焦油,减少包装费和物流费90%以上,即可达到市场化要求。

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