[发明专利]一种甘蔗渣生产糠醛的工艺

说明书

本发明属于化工技术领域，具体为一种甘蔗渣生产糠醛的工艺。该工艺包括下述步骤：1）将甘蔗渣进行水洗除杂，洗去残留的蔗糖和沙土；2）洗后的甘蔗渣与碱液混合，并进行逆流反应后挤干备用；3）低温瞬间汽爆处理；4）将汽爆后物料进行水洗；5）加KOH溶液连续逆流提取；6）半纤维素、醋酸及溶剂进入乳化机乳化等等。由于本发明用低温汽爆，保留了半纤维素而采用低温碱液提取，提高了半纤维素的提取率；采用现有的技术，即利用甲醇对溶解于碱性溶液中半纤维素分离与沉淀的物化特性，以甲醇形成疏水效应，破坏半纤维素与碱性溶液之间的亲和效应，促使半纤维素从甲醇碱性溶液高效分离并原位沉淀析出，以实现半纤维素的高效提取。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体为一种甘蔗渣生产糠醛的工艺。

背景技术

糠醛主要是由戊糖脱水产生，所以含有聚戊糖(半纤维素)的纤维生物质都可以作为生产糠醛的原料。工业上用来生产糠醛的生物质原料主要有玉米芯、玉米秸秆、稻壳、甘蔗渣、麦秆、葵花籽壳、棉籽壳、棕榈树、花生壳、废弃木材等。在相同的条件下，戊糖含量越高，越有利于提高出醛率。以纯净干生物质来讲，每克玉米芯的理论糠醛生产量为0.22g，甘蔗渣为0.17g，玉米秸秆为0.165g，向日葵壳为0.16g，稻壳为0.12g，硬木料为0.15～0.17g，戊糖在植物纤维原料中以多聚戊糖(一般称其为半纤维素)的形式存在，半纤维素在酸和水的作用下首先发生水解生成戊糖，而后戊糖经过异构化作用和连续三步脱水反应生成糠醛。酸催化木糖生成糠醛的反应过程中，第一步形成了2,5-anhydride(酸酐)中间体，再由这种中间体脱水生成糠醛。

目前我国市场上的糠醛大部分是以玉米芯为原料生产的。由于纤维生物质成分复杂，出醛率很低，污染严重。因此以木糖、木聚糖、半纤维素提取液等为原料制备糠醛的研究在近几年也已逐渐得到发展。

甘蔗渣是制糖工业的主要副产品，是甘蔗机械压榨提汁后所剩的主要部分，预计2017/18榨季广西、云南、广东、海南四大产区甘蔗种植面积1850万亩，预计产糖量866-886万吨。按每产1t糖约产生1t甘蔗渣计算，我国在将产生940万t甘蔗渣。甘蔗渣成分中纤维素为32％～48％、半纤维素19％～24％、木质素23％～32％、灰分约4％。

甘蔗渣含有丰富的聚戊糖，也是生产木糖及糠醛的原料。利用含有聚戊糖的甘蔗渣为原料通过水解方法可以制得木糖及糠醛(又名呋喃甲醛)。是甘蔗渣产物的深加工产品。

专利号201010255018.8甘蔗渣生产糠醛工艺，公开了一种甘蔗渣生产糠醛工艺，以甘蔗渣为原料经烘干、拌酸后，再送入蒸球水解2小时形成醛汽原液；然后将所得醛汽原液送入初馏塔蒸出其中的大部分水分，醛水共沸混合物冷凝后进入分醛罐分层，粗糠醛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醇塔回收其中的甲醇；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。该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。专利号01105995.8公开了从甘蔗渣制取糠醛的方法：(1)甘蔗渣与稀硫酸(4-10％)按重量比1:3混合后装入水解锅中，直接蒸汽加热，并带出生成的糠醛；(2)含糠醛3-6％的蒸汽冷凝后，送初馏塔蒸馏，冷凝液中含糠醛30-35％，冷却到40-50℃分层；(3)上层送低沸物蒸馏塔，除去低沸点物后返回初馏塔回收糠醛；(4)下层粗糠醛送脱水塔和精制塔加工，分别除去水分、低沸物和甲基糠醛高沸物，得产品糠醛。

从上述专利可以看出，该技术仍存在糠醛收率低、废水和废气排放量大与环境污染严重等问题；生产成本较高。另外，糠醛水解法中多级精馏能耗以及大量废水问题已成为制约行业发展的重要因素，寻求清洁生产工艺解决糠醛生产中环保、节能与节水等问题，成为该行业发展当务之急。