CN109092212B - 单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法 - Google Patents

单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，其中方法包括原料、水蒸气、催化剂与溶剂在加压反应釜混合蒸煮，通过反应器结构改进与参数优化，同时制备糠醛、纸浆和木质素并实现连续运行操作；加压反应釜内旋风分离器、混合蒸煮段与汽提段的内循环、多个水蒸气分布器以及多个***循环的使用，改善了反应釜混合效果，提高了传热传质和反应速率，减少了汽提段气体出口的物料夹带，提高了糠醛收率和***技术经济性；反应釜里面气液固的充分混合以及气体和固体的快速分离，也有利于提高纸浆和木质素的收率，从而达到***技术与经济性的优化组合。

Description

单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法
技术领域
本发明涉及糠醛制备以及与纸浆和木质素多联产的工艺***与方法。
背景技术
糠醛，又称2-呋喃甲醛，是呋喃环系最重要的衍生物，化学性质活泼，可以通过氧化、缩合等反应制取众多的衍生物，广泛应用于医药、塑料、农药、炼油、有机合成以及非石油聚合物的制备领域。其合成方法有多种，合成工艺分一步法和两步法：一步法是戊聚糖水解和戊糖脱水生成糠醛在同一个水解反应器内一次完成的，一步法设备投资少,操作简单，在糠醛工业中得到了广泛的应用，但一步法蒸汽消耗量大、糠醛收率低，并产生大量的废渣，目前处理废渣的办法主要是煤渣混烧技术将糠醛废渣用作产生蒸汽的燃料；两步法是戊聚糖先在100℃左右水解生成戊糖，之后戊糖再在较高温度条件下脱水环化生成糠醛，戊聚糖水解生成戊糖反应的工艺成熟、条件温和，戊糖收率达到95％以上，但两步法工艺较为复杂，设备投资高，第二步脱水的工艺条件仍不成熟，因此在实际的工业生产中未能得到广泛的应用。生物质含有大量半纤维素和纤维素，可以经过酸水解生成糠醛或糠醛系列有机产物，利用汽油或柴油在水解过程中动态地萃取出部分糠醛及其它溶于油品中的水解产物，间接地增加了燃油的可使用量，达到生产生物液体燃油的目的，但此技术仍然处于理论实验阶段，尚不成熟，还有很多问题需要解决。到目前为止，大部分技术着眼于糠醛和糠醛系列产品的制备，缺乏对固体残渣的有效利用以及对技术性和经济性统筹考虑的工艺方案；需要开发一套高效制备糠醛和糠醛系列产品，同时有效回收纸浆和木质素的装置和技术方案，通过催化剂、溶剂的选择和装置的改进与工艺路线及参数的优化，充分吸取获取一步法的成熟经验，在一个反应器制备出糠醛产品并最大程度地提高纸浆和木质素的收率，经过进一步的提纯，可以制得高纯度的糠醛产品以及纸浆薄板和木质素产品，具有巨大的市场潜力和商业前景。
发明内容
本发明的目的是解决传统糠醛制备工艺产品单一、固废排量大、污染严重、经济性和市场灵活性欠佳的问题，通过催化剂、溶剂的选择和反应釜的改进以及各项工艺参数的优化，在一个反应釜内同时制备和分离糠醛、纸浆和木质素，开发一套多产品联产的且高效节能的工艺装置同时生产糠醛、纸浆和木质素。
实现本发明目的技术方案是：
一种单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，该***包括依次连通连接的原料进料单元、浸渍罐、催化剂溶剂进料单元、加压反应釜、水蒸气进汽单元、糠醛精馏单元、液固产物卸料单元、洗涤单元、纸浆收集单元和木质素提取单元；该方法包括加压反应釜采用水蒸气加热方式，原料、催化剂、溶剂和水蒸气在加压反应釜混合反应生成糠醛并使加压反应釜保持在沸腾状态，固体残留物包括纸浆和木质素，加压反应釜上部通过反应釜出气管和连接管道管件与糠醛精馏单元连通，加压反应釜底部通过液固产物卸料单元的多个反应釜底出料管和连接管道管件与液固产物卸料单元的卸料罐连通，液固产物卸料单元与洗涤单元通过管道连通连接，洗涤单元与纸浆收集单元连通连接，木质素提取单元与纸浆收集单元的过滤器连通连接。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，原料进料单元包括多个旋转阀组成的闭锁料斗、螺旋挤压进料器和气封***；原料由闭锁料斗加入，依靠重力、旋转阀和气送作用进入螺旋挤压进料器，通过螺叶的设计以及螺叶与外管的耦合适配，使螺旋挤压进料器有输送、混合和挤压的功能，原料被输送至浸渍罐，同时闭锁料斗通入少量惰性气体以保证原料进料单元的压力略高于浸渍罐压力以防止浸渍罐的液体回流到原料进料单元；多个旋转阀、螺旋挤压进料器的输送挤压与气封的联合使用实现原料进料单元与浸渍罐之间的有效密封和稳定的原料输送。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，催化剂溶剂进料单元包括依次连通连接的催化剂溶剂混合设备和催化剂溶剂进料管，催化剂溶剂进料管和浸渍罐连通连接，浸渍罐和加压反应釜通过水平或倾斜的管道连通连接，催化剂、溶剂和原料等在浸渍罐混合以对原料进行预处理，其中催化剂包括各种固体酸催化剂、金属或金属氧化物催化剂、路易斯酸和有机酸等可以改善加压反应釜的处理效果、提高处理效率、减少物料在反应釜的停留时间、提高糠醛和纸浆的收率。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，加压反应釜采用单床两段式结构，包括上面横截面积较小的反应釜汽提段和下面横截面积较大的反应釜混合蒸煮段，以提高汽提段的气速并快速移出生成的糠醛，避免二次反应的发生以提高糠醛收率，反应釜汽提段内部设有内旋风分离器以充分减少反应釜出气管的物料夹带，内旋风分离器的上部和反应釜出气管连通连接，旋风分离器下部的出料管出口设置在反应釜汽提段和反应釜混合蒸煮段变径交界处的低压区以减少固体出料的阻力，反应釜汽提段内部可设有多个内旋风分离器；
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，加压反应釜需要的热量由水蒸气提供，反应釜的温度由水蒸气的流量来控制调节，反应釜出气管的流量由反应釜的温度控制，使反应釜操作在沸腾状态；反应釜混合蒸煮段有水蒸气分布器一和水蒸气分布器二，分别布置在反应釜混合蒸煮段的底部和上部，反应釜混合蒸煮段也可以设有多个水蒸气分布器；加压反应釜还设有反应釜混合蒸煮段到反应釜汽提段的反应釜循环管，从而促进气液固逆流顺流的错综分布和气液固的充分混合并改善***传热传质和反应速率。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，水蒸气进汽单元包括水蒸气发生***、水蒸气进汽管和蒸汽的温度与流量控制***，水蒸气进汽管和反应釜混合蒸煮段里面的水蒸气分布器一和水蒸气分布器二连通连接。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，糠醛精馏单元包括闪蒸罐、碱液中和***和多个精馏塔，加压反应釜和糠醛精馏单元通过反应釜出气管和连接管道管件连通；糠醛精馏单元回收的催化剂和溶剂返回到洗涤单元，糠醛精馏单元和洗涤单元通过管道连通连接，所述的糠醛精馏单元回收的催化剂和溶剂也可返回到催化剂溶剂进料单元和浸渍罐。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，液固产物卸料单元包括反应釜底出料管和卸料罐，加压反应釜和卸料罐通过反应釜底出料管和连接管道管件连通。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，洗涤单元包括多个酸洗或碱洗塔和水洗塔，液固产物卸料单元和洗涤单元通过管道连通连接，洗涤单元的酸洗或碱洗塔可以输入酸或碱液进行酸洗或碱洗。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，纸浆收集单元包括依次连通连接的过滤器、干燥器、纸浆成型设备，洗涤单元和过滤器通过管道连通连接，过滤器移出的固体纸浆产物输送至干燥器，干燥器和纸浆成型设备连通连接，过滤器移出的液体输送至木质素提取单元。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，木质素提取单元包括依次连通连接的木质素絮凝沉降设备、木质素过滤设备、木质素干燥设备，木质素提取单元的废液一部分输送至催化剂溶剂进料单元和浸渍罐，木质素提取单元和催化剂溶剂进料单元与浸渍罐分别通过管道连通连接，木质素提取单元的废液也可输送到洗涤单元循环使用。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，反应釜循环管将反应釜混合蒸煮段的抽提液循环输送至上部的反应釜汽提段和浸渍罐，浸渍罐的液固混合物经催化剂溶剂进料管和连接管道进入反应釜混合蒸煮段的下部低于抽提液口的位置。
上述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***与方法，加压反应釜采用单床两段式结构，包括上面横截面积较小的汽提段和下面横截面积较大的混合蒸煮段以提高汽提段的气速和快速移出生成的糠醛，避免二次反应的发生以提高糠醛收率；催化剂与溶剂和原料在浸渍罐混合以对原料进行预处理，从而提高反应釜的处理效果和效率、减少物料在反应釜的停留时间、改善糠醛和纸浆的收率；预混合的物料进入反应釜的混合蒸煮段，和水蒸气混合并在催化剂作用下发生各种反应；浸渍罐和原料进料单元的密封由螺旋挤压进料器、多个旋转阀和气封来实现以确保浸渍罐和加压反应釜需要的压力以及防止浸渍罐里面的液体回流至原料进料单元，从而实现稳定可靠的连续运行；反应釜需要的热量由水蒸气提供，在加压反应釜下部设置水蒸气分布器一和水蒸气分布器二，分别在反应釜混合蒸煮段的底部和上部，在反应釜混合蒸煮段也可以设置多个水蒸气分布器；反应釜还设有混合蒸煮段到汽提段的反应釜循环管，从而促进气液固逆流顺流的错综分布和气液固的充分混合并改善***传热传质和反应速率；反应釜循环管将反应釜混合蒸煮段的抽提液循环输送至上部的反应釜汽提段和浸渍罐，浸渍罐的液固混合物经催化剂溶剂进料管和连接管道进入反应釜混合蒸煮段的下部低于抽提液口的位置。反应釜的温度由水蒸气的流量来控制调节，反应釜出气管的流量由反应釜的温度控制，使反应釜操作在沸腾状态；反应釜汽提段设置内旋风分离器以充分减少反应釜出气管的物料夹带，内旋风分离器气体出口连接反应釜出气管，下面的固体出料口设在汽提段和混合蒸煮段的交界处的低压区以减少固体出料的阻力。由反应釜出气管排出的气体，进入糠醛精馏单元制得糠醛产品，催化剂和溶剂收集后一部分返回洗涤单元循环使用，也可返回到催化剂溶剂进料单元和浸渍罐循环使用；反应釜底部的液固混合物由多个反应釜底出料管输送到卸料罐，经过酸洗或碱洗和水洗后，纸浆由过滤单元获得，其经干燥和压制成型处理后，纸浆被压成薄板；滤液经中和絮凝沉降、过滤和干燥后，获得木质素产品；木质素提取单元排出的液体一部分返回到催化剂溶剂进料单元和浸渍罐或洗涤单元以提高水和催化剂与溶剂的综合利用率。
本发明具有积极的效果：(1)本发明方法或***，通过催化剂、溶剂的选择和反应釜结构的改进以及内外循环联合使用和工艺路线与各项参数的优化，在一个反应釜内同时制备和分离糠醛、纸浆和木质素，开发一套多产品联产的且高效节能的工艺装置同时生产糠醛、纸浆和木质素；(2)加压反应釜采用单床两段式结构，包括上面横截面积较小的汽提段和下面横截面积较大的混合蒸煮段，以提高汽提段的气速和快速移出生成的糠醛，避免二次反应的发生以提高糠醛收率；(3)反应釜需要的热量由水蒸气提供，在反应釜下部设置多个水蒸气分布器，分别在反应釜混合蒸煮段的底部和上部，反应釜还设有混合蒸煮段到汽提段的反应釜循环管，从而促进气液固逆流顺流的错综分布和气液固的充分混合并改善***传热传质和反应速率；(4)反应釜的温度由水蒸气的流量来控制调节，使反应釜操操作在沸腾状态，反应釜出气管的流量由反应釜的温度控制；(5)反应釜汽提段设置内旋风分离器以充分减少反应釜出气管的物料夹带，内旋风分离器气体出口连接反应釜出气管，下面的固体出料口设在汽提段和混合蒸煮段的交界处的低压区以减少固体出料的阻力；(6)浸渍罐和原料进料单元的密封由螺旋挤压进料器、多个旋转阀和气封来实现以确保浸渍罐和加压反应釜需要的压力以及防止浸渍罐里面的液体回流至原料进料单元，从而实现稳定可靠的连续运行；(7)催化剂与溶剂和原料在浸渍罐混合以对原料进行预处理，从而改善反应釜的处理效果、提高处理效率、减少物料在反应釜的停留时间，以提高糠醛和纸浆的收率。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明***和结构示意图；
图2为本发明实施例3和4***的结构示意图
其中：
1加压反应釜、2反应釜汽提段、3反应釜混合蒸煮段、4、水蒸气进汽管、5水蒸气分布器一、6水蒸气分布器二、7催化剂溶剂进料单元、8反应釜出气管、9糠醛精馏单元、10反应釜出气管调节阀、11内旋风分离器、12反应釜底出料管、13原料进料单元、14螺旋挤压进料器、15催化剂溶剂进料管、16浸渍罐、17反应釜循环管、18卸料罐、19洗涤单元、20过滤器、21干燥器、22纸浆成型设备、23木质素提取单元、24水蒸气流量调节阀
具体实施方式
(实施例1，见图1)
本实施例包括原料进料单元13、浸渍罐16、催化剂溶剂进料单元7、加压反应釜1、水蒸气进汽单元、糠醛精馏单元9、液固产物卸料单元、洗涤单元19、纸浆收集单元和木质素提取单元23。加压反应釜1采用单床两段式结构，包括上面横截面积较小的反应釜汽提段2和下面横截面积较大的反应釜混合蒸煮段3以提高汽提段2的气速和快速移出生成的糠醛，避免二次反应的发生以提高糠醛收率；玉米芯、FeCl3(60mmol/L)、乙酸(5wt％)的混合物在浸渍罐16混合以对原料进行预处理，从而提高反应釜的处理效果和效率、减少物料在反应釜的停留时间、改善糠醛和纸浆的收率；预混合的物料进入反应釜混合蒸煮段3，和水蒸气混合并在FeCl3和乙酸的催化作用下发生各种反应；浸渍罐16和原料进料单元13的密封由螺旋挤压进料器14、2个旋转阀和氮气气封来实现以确保浸渍罐16和加压反应釜1需要的压力以及防止浸渍罐16里面的液体回流至原料进料单元13，从而实现稳定可靠的连续运行；加压反应釜1需要的热量由水蒸气提供，在反应釜混合蒸煮段3设置水蒸气分布器一5和水蒸气分布器二6，分别在反应釜混合蒸煮段3的底部和上部，加压反应釜1还设有混合蒸煮段3到汽提段2的反应釜循环管，从而促进气液固逆流顺流的错综分布和气液固的充分混合并改善***传热传质和反应速率；反应釜循环管17将反应釜混合蒸煮段3的抽提液循环输送至上部的反应釜汽提段2和浸渍罐16，浸渍罐16的液固混合物经催化剂溶剂进料管15和连接管道进入反应釜混合蒸煮段3的下部低于抽提液口的位置。加压反应釜1的温度由水蒸气的流量来控制调节，使加压反应釜1操作在沸腾状态(160-180℃)，反应釜出气管8的流量由加压反应釜1的温度控制；反应釜汽提段2设置内旋风分离器11以充分减少反应釜出气管的物料夹带，内旋风分离器11气体出口连接反应釜出气管8，下面的固体出料口设在汽提段2和混合蒸煮段3的交界处的低压区以减少固体出料的阻力。由反应釜出气管8排出的气体，进入糠醛精馏单元9制得糠醛产品，糠醛收率大于70％，乙酸回收量高于糠醛产量的0.4倍，收集后一部分储存，另一部分返回洗涤单元循环使用；加压反应釜1底部的液固混合物由2个反应釜底出料管12输送到卸料罐18，经过洗涤单元的乙酸洗(pH＝4)和水洗后，纸浆由过滤器20获得，其经干燥器21干燥和纸浆成型设备22的压制成型处理后，被压成薄板，纸浆收率>90％；滤液输送至木质素提取单元23，加入乙酸和壳多糖絮凝沉降并经过滤干燥后，获得木质素产品；木质素提取单元排出的液体一部分返回到催化剂溶剂进料单元15和浸渍罐16以提高水、FeCl3和乙酸的综合利用率。
(实施例2，见图1)
本实施例与实施例1的区别之处为：锯末、Al2(SO4)3、乙酸的混合物在浸渍罐16混合以对原料进行预处理，从而提高反应釜的处理效果和效率、减少物料在反应釜的停留时间、改善糠醛和纸浆的收率；预混合的物料进入反应釜混合蒸煮段3，和水蒸气混合并在Al2(SO4)3和乙酸的催化作用下发生各种反应；其他***组成与实施例1相同。
(实施例3，见图2)
本实施例与实施例1的区别之处为：小麦秸秆、FeCl3、乙酸和乙酸异丙酯的混合物在浸渍罐16混合以对原料进行预处理，从而提高反应釜的处理效果和效率、减少物料在反应釜的停留时间、改善糠醛和纸浆的收率；预混合的物料进入反应釜混合蒸煮段3，和水蒸气混合并在FeCl3和乙酸的催化作用下发生各种反应；由反应釜出气管8排出的气体，进入糠醛精馏单元9制得糠醛产品，糠醛收率大于70％，乙酸和乙酸异丙酯收集后返回催化剂溶剂进料单元和浸渍罐循环使用；木质素提取单元排出的液体一部分返回到洗涤单元19以提高水和乙酸的综合利用率；其他***组成与实施例1相同。
(实施例4，见图2)
本实施例与实施例1的区别之处为：玉米秸秆、AlCl3、乙酸和汽油的混合物在浸渍罐16混合以对原料进行预处理，从而提高反应釜的处理效果和效率、减少物料在反应釜的停留时间、改善糠醛和纸浆的收率；预混合的物料进入反应釜混合蒸煮段3，和水蒸气混合并在AlCl3和乙酸的催化作用下发生各种反应；由反应釜出气管8排出的气体，进入糠醛精馏单元9制得汽油糠醛产品，糠醛收率大于70％，乙酸收集后一部分返回催化剂溶剂进料单元和浸渍罐循环使用；加压反应釜1底部的液固混合物由2个反应釜出料管12输送到卸料罐18，经过洗涤单元的碱洗(注入0.2M NaOH)和水洗后，纸浆由过滤器20获得，其经干燥器21干燥和纸浆成型设备22的压制成型处理后，被压成薄板，纸浆收率>90％；滤液输送至木质素提取单元23，加入NaOH和亚硫酸镁絮凝沉降后，获得木质素，经过水洗、过滤和干燥制得木质素产品；木质素提取单元23排出的液体一部分返回到洗涤单元19以提高水和NaOH的综合利用率；他***组成与实施例1相同。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***，其特征在于:该***包括依次连通连接的原料进料单元(13)、浸渍罐(16)、催化剂溶剂进料单元(7)、加压反应釜(1)、水蒸气进汽单元、糠醛精馏单元(9)、液固产物卸料单元、洗涤单元(19)、纸浆收集单元和木质素提取单元(23)，加压反应釜采用水蒸气加热方式，原料、催化剂、溶剂和水蒸气在加压反应釜(1)混合反应生成糠醛并使加压反应釜(1)保持在沸腾状态，固体残留物包括纸浆和木质素，加压反应釜(1)上部通过反应釜出气管(8)和连接管道管件与糠醛精馏单元(9)连通，加压反应釜(1)底部通过管道与液固产物卸料单元连通连接；液固产物卸料单元与洗涤单元(19)通过管道连通连接，洗涤单元(19)与纸浆收集单元通过管道连通连接，木质素提取单元(23)与纸浆收集单元的过滤器(20)通过管道连通连接；
原料进料单元(13)包括多个旋转阀组成的闭锁料斗、螺旋挤压进料器(14)和气封***；原料由闭锁料斗加入，依靠重力和旋转阀的作用进入螺旋挤压进料器(14)，螺旋挤压进料器(14)将原料输送至浸渍罐(16)，闭锁料斗内通入惰性气体；
催化剂溶剂进料单元(7)包括依次连通连接的催化剂溶剂混合设备和催化剂溶剂进料管(15)，催化剂溶剂进料管(15)和浸渍罐(16)连通连接，浸渍罐(16)和加压反应釜(1)通过水平或倾斜的管道连通连接，催化剂包括各种固体酸催化剂、金属或金属氧化物催化剂、路易斯酸和有机酸；
加压反应釜(1)采用单床两段式结构，包括上面横截面积较小的反应釜汽提段(2)和下面横截面积较大的反应釜混合蒸煮段(3)，反应釜汽提段(2)内部有内旋风分离器(11)，内旋风分离器(11)的上部和反应釜出气管(8)连通连接，旋风分离器(11)下部的出料管出口在反应釜汽提段(2)和反应釜混合蒸煮段(3)的交界处，反应釜混合蒸煮段(3)有水蒸气分布器一(5)和水蒸气分布器二(6)，加压反应釜(1)还设有反应釜混合蒸煮段(3)到反应釜汽提段(2)的反应釜循环管(17)；
水蒸气进汽单元包括水蒸气发生***、水蒸气进汽管(4)和蒸汽的温度与流量控制***，水蒸气进汽管(4)和反应釜混合蒸煮段(3)里面的水蒸气分布器一(5)和水蒸气分布器二(6)连通连接；
糠醛精馏单元(9)包括闪蒸罐、碱液中和***和多个精馏塔，加压反应釜(1)和糠醛精馏单元(9)通过反应釜出气管(8)和连接管道管件连通；糠醛精馏单元(9)回收的催化剂和溶剂返回到洗涤单元(19)，糠醛精馏单元(9)和洗涤单元(19)通过管道连通连接，糠醛精馏单元(9)的废水经处理后作为水蒸气，进入水蒸气进汽单元循环使用；
液固产物卸料单元包括反应釜底出料管(12)和卸料罐(18)，加压反应釜(1)和卸料罐(18)通过多个反应釜底出料管(12)和连接管道管件连通；
洗涤单元(19)包括多个酸洗或碱洗塔和多个水洗塔，卸料罐(18)和洗涤单元(19)通过管道连通连接，洗涤单元的酸洗或碱洗塔输入酸或碱液进行酸洗或碱洗；
纸浆收集单元包括依次连通连接的过滤器(20)、干燥器(21)、纸浆成型设备(22)，洗涤单元(19)和过滤器(20)通过管道连通连接，过滤器(20)移出的固体纸浆产物输送至干燥器(21),干燥器(21)和纸浆成型设备(22)连通连接，过滤器(20)移出的液体输送至木质素提取单元(23)；
木质素提取单元(23)包括依次连通连接的木质素絮凝沉降设备、木质素过滤设备、木质素干燥设备，木质素提取单元(23)排出液体输送至催化剂溶剂进料单元(7)和浸渍罐(16)，木质素提取单元(23)、催化剂溶剂进料单元(7)和浸渍罐(16)分别通过管道连通连接；
反应釜混合蒸煮段(3)的抽提液一路由反应釜循环管(17)输送回反应釜汽提段(2)，另一路经过连接管道进入浸渍罐(16)；
反应釜循环管(17)将反应釜混合蒸煮段(3)的抽提液循环输送至上部的反应釜汽提段(2)和浸渍罐(16)，浸渍罐(16)的液固混合物经催化剂溶剂进料管(15)和连接管道进入反应釜混合蒸煮段(3)的下部低于抽提液口的位置；
加压反应釜(1)的温度由水蒸气的流量来调节,水蒸气的流量由水蒸气流量调节阀(24)来控制，反应釜出气管(8)的流量由反应釜出气管调节阀(10)来调节,反应釜出气管调节阀(10)由加压反应釜(1)的温度控制，以保证加压反应釜(1)操作在沸腾状态。
2.根据权利要求1所述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***，其特征在于:加压反应釜(1)采用单床两段式结构，包括上部的反应釜汽提段(2)和下部的反应釜混合蒸煮段(3)，反应釜汽提段(2)横截面积较小，反应釜混合蒸煮段(3)横截面积较大，反应釜混合蒸煮段(3)里面有水蒸气分布器一(5)和水蒸气分布器二(6)，反应釜混合蒸煮段(3)和反应釜汽提段(2)之间设有反应釜循环管(17)。
3.根据权利要求1或2所述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***，其特征在于:反应釜汽提段(2)设有内旋风分离器(11)，内旋风分离器(11)的气体出口连接反应釜出气管(8)，下面的固体出料口设在反应釜汽提段(2)和反应釜混合蒸煮段(3)的变径交界处。
4.根据权利要求1或2所述单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***，其特征在于:原料进料单元(13)采用旋转阀、闭锁料斗、螺旋挤压进料器(14)和气封相结合的进料和密封方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115814458A (zh) * 2022-11-11 2023-03-21 北京化工大学 一种食用油渣回收食用油的强化萃取***与方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3660245A (en) * 1964-05-22 1972-05-02 Ceskoslovenska Akademie Ved Apparatus for continuous manufacture of furfural and acetic acid
CN101326326A (zh) * 2005-12-07 2008-12-17 凯利·安东尼·O'弗林 生产商品级纸浆、天然木素和单细胞蛋白质的新催化反应器方法
CN103012335A (zh) * 2012-11-30 2013-04-03 中国科学院广州能源研究所 一种利用木质纤维素生物质联产糠醛和5-羟甲基糠醛的方法
CN103380247A (zh) * 2011-02-22 2013-10-30 安德里兹有限公司 使用预水解和硫酸盐法蒸煮生产纸浆的方法和设备
CN103898785A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 济南圣泉集团股份有限公司 一种生物质原料的综合利用工艺
CN207287371U (zh) * 2017-06-20 2018-05-01 北京化工大学 一种单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080299628A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Lignol Energy Corporation Continuous counter-current organosolv processing of lignocellulosic feedstocks

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3660245A (en) * 1964-05-22 1972-05-02 Ceskoslovenska Akademie Ved Apparatus for continuous manufacture of furfural and acetic acid
CN101326326A (zh) * 2005-12-07 2008-12-17 凯利·安东尼·O'弗林 生产商品级纸浆、天然木素和单细胞蛋白质的新催化反应器方法
CN103380247A (zh) * 2011-02-22 2013-10-30 安德里兹有限公司 使用预水解和硫酸盐法蒸煮生产纸浆的方法和设备
CN103012335A (zh) * 2012-11-30 2013-04-03 中国科学院广州能源研究所 一种利用木质纤维素生物质联产糠醛和5-羟甲基糠醛的方法
CN103898785A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 济南圣泉集团股份有限公司 一种生物质原料的综合利用工艺
CN207287371U (zh) * 2017-06-20 2018-05-01 北京化工大学 一种单床两段连续操作糠醛及纸浆与木质素多联产***

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