4-硫酸催化玉米芯水解生产糠醛新工艺研究 肖清贵.ppt

变异来源 平方和 自由度 均方 F值 Fα 显著水平 温度 958.02 2 479.01 34.69 F0.05(2,9)=4.25 ** 硫酸浓度 434.24 2 217.12 15.72 F0.01(2,9)=8.02 * 液固比 917.42 2 458.71 33.22 ** 停留时间 5199.83 2 2599.92 188.26 *** 重复误差 124.27 9 13.81 总和 7633.79 17 变异来源 平方和 自由度 均方 F值 Fα 显著水平 温度 144191.44 2 72095.72 47.87 F0.05(2,9)=4.25 ** 硫酸浓度 98712.44 2 49356.22 32.77 F0.01(2,9)=8.02 ** 液固比 22485.78 2 11242.89 7.46 无显著影响 停留时间 50928.44 2 25464.22 16.91 * 重复误差 13555.50 9 1506.17 总和 329873.61 17 各因素对糠醛收率影响方差分析 各因素对耗水量影响方差分析 停留时间对糠醛收率的影响最大，对耗水量的影响第3，当停留时间由100 min降低到70 min时，糠醛收率平均提高15%，而耗水量平均增加68%，所以选择100 min。同理温度选择180℃，液固比选择8，硫酸浓度中等。 初步选定最优条件：停留时间100min；温度180℃；液固比8；硫酸浓度中等 主→次 糠醛收率： 70 min； 180 ℃； 8； 高 耗水量： 200 ℃； 中； 100 min； 8 综合考虑糠醛收率和耗水量，最优条件选择 影响因素按从主到次排列，如下： 验证实验 H2SO4 concentration, B (%, ω) No. Yield of furfural, X (%) Consumption of water, W (g/g furfural) 0.25 1 80.84 183 2 73.86 141 Average 77.35 162 0.50 3 71.94 138 4 78.60 118 Average 75.27 128 2.0 5 56.58 126 5.0 6 40.30 125 7 58.60 141 Average 49.45 133 适宜工艺条件：停留时间100 min，温度180 ℃，液固比8，硫酸浓度0.5%，糠醛收率为75.3%，比国内现有工业糠醛收率提高了15%~20%。 停留时间100min，180℃，液固比8，确定硫酸浓度 本工艺耗水量分析 本工艺条件： 180℃，0.5%硫酸，停留时间τ=100min，液固比8，糠醛收率75.27% 工艺放大 水解锅体积V=15m3，玉米芯装填密度0.18t/m3,玉米芯中糠醛理论含量19.17%，180℃水蒸气密度5.16kg/m3,总反应时间4h(240min) 一锅反应可得糠醛质量=15m3 ×0.18t/m3 ×19.17% ×75.27%=0.39t 所需蒸气蒸出流量Q=V/τ=15m3/100min=0.15m3/min 一锅反应消耗蒸汽质量=0.15m3/min×240min×5.16kg/m3=0.092t 一锅反应稀硫酸催化剂需水量=15m3 ×0.18t/m3 ×8=21.6t 7.292t 新鲜水消耗量=7.292t/0.39t糠醛=18.7t/糠醛 比糠醛工业现有蒸气消耗20～24t/糠醛低 可循环使用 设催化剂可循环使用3次，单次需水量为7.2t 本工艺与传统工艺的主要区别 项目 传统工艺 本工艺 温度（℃） 135～175 180 硫酸浓度（w，%） 4.0～8.0 0.5 体系状态 无法沸腾 沸腾状态 停留时间（蒸出流量）控制 无 控制 糠醛收率（%） 50～60 75.27 耗水量（t/t糠醛） 20～24 18.69 交互作用 高温稀酸工艺 三、高温稀酸催化玉米芯水解 生产糠醛新工艺 研究思路 高温稀酸水解优化工艺 添加抗氧剂和阻聚剂研究 过程副产物分析 实验研究 糠醛生产过程发生的副反应 聚戊糖 木糖 中间产物 糠醛 缩合树脂 乙酸、甲醇、丙酮等 氧化分解 甲酸 甘油醛等 腐殖酸 氧化分解 分解产物 甲酸 聚合物 甲酸 树脂 最主要副反应 木糖脱水过程副反应的抑制 至今未发现在糠醛生产过程添加抗氧剂和阻聚剂的报道 副产物分析 液相HPLC分析图谱 组分 木糖 葡萄糖 甲酸 乙酸 糠醛 保留时间(min) 8.9 9.5 13.8 14.9 45.1 含量(μL/L) - 33.36 43.71 443.67 1571.05 液相产物组成 固相紫外光谱分析 所得固体粉末在紫外区有明显吸收，并且随着波长的增大，吸收逐渐降低，但没有明显吸收峰，与腐