淺談糠醛分離工藝技術(shù)探究進展

1、淺談糠醛分離工藝技術(shù)探究進展摘 要：石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)較成熟、穩(wěn)定程 度高、實際效益好，但其仍然存在著一些問題需要解決，如 結(jié)垢、堵塞等問題，這些問題的存在嚴重制約了此項技術(shù)的 脫硫效率，因此，應(yīng)采取措施解決生產(chǎn)中存在的問題，提高 脫硫效率。關(guān)鍵詞：糠醛分離研究進展糠醛是一種重要的有機化工溶劑和化工原料，廣泛應(yīng)用 于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、涂料、合成樹脂等行業(yè)中。目前國內(nèi) 外已經(jīng)對糠醛分離技術(shù)做了大量的研究，除了對傳統(tǒng)蒸館分 離法和溶劑萃取法進行改進外，近幾年又將膜分離技術(shù)、超 臨界萃取和吸附分離技術(shù)引入到糠醛分離及糠醛廢水處理 工藝中。1蒸館分離法蒸館分離法是利用糠醛和水在97. 5

2、6;c形成共沸物的性 質(zhì)，通過連續(xù)通入蒸汽使糠醛與水形成35% (w/w)的共沸物 從塔頂蒸出，一般需要進行多次蒸館才能得到較純的產(chǎn)品。 我國糠醛精館工藝發(fā)展迅速，已經(jīng)由最初的簡單蒸館、間歇 精館，發(fā)展到五塔連續(xù)精館工藝?，F(xiàn)有的五塔流程是在原來 流程的基礎(chǔ)上增加了水洗塔以去除糠醛中含有的有機酸，省 去了以往在進干燥塔前的加堿中和工序，避免了雜質(zhì)醋酸鈉的生成，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，由精憎塔出來的糠醛精度可以達 到99. 5%以上。蒸館分離法是目前研究最為成熟的糠醛提純 方法，可以得到較高精度的糠醛，具有工藝成熟、產(chǎn)品質(zhì)量 穩(wěn)定的優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。但由木質(zhì)纖維原 料制備的糠醛蒸館液中糠醛濃

3、度很稀，并含有少量的醋酸成 分，要得到較高精度的糠醛，需要增加多個蒸館塔，生產(chǎn)過 程煩瑣、設(shè)備投資大、能耗較高。另外，醋酸還易與糠醛反 應(yīng)生成樹脂，降低糠醛產(chǎn)率，并且會堵塞設(shè)備，如果先將醋 酸中和再蒸館則得不到醋酸，降低生產(chǎn)價值。最近，van buijtenen提出了一種新的糠醛制備工藝，在原有糠醛 水共沸體系的基礎(chǔ)上進行改進，將載有氣態(tài)酸催化劑的過熱 蒸汽通入反應(yīng)裝置中，過熱蒸汽多次循環(huán)使用，濃縮混合氣 體中的糠醛濃度。實驗結(jié)果證明在氣態(tài)酸性體系中糠醛不會 發(fā)生副反應(yīng)，得到的糠醛水溶液中糠醛濃度高，有利于進一 步精制，有效降低了糠醛提純能耗。2吸附分離法吸附分離法是指利用吸附劑的微孔結(jié)構(gòu)，選

4、擇性的吸附 水溶液中某種物質(zhì)的過程，常用的吸附劑主要有活性炭、高 分子吸附劑、復(fù)合吸附劑、煤質(zhì)吸附劑，近年來吸附法在廢 水處理工程中的應(yīng)用越來越多。jerabek等用氯甲基化凝膠 樹脂與由苯乙烯和二乙烯基苯構(gòu)成的大孔吸水聚合物合成 交聯(lián)型樹脂吸附柱，通過分離水溶液中的糠醛來研究其吸附 性能，并與傳統(tǒng)的吸附劑xad-2型和xad-4型吸水樹脂進行 比較，結(jié)果表明多微孔交聯(lián)樹脂具有更高的吸附性能。但是, 多微孔型吸水樹脂的吸附性能受孔體積的限制，在糠醛濃度 較高時，吸收效果明顯下降，難以一次得到高純度糠醛。宋 麗華等用活性炭、硅膠、氧化鋁、沸石作為吸附劑來去除糠 醛中的水分，從吸水性、經(jīng)濟型和穩(wěn)定

5、性方面對幾種吸附劑吸附性能做了比較，認為nax型沸石為最優(yōu)良的吸附劑，吸 水效果在93. 5%98.2%之間。另外，對于糠醛廢水中的少量 糠醛組分也可以通過吸附法去除。程秀蓮用ls-100型大孔 吸水樹脂來處理糠醛廢水，糠醛的去除率可達99. 6%；李允超等對竹炭吸附糠醛的性能進行了研究。3超臨界萃取超臨界c02萃取技術(shù)是近幾十年來興起的化工分離新技術(shù)，具有“綠色分離技術(shù)”之稱。c02低黏度、低表面張力、 無毒無害、不易燃易爆，臨界溫度(tc二31.31)和臨界壓 力(pc=7.38mpa)較低，故選用超臨界c02為萃取劑低毒、 少殘留，常溫條件下就能進行，成為食品、香料、醫(yī)藥和石 油等深加工

6、領(lǐng)域獲得髙品質(zhì)產(chǎn)品的有效手段。超臨界c02作 為新型的綠色環(huán)保溶劑，近年來受到了越來越多的關(guān)注，很 多研究者對其展開深入研究，提出了各種不同的分離工藝流 程。saket等用超臨界二氧化碳流體分離富集糠醛，糠醛濃 度達到90%以上。yeong-cheol kim等根據(jù)sake的萃取工藝 研究了固體催化和超臨界c02萃取制備糠醛工藝，得到了理 想的萃取效果。kris han gairola等利用超臨界c02萃取半 纖維素水解液中的糠醛，發(fā)現(xiàn)利用同步c02萃取可以有效抑 制水溶液中糠醛副反應(yīng)的發(fā)生，從而顯著提高糠醛的得率， 糠醛得率最高可達69. 9%o超臨界c02萃取技術(shù)作為一項綠 色新技術(shù)，有著

7、廣闊的應(yīng)用前景。但也存在著一些問題，如 分離過程需在高壓條件下進行，對設(shè)備的要求較高，萃取釜 間歇操作，對提取效率較差的物質(zhì)還需選用適宜的夾帶劑 等。超臨界萃取分離糠醛水溶液設(shè)備投資大，操作成本高， 目前研究工作還處于實驗之中。4有機溶劑萃取溶劑萃取是一種重要的化工分離技術(shù)。其基本原理是通 過溶質(zhì)在兩種互不相溶或部分互溶的液相之間分配情況不 同的性質(zhì)來實現(xiàn)液體混合物溶質(zhì)之間的分離或提純。溶劑萃 取法具有回收率高、選擇性好、設(shè)備簡單、易于實現(xiàn)自動化 等特點，通常在常溫或較低溫度下即可進行，易于實現(xiàn)連續(xù) 化大規(guī)模生產(chǎn)。溶劑萃取糠醛的效果主要取決于糠醛的分配 系數(shù)，即糠醛在萃取相中濃度與在萃余相中濃

8、度的比值，另 外還取決于溶劑密度、與水的不溶性以及對糠醛的選擇性 等。通常萃取劑的沸點遠遠低于糠醛的沸點，且兩者不會形 成共沸物，用普通精館就可回收溶劑。萃取法工藝簡單，可 節(jié)省大量能耗。5膜分離膜分離技術(shù)是一種新型的分離方法，是利用一張具有選 擇透過性的薄膜在一定的外推動力作用下使溶液中的溶質(zhì) 和溶質(zhì)、溶質(zhì)和溶劑分離，達到提純、濃縮和凈化的目的。 根據(jù)膜截留組分粒徑大小的不同及膜性能的差異，膜分離過 程可分反滲透、電滲析、微濾、超濾、納濾等。近年來，由 于膜分離方法設(shè)計模塊化以及操作比較簡單，膜分離純化技 術(shù)受到越來越高的關(guān)注，與傳統(tǒng)的共沸蒸館和萃取分離法相 比，具有節(jié)省建設(shè)成本、降低能耗、

9、節(jié)省安裝成本的優(yōu)勢。 最近一些研究者將膜分離應(yīng)用于糠醛提純工藝中，包括微過 濾、超濾、反滲透和滲透蒸發(fā)，操作安全、環(huán)境友好，具有 很高的研究價值。日本的masaki sagehashi等人曾用硅橡 膠膜對木質(zhì)纖維原料過熱蒸汽水解液進行滲透蒸發(fā)，成功分 離出水性的多孔聚胺酯月尿膜分離水溶液中的糠醛，對糠醛具 有較高的選擇，滲透流量達44. 7g. m-2h-lo benkunqi等對 納米膜的分離效果進行測定，首先選用nf90n納米膜濃縮水 解液，然后用nf270納米膜進行滲析過濾，選擇性的分離出 了糠醛。xinlei liu等利用具有金屬有機框架的zif-8納米 復(fù)合膜分離水溶液中的糠醛，采用

10、“堵塞-填充”法將具有 高離子濃度的zif-8硅橡膠納米復(fù)合膜連接在分層排列的鋼 制網(wǎng)絲上，zif-8納米離子并入到硅橡膠骨架中，結(jié)果表明 組合的復(fù)合納米膜具有較高的滲透蒸發(fā)和蒸汽滲透性能，對 糠醛分離有很好的穩(wěn)定性和選擇性（分離系數(shù)達到53.3,滲 透流量達到0. 90kgm-2h-l）o膜分離技術(shù)節(jié)能效果顯著、設(shè) 備簡單、操作方便、容易控制，但會受到溶液濃度的限制， 對濃度較高溶液的處理將受到滲透壓和膜本身耐壓程度的 限制，回收率較低。6結(jié)語傳統(tǒng)的蒸憾法技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對于粗糠醛的 制備具有很好的經(jīng)濟效益，但要得到精度較髙的糠醛需要安 裝多個蒸館塔，生產(chǎn)過程煩瑣，設(shè)備投資大，能耗較高。吸 附分離法吸附效果受到糠醛濃度的限制，難以實現(xiàn)大規(guī)模生 產(chǎn)。超臨界c02萃取技術(shù)，綠色環(huán)保，可有效提高糠醛得率, 但設(shè)備投資大，操作成本高，研究工作還處于實驗階段。膜 分離技術(shù)節(jié)能效果顯著、設(shè)備簡單、操作方便、容易控制， 可以用于去除廢水中的糠醛組分，但會受到溶液濃度的限 制，對濃度較高溶液的處理會受