| 题名 | 硫酸催化玉米芯水解生产糠醛工艺优化研究 |
| 作者 | 高礼芳 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 张懿 ; 徐红彬 |
| 关键词 | 糠醛 玉米芯 清洁工艺 硫酸 阻聚剂 抗氧剂 |
| 其他题名 | Process optimization on furfural production through catalytic hydrolysis of croncobs by sulfuric acid |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 糠醛是一种重要的有机化工原料，广泛用于石油化工、合成树脂、食品、医药、农药、合成纤维等多个工业部门。我国是玉米生产大国，玉米芯产量相当可观，玉米芯硫酸催化水解工艺为我国糠醛行业主流生产技术，但存在着糠醛收率低、三废（废水、废气、废渣）污染严重等问题。本论文主要针对我国糠醛行业存在的收率低、玉米芯资源浪费严重的问题，通过平流泵连续向高压反应釜注水的方式模拟糠醛工业生产玉米芯在水解锅中的反应过程，对玉米芯硫酸催化水解过程的主要工艺参数进行了系统研究，采用单因素实验和正交实验的方法对工艺条件进行了优化，并通过添加抗氧剂和阻聚剂抑制玉米芯水解过程发生的副反应，使糠醛收率与玉米芯资源利用率得到大幅度提升。本论文研究结果对于改进我国糠醛行业现行工艺技术，具有一定的指导意义。本论文在以下方面取得了创新性进展：（1）在深入分析玉米芯水解过程反应动力学的基础上，研究了水解产物在反应釜中停留时间对糠醛收率的影响规律，提出了通过控制停留时间来提高收率的新方法：控制糠醛在釜中的停留时间τ不大于最佳反应时间topt，总反应时间t稍大于木糖在体系中的反应完成时间tx，可得较高的糠醛收率。（2）系统研究了蒸出流量、反应温度和硫酸浓度对糠醛收率的影响规律。研究结果表明：提高蒸出流量，缩短反应釜停留时间，可提高糠醛收率，但停留时间过短，蒸出流量增大，耗水量增大；硫酸浓度和温度对糠醛收率的影响存在交互作用，适当提高反应温度，选择合适的硫酸浓度，可得较高的糠醛收率。（3）以糠醛收率和耗水量为调控目标，通过单因素实验和正交实验，获得了玉米芯水解制备糠醛的最适宜工艺条件：停留时间100 min，温度180 ℃，硫酸浓度0.5%，液固比8。在此条件下，糠醛收率达75.27%，比国内糠醛工业生产过程提高了15%~20%，同时硫酸用量和蒸汽消耗量也得到有效控制。（4）通过理论分析与实验遴选相结合的方法，开发出了玉米芯水解制备糠醛工艺过程的抗氧化剂和阻聚剂，其中，三苯基膦对玉米芯水解过程的糠醛副反应抑制效果明显，可将糠醛收率进一步提高10%左右。 |
| 英文摘要 | As an important chemical material, furfural is widely used in many fields such as petrochemical, synthetic resin, food, pharmaceutical, pesticide and synthetic fiber industries. China is one of the largest corn producers in the world and produces a large amount of corncobs as well. Catalytic hydrolysis of corncobs with sulfuric acid is the commonly-used technology for furfural production. However, the low yield of furfural and the environmental pollution resulting from waste water, gas, and residue remain serious problems in most plants. In order to improve the low yield of furfural and low resource utilization efficiency of corncobs, the hydrolysis process of corncobs in furfural industry was simulated via injecting water into an autoclave by a constant-flux pump. The effects ... |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-22 |
| 页码 | 71 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1614]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高礼芳. 硫酸催化玉米芯水解生产糠醛工艺优化研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
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