本發(fā)明涉及一種由戊糖溶液生產(chǎn)糠醛的工藝，特別是一種采用高效混合反應(yīng)器生產(chǎn)糠醛并同時(shí)副產(chǎn)甲酸和醋酸的工藝方法。

背景技術(shù)：

糠醛，又名呋喃甲醛。由于糠醛分子結(jié)構(gòu)中存在醛基、雙烯、環(huán)醚等官能團(tuán)，所以它兼具醛、醚、二烯和芳香烴化合物的性質(zhì)，可參與多種不同類(lèi)型的反應(yīng)，合成多種化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、合成樹(shù)脂、鑄造等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

目前生產(chǎn)糠醛的原料是以富含戊聚糖的植物纖維，如玉米芯、甘蔗渣、玉米稈、稻殼等。其原理是戊聚糖首先被水解為戊糖，然后戊糖脫水環(huán)化生成糠醛。

根據(jù)戊聚糖水解和戊糖脫水這兩步反應(yīng)是否在同一個(gè)反應(yīng)器中，可將糠醛生產(chǎn)方法分為一步法和兩步法。一步法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單，但其主要缺點(diǎn)是蒸汽消耗量大，生產(chǎn)1噸糠醛消耗18～24噸的蒸汽，糠醛收率低，只有45%左右，產(chǎn)生大量廢水廢渣，生產(chǎn)1噸糠醛產(chǎn)生24噸高污染廢水，原料利用率低，生產(chǎn)1噸糠醛，消耗玉米芯11噸，廢渣發(fā)黑，纖維素和木質(zhì)素破壞嚴(yán)重。兩步法生產(chǎn)糠醛技術(shù)由于戊聚糖水解和戊糖脫水在兩個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，能夠解決現(xiàn)有糠醛生產(chǎn)的原料利用率低、原料來(lái)源窄、糠醛收率低、工藝廢水難處理、糠醛渣難以繼續(xù)利用等難題，該法被認(rèn)為是最具前景的糠醛生產(chǎn)新方法。

目前“兩步法”生產(chǎn)糠醛技術(shù)中的第一步，即生物質(zhì)原料水解制取戊糖技術(shù)已經(jīng)成熟，在較溫和的反應(yīng)條件下，生物質(zhì)中的半纖維素即可水解主要生成戊糖，同時(shí)半纖維分子側(cè)鏈上的乙?；图柞；谎趸纱姿岷图姿?，因此戊糖溶液中也含有一定量的甲酸和醋酸。然而由戊糖制取糠醛過(guò)程，由于糠醛容易與其前體物發(fā)生副反應(yīng)從而導(dǎo)致糠醛收率很低，這也成為“兩步法”生成糠醛技術(shù)未能工業(yè)應(yīng)用的根本原因。

只有在戊糖反應(yīng)生成糠醛的同時(shí)快速把反應(yīng)生成的糠醛快速轉(zhuǎn)移出反應(yīng)體系才能從根本上降低副反應(yīng)提高糠醛收率。反應(yīng)萃取制取糠醛技術(shù)被認(rèn)為是最具工業(yè)前景的戊糖制取糠醛技術(shù)。反應(yīng)萃取制取糠醛技術(shù)是指在戊糖反應(yīng)生成糠醛過(guò)程加入一種與水不互溶而對(duì)糠醛具有高選擇性的溶劑，靠溶劑不斷把糠醛從水相反應(yīng)體系萃取到溶劑相，從而大大降低副反應(yīng)提高糠醛收率。

CN101486695A公開(kāi)了一種反應(yīng)萃取制備糠醛的方法和裝置。該發(fā)明以超臨界二氧化碳為萃取劑，以固體酸為催化劑，超臨界二氧化碳與戊糖溶液在填料萃取塔中逆流接觸反應(yīng)，在反應(yīng)溫度為200 ℃、木糖濃度30%(wt)、超臨界二氧化碳?jí)毫? MPa時(shí)，糠醛收率為70%。

CN102627618A公開(kāi)了一種反應(yīng)萃取制取糠醛的方法。該發(fā)明利用有機(jī)溶劑與戊糖溶液在填料萃取塔內(nèi)逆流接觸反應(yīng)，在反應(yīng)溫度為200 ℃、戊糖濃度1.56%(wt)、溶劑比3:1時(shí)，糠醛收率為70%。

采用反應(yīng)萃取工藝制備糠醛的過(guò)程中，戊糖溶液與萃取劑能否高效的混合接觸以促使反應(yīng)生成的糠醛足夠快速的傳質(zhì)到萃取相是制約糠醛收率高低的最關(guān)鍵因素。上述專(zhuān)利中萃取劑和戊糖溶液均是在填料萃取塔內(nèi)逆流接觸反應(yīng)，但填料塔混合效果較差，副反應(yīng)嚴(yán)重導(dǎo)致糠醛收率較低，最高只有70%；副反應(yīng)生成的縮合產(chǎn)物還會(huì)累積在填料的表面引起填料堵塞，使得生產(chǎn)過(guò)程無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行；另外上述發(fā)明方法無(wú)法同時(shí)回收戊糖溶液的醋酸和甲酸，反應(yīng)完的水溶液如果直接排放不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還會(huì)造成寶貴資源的浪費(fèi)。

撞擊流是實(shí)現(xiàn)快速混合的一種十分有效的方法。它利用兩股高速流體相向撞擊，在反應(yīng)器中形成一個(gè)高度湍動(dòng)的撞擊區(qū)，能夠有效降低傳遞過(guò)程中的外部阻力，促進(jìn)混合，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱。撞擊流反應(yīng)器已經(jīng)廣泛用于吸收、混合、傳熱、結(jié)晶等化工過(guò)程。開(kāi)發(fā)高效的適用于反應(yīng)萃取工藝制備糠醛過(guò)程的撞擊流反應(yīng)器是提高糠醛收率的有效手段。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，撞擊流領(lǐng)域的研究明顯轉(zhuǎn)向以液體連續(xù)相撞擊流（Liquid-continuous Impinging Streams，LIS）為重點(diǎn)。專(zhuān)利CN 100364656C在反應(yīng)器殼體中設(shè)置兩個(gè)正對(duì)的導(dǎo)流筒，液體通過(guò)泵的驅(qū)動(dòng)作用分別流經(jīng)兩側(cè)導(dǎo)流筒后，在中心處發(fā)生相向撞擊。這種反應(yīng)器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是只注重了兩端導(dǎo)流筒流體的撞擊效果，未考慮液體撞擊后在反應(yīng)器中的流動(dòng)狀況，容易造成反應(yīng)器兩側(cè)存在死區(qū)。如果兩撞擊流體中存在固相催化劑，則容易造成催化劑沉降、滯留，直接影響反應(yīng)深度和產(chǎn)品質(zhì)量。

專(zhuān)利CN 102989404 A在導(dǎo)流筒中設(shè)置螺旋槳，利用兩螺旋槳的驅(qū)動(dòng)作用使得反應(yīng)器中液體在中心處發(fā)生撞擊，同時(shí)利用導(dǎo)流筒和導(dǎo)流片的作用，解決了撞擊區(qū)外的混合的問(wèn)題。但螺旋槳需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)，因此需要外設(shè)電機(jī)，增加了反應(yīng)器的整體造價(jià)；另外，安裝螺旋槳的電機(jī)軸在反應(yīng)器壁上需要安裝軸封結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)易造成損壞，影響反應(yīng)器的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種糠醛的生產(chǎn)工藝，尤其是高效生產(chǎn)糠醛并同時(shí)回收副產(chǎn)物甲酸和醋酸的新工藝。本發(fā)明使用了一種特別適用于該工藝的液液混合撞擊流反應(yīng)器，它通過(guò)多次撞擊實(shí)現(xiàn)流體混合，具有好的微觀混合效果，混合后的液體在撞擊區(qū)外平推流動(dòng)，為物料提供充足的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)反應(yīng)，并通過(guò)流道和液體流速設(shè)計(jì)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)化率，克服了目前撞擊流反應(yīng)器無(wú)法通過(guò)單一反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率的缺點(diǎn)。

本發(fā)明提供的高效生產(chǎn)糠醛并同時(shí)回收甲酸和醋酸的工藝，包括以下內(nèi)容：

（1）提供一種液相撞擊流反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼和導(dǎo)流筒；反應(yīng)器外殼包括筒體和封頭；在封頭外壁的中央位置設(shè)置兩個(gè)正對(duì)的進(jìn)料管；在反應(yīng)器外殼內(nèi)部與進(jìn)料管相連接的是第一導(dǎo)流筒，第一導(dǎo)流筒由兩個(gè)圓臺(tái)形殼體組成，兩殼體正對(duì)放置，第一導(dǎo)流筒的軸線與反應(yīng)器軸線重合，圓臺(tái)狀殼體的粗端與進(jìn)料管相接，經(jīng)進(jìn)料管進(jìn)入的液體經(jīng)加速后在細(xì)端的出口發(fā)生撞擊混合。第一導(dǎo)流筒的外側(cè)是第二導(dǎo)流筒，其形狀為圓筒形，第二導(dǎo)流筒的兩端與封頭間留有通道，第二導(dǎo)流筒軸線與反應(yīng)器軸線重合。在第二導(dǎo)流筒的外側(cè)是第三導(dǎo)流筒，第三導(dǎo)流筒由兩個(gè)圓臺(tái)形殼體構(gòu)成，兩殼體正對(duì)放置，第三導(dǎo)流筒軸線與反應(yīng)器軸線重合，第三導(dǎo)流筒的粗端與封頭連接，細(xì)端出口相對(duì)放置。第三導(dǎo)流筒的外側(cè)是第四導(dǎo)流筒，第四導(dǎo)流筒為圓筒形，第四導(dǎo)流筒的兩端與封頭間留有縫隙，導(dǎo)流筒軸線與反應(yīng)器軸線重合；

（2）以戊糖溶液為原料，將戊糖溶液與萃取劑通過(guò)輸送設(shè)備分別通入撞擊流反應(yīng)器，反應(yīng)所用催化劑為甲酸和/或醋酸，在戊糖脫水生成糠醛的反應(yīng)條件下進(jìn)行混合接觸反應(yīng)；

（3）步驟（2）得到的反應(yīng)流出物進(jìn)行冷卻靜置分層，上層為水相，含有微量的糠醛、醋酸、甲酸及微量的未反應(yīng)的戊糖，下層為萃取相，主要含有糠醛、醋酸、甲酸以及微量的水分；

（4）步驟（3）得到的萃取相進(jìn)入萃取劑再生塔進(jìn)行分離，塔頂產(chǎn)物經(jīng)分相得到再生的萃取劑和少量的水，塔釜得到不含水的糠醛、醋酸和甲酸的混合物；

（5）步驟（4）中塔釜所得糠醛、醋酸和甲酸的混合物進(jìn)入糠醛成品塔進(jìn)行分離，塔釜得到糠醛，塔頂?shù)玫酱姿岷图姿峄旌衔铮?/p>

（6）步驟（5）中塔頂?shù)玫降拇姿岷图姿峄旌衔镞M(jìn)入醋酸精制塔，塔頂?shù)玫郊姿?，塔釜得到醋酸?/p>

本發(fā)明的工藝中，步驟（1）所述的撞擊流反應(yīng)器可以為立式或臥式。反應(yīng)器外殼筒體為圓筒形或矩形，封頭為圓形、橢圓形、蝶形或平蓋形。

本發(fā)明的工藝中，步驟（1）所述撞擊流反應(yīng)器中，所述的導(dǎo)流筒可以設(shè)置4個(gè)以上，以4～10個(gè)為宜，當(dāng)導(dǎo)流筒形狀為圓臺(tái)時(shí)，圓臺(tái)的母線與軸線夾角優(yōu)選為1°～80°。

本發(fā)明的工藝中，其中在反應(yīng)器外殼上位于軸線中心處垂面的設(shè)置有出料管，出料管一般設(shè)置2個(gè)以上，優(yōu)選設(shè)置2～6個(gè)。所述的出料管沿反應(yīng)器軸線對(duì)稱(chēng)分布。

本發(fā)明的工藝中，步驟（1）所述撞擊流反應(yīng)器中，第一導(dǎo)流筒兩圓臺(tái)形殼體細(xì)端出口處距離為細(xì)端直徑的0.1～10倍，第二導(dǎo)流筒兩端與封頭距離相等，為第一導(dǎo)流筒圓臺(tái)殼體細(xì)端直徑的0.1～10倍，第三導(dǎo)流筒兩圓臺(tái)形殼體細(xì)端出口處距離為第一導(dǎo)流筒細(xì)端直徑的0.1～10倍，第四導(dǎo)流筒兩端與封頭距離相等，為第一導(dǎo)流筒圓臺(tái)殼體細(xì)端直徑的0.1～10倍。

本發(fā)明的工藝中，步驟（1）所述撞擊流反應(yīng)器中，導(dǎo)流筒采用鋼板卷制、焊接而成，導(dǎo)流筒與封頭之間和兩導(dǎo)流筒之間，采用焊接或鉚接固定，圓臺(tái)導(dǎo)流筒粗端可開(kāi)孔，在抽吸作用下使物料回流，加強(qiáng)混合，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)原料由圓臺(tái)形導(dǎo)流筒粗端流入，流向細(xì)端，在此過(guò)程中流體壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，在細(xì)端出口處動(dòng)能達(dá)到最大值并發(fā)生撞擊作用，混合后的流體在圓臺(tái)導(dǎo)流筒和圓筒隔壁的阻隔和導(dǎo)流作用下平推流動(dòng)，遇到反應(yīng)器殼體后折流到下一平推流道，此流道與上一流道結(jié)構(gòu)相似，流體由粗端流向細(xì)端，流動(dòng)過(guò)程中液體加速并在細(xì)端發(fā)生撞擊混合，如此往復(fù)，反應(yīng)器中可通過(guò)增加導(dǎo)流筒個(gè)數(shù)設(shè)置多個(gè)平推流道。

根據(jù)本發(fā)明的工藝，其中戊糖脫水生成糠醛反應(yīng)溫度一般為150～280℃,優(yōu)選為180～220℃；反應(yīng)停留時(shí)間為0.1～2 h。

本發(fā)明的工藝中，撞擊流反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)壓力應(yīng)大于反應(yīng)溫度下水相泡點(diǎn)壓力以保證反應(yīng)在液相狀態(tài)下進(jìn)行。所述反應(yīng)壓力范圍一般為2～10 MPa，優(yōu)選為2～6 MPa。

本發(fā)明的工藝中，進(jìn)一步地，所用萃取劑優(yōu)選為復(fù)合萃取劑。復(fù)合萃取劑包括苯、醋酸乙酯和沸點(diǎn)小于甲酸沸點(diǎn)的氯代烴，以復(fù)合萃取劑的重量為基準(zhǔn)，其中各組分的含量為：苯10wt%～60wt%，醋酸乙酯10wt%～30wt%，氯代烴10wt%～60wt%。復(fù)合萃取劑的優(yōu)選組成為：苯20～40wt%，醋酸乙酯15～25wt%，氯代烴20～40wt%。所述的氯代烴為三氯甲烷、三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷中的一種或幾種的混合物。

本發(fā)明的工藝中，其中所使用的復(fù)合萃取劑同時(shí)還可以起到共沸劑的作用，在萃取劑再生塔中萃取劑與水形成共沸物把糠醛和羧酸混合物中的水分帶到塔頂。

本發(fā)明的工藝中，所述戊糖溶液中還可以添加一定量的無(wú)機(jī)鹽。無(wú)機(jī)鹽具體可以選自是硫酸鈉、硫酸鈣、氯化鈉和硝酸鈉中的一種或幾種，優(yōu)選為硫酸鈉和/或氯化鈉。所述無(wú)機(jī)鹽用量為戊糖溶液的1wt%～5wt%。

本發(fā)明的工藝中，戊糖脫水反應(yīng)的催化劑為本技術(shù)領(lǐng)域中的常規(guī)催化劑，優(yōu)選為醋酸和甲酸。所述催化劑用量為戊糖溶液的1wt%～5wt%。

本發(fā)明的工藝中，可以根據(jù)裝置的規(guī)模和操作條件確定撞擊流反應(yīng)器的規(guī)模。為提高撞擊流反應(yīng)器的混合效果，可以在撞擊流反應(yīng)器出口與入口之間建立物料循環(huán)；將步驟（2）所得到反應(yīng)流出物的一部分與戊糖溶液原料混合后，循環(huán)回撞擊流反應(yīng)器，其中循環(huán)物料量為新鮮進(jìn)料量的5%~500%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的工藝具有以下有益效果：

1、本發(fā)明采用的撞擊流液相反應(yīng)器中，物流經(jīng)導(dǎo)流筒導(dǎo)入后在撞擊區(qū)發(fā)生撞擊，并發(fā)生高效混合，此區(qū)域可以看作是一個(gè)全混流反應(yīng)系統(tǒng)。撞擊混合后的液體流出撞擊區(qū)域后，導(dǎo)流筒的隔離和導(dǎo)流下發(fā)生平推流動(dòng)，直至發(fā)生二次撞擊，此區(qū)域可以看作一個(gè)平推流反應(yīng)系統(tǒng)。本發(fā)明反應(yīng)器中發(fā)生多次撞擊混合，強(qiáng)化了傳質(zhì)、傳熱效果；平推流反應(yīng)系統(tǒng)流道體積占比高，物料停留時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)設(shè)計(jì)可達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)化率，消除過(guò)度反應(yīng)。本發(fā)明的反應(yīng)器克服了傳統(tǒng)撞擊流反應(yīng)器的不足，使反應(yīng)均勻、充分，節(jié)省了反應(yīng)器體積，減少了過(guò)度反應(yīng)，通過(guò)流道體積設(shè)計(jì)可達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)化率，減少了設(shè)備投資具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，導(dǎo)流筒具有阻隔流體和導(dǎo)輸流體的作用，反應(yīng)器中無(wú)需設(shè)置專(zhuān)門(mén)的流體分配導(dǎo)流系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的導(dǎo)流系統(tǒng)相比，具有液體流動(dòng)順暢、壓降小、無(wú)死區(qū)的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明采用所述的撞擊流反應(yīng)器作為反應(yīng)萃取制取糠醛工藝的反應(yīng)器，通過(guò)多次撞擊設(shè)計(jì)強(qiáng)化了反應(yīng)器的撞擊效果，極大的強(qiáng)化了微觀混合和微觀傳質(zhì)，并通過(guò)良好的平推流道設(shè)計(jì)避免了死區(qū)的存在，使得化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)器空間各位置的同步性提高，使糠醛在萃取劑和水兩相瞬間達(dá)到分配平衡，提高了生產(chǎn)效率，降低了副反應(yīng)，提高了糠醛收率。解決了因萃取劑和戊糖溶液混合效果差，反應(yīng)體系呈兩相，糠醛在水相反應(yīng)體系濃度遠(yuǎn)高于兩相平衡時(shí)糠醛濃度而造成的副反應(yīng)嚴(yán)重、糠醛收率低及反應(yīng)器堵塞等問(wèn)題。同時(shí)，本發(fā)明反應(yīng)器構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)需增設(shè)其他的導(dǎo)流分配系統(tǒng)，設(shè)備加工難度小，設(shè)備投資成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3、本發(fā)明工藝中使用了復(fù)合溶劑作為萃取劑，其中，醋酸乙酯對(duì)甲酸、醋酸和糠醛均具有很高的選擇性，苯和氯代烴對(duì)糠醛都具有很高的選擇性，苯和氯代烴幾乎不溶于水且對(duì)醋酸乙酯具有很高的選擇性，能夠使醋酸乙酯幾乎不溶于水，解決了醋酸乙酯因在水中溶解度大而不能作為萃取劑的問(wèn)題；氯代烴同時(shí)還能起到調(diào)節(jié)復(fù)合萃取劑密度和粘度的作用；該復(fù)合萃取劑對(duì)糠醛、醋酸和甲酸均具有很高的選擇性，能夠在反應(yīng)萃取制取糠醛的同時(shí)回收副產(chǎn)物甲酸和醋酸，糠醛收率大于80%，醋酸和甲酸回收率大于90%，反應(yīng)完的水相可作為系統(tǒng)回用水。

4、本發(fā)明工藝中所采用的復(fù)合萃取劑中苯和醋酸乙酯能夠均與水形成共沸物，因此復(fù)合萃取劑還可以起到脫水的共沸劑作用，這使得本發(fā)明脫水過(guò)程不必添加其他的共沸劑，所以本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，而且分離得到的糠醛和醋酸產(chǎn)品純度高。

5、本發(fā)明工藝中通過(guò)在水相中添加一定量的無(wú)機(jī)鹽，大大降低了高溫下萃取劑與水相的互溶度，解決了在高溫下因萃取劑與水互溶度大而導(dǎo)致萃取劑損失嚴(yán)重，最終導(dǎo)致反應(yīng)萃取工藝無(wú)法在工業(yè)上應(yīng)用這一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。另外無(wú)機(jī)鹽既對(duì)戊糖脫水反應(yīng)有較強(qiáng)的催化活性，又大大提高了萃取劑對(duì)糠醛、甲酸和醋酸的選擇性，有助于降低副反應(yīng)提高糠醛收率。

6、本發(fā)明的工藝，大大提高了戊糖制取糠醛的收率和生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化了工藝流程、降低了生產(chǎn)成本和設(shè)備投資，保證了設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行。生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢液排放，是一項(xiàng)綠色環(huán)保工藝方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明的液相撞擊流反應(yīng)器做更詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種用于液-液多效混合的液相撞擊流反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼和導(dǎo)流筒兩個(gè)部分。反應(yīng)器外殼由筒體12和封頭15組成。反應(yīng)器外殼封頭15外壁的中央位置設(shè)置兩個(gè)正對(duì)的進(jìn)料管16，在反應(yīng)器外殼的內(nèi)側(cè)與進(jìn)料管相連接的是第一導(dǎo)流筒3和14，第一導(dǎo)流筒3和14分別為圓臺(tái)形殼體，兩圓臺(tái)形殼體正對(duì)放置，第一導(dǎo)流筒（圓臺(tái)形殼體）的軸線與反應(yīng)器軸線重合。圓臺(tái)狀殼體的粗端與進(jìn)料管相接，液體經(jīng)加速后在細(xì)端出口發(fā)生撞擊混合。第一導(dǎo)流筒3和14的外側(cè)是第二導(dǎo)流筒4。第二導(dǎo)流筒4為圓筒狀，其與封頭15間留有縫隙，提供流體流動(dòng)的通道。第二導(dǎo)流筒4可以通過(guò)支撐與封頭15或第一導(dǎo)流筒3和14固定連接。第二導(dǎo)流筒4的軸線與反應(yīng)器軸線重合。在第二導(dǎo)流筒4外側(cè)是第三導(dǎo)流筒5和13，第三導(dǎo)流筒為圓臺(tái)形殼體，兩殼體正對(duì)放置。第三導(dǎo)流筒的軸線與反應(yīng)器軸線重合，圓臺(tái)形殼體的粗端與封頭15密閉連接，細(xì)端出口相對(duì)設(shè)置。第三導(dǎo)流筒5和13的外側(cè)是第四導(dǎo)流筒6，其為圓筒形，軸線與反應(yīng)器軸線重合。第四導(dǎo)流筒的兩端與封頭15間留有通道（縫隙），提供流體流動(dòng)的通道。第四導(dǎo)流筒6可以通過(guò)支撐與封頭15、筒體12或第三導(dǎo)流筒5和13固定連接。在反應(yīng)器軸線中心處垂面的外殼上設(shè)置出料管8，出料管8一般設(shè)置兩個(gè)以上，優(yōu)選設(shè)置2至6個(gè)出料管。若干個(gè)出料管沿反應(yīng)器軸線對(duì)稱(chēng)分布。

本發(fā)明的液相撞擊流反應(yīng)器形式可以為立式或臥式結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器外殼筒體為圓筒形或矩形，封頭15一般為圓形、橢圓形、蝶形或平蓋形。導(dǎo)流筒可設(shè)置4個(gè)以上，以4～10個(gè)為宜。導(dǎo)流筒形狀為圓臺(tái)時(shí)，圓臺(tái)的母線與軸線夾角一般為1°～80°。第一導(dǎo)流筒3和14中，兩圓臺(tái)形殼體細(xì)端出口間的距離為細(xì)端出口直徑的0.1～10倍。第二導(dǎo)流筒4的兩端與封頭距離相等，一般為第一導(dǎo)流筒的圓臺(tái)殼體細(xì)端出口直徑的0.1～10倍。第三導(dǎo)流筒5和13中，兩圓臺(tái)形殼體細(xì)端出口處的距離為第一導(dǎo)流筒細(xì)端（出口）直徑的0.1～10倍。第四導(dǎo)流筒6兩端的與封頭的距離相等，一般為第一導(dǎo)流筒的圓臺(tái)形殼體細(xì)端出口直徑的0.1～10倍。

所述的導(dǎo)流筒一般采用鋼板卷制、焊接而成。導(dǎo)流筒與封頭15之間，相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流筒之間，一般采用焊接或鉚接7固定。在圓臺(tái)導(dǎo)流筒的粗端可以開(kāi)有若干孔，以在抽吸作用下使物料回流，加強(qiáng)混合，從而提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。

結(jié)合圖1，本發(fā)明的液相撞擊流反應(yīng)器的工作原理或工作過(guò)程為：反應(yīng)進(jìn)料1經(jīng)原料泵2加壓后，由第一導(dǎo)流筒3和14粗端流入，流向細(xì)端，在此過(guò)程中流體壓力勢(shì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，在細(xì)端出口處動(dòng)能達(dá)到最大值并發(fā)生撞擊作用，形成第一撞擊面11。混合后的流體在第一導(dǎo)流筒3、14和第二導(dǎo)流筒4的阻隔和導(dǎo)流作用下沿此流道（由第一導(dǎo)流筒和第二導(dǎo)流筒間隔形成）平推流動(dòng)，遇到封頭15后折流到下一平推流道，此流道與上一流道結(jié)構(gòu)相似，由第二導(dǎo)流筒4和第三導(dǎo)流筒5，13間隔形成，流體由粗端截面流向細(xì)端截面，流動(dòng)過(guò)程中液體加速并在細(xì)端發(fā)生撞擊混合，形成撞擊面10。撞擊后的流體在第三導(dǎo)流筒5、13和第四導(dǎo)流筒6間隔形成的流道中流動(dòng)，遇到封頭15后進(jìn)行折流，進(jìn)入第四導(dǎo)流筒6和筒體12間隔形成的流道，并在出口發(fā)生撞擊，形成撞擊面9。撞擊后的流體從出口8流出反應(yīng)器。

以下結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明工藝做更詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖2所示，按照化學(xué)計(jì)量比將參加反應(yīng)的物料萃取劑18和戊糖溶液19，分別用泵或其他液體輸送設(shè)備把物料輸入到中間罐20中，進(jìn)行預(yù)混合，然后通過(guò)泵或其他液體輸送設(shè)備，輸入到撞擊流反應(yīng)器17的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的進(jìn)料口16，原料物流在壓力作用下高速經(jīng)導(dǎo)流筒流向容器中心，并在中心處相向撞擊，經(jīng)過(guò)撞擊后的物料從出口8流向中間罐20，再通過(guò)泵輸入到撞擊流反應(yīng)器的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的進(jìn)料口16，進(jìn)行再次撞擊，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器33來(lái)控制反應(yīng)器壓力。從壓力調(diào)節(jié)器33排出的反應(yīng)物料直接進(jìn)入分相罐21進(jìn)行冷卻靜置分層，上層為反應(yīng)完的水相22，水相22可作為半纖維素水解用水，下層為富含糠醛、醋酸和甲酸的萃取相23，下層萃取相23直接進(jìn)入萃取劑再生塔24進(jìn)行分離，塔頂產(chǎn)物25為再生的萃取劑和少量的水，萃取劑可循環(huán)使用，塔底產(chǎn)物26為不含水的糠醛和羧酸混合物，塔底產(chǎn)物26然后直接進(jìn)入糠醛成品塔27進(jìn)行分離，塔底得到糠醛產(chǎn)品28，純度大于99.5%，塔頂產(chǎn)物29為甲酸和醋酸混合物，塔頂產(chǎn)物29進(jìn)入醋酸精制塔30進(jìn)行分離，塔頂?shù)玫郊姿岙a(chǎn)品31，其純度大于99.5%，塔底得到醋酸產(chǎn)品32，其純度大于99.5%。

下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法和效果。涉及的百分含量為質(zhì)量百分含量。

實(shí)施例中戊糖轉(zhuǎn)化率、糠醛收率以及酸回收率通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算。

。

實(shí)施例1

原料戊糖溶液中，糠醛、醋酸、甲酸濃度分別為4.9wt%、3.1wt%、0.6wt%，硫酸鈉濃度3wt%。

萃取劑為苯、醋酸乙酯、1,1,1-三氯乙烷混合溶劑，其中，苯占40wt%，醋酸乙酯占20wt%，1,1,1-三氯乙烷占40wt%。

萃取劑與戊糖溶液進(jìn)料比為3:1(體積比)，萃取劑與戊糖溶液的進(jìn)料速率等于撞擊流反應(yīng)器體積（即進(jìn)料體積空速為1 h^-1，也即反應(yīng)時(shí)間為1 h），將萃取劑和戊糖溶液分別用泵打入撞擊流反應(yīng)器內(nèi)，與循環(huán)物料在撞擊流反應(yīng)器中快速混合發(fā)生反應(yīng)－萃取過(guò)程，循環(huán)物料速率為進(jìn)料量的200%?？刂品磻?yīng)溫度為200 ℃，反應(yīng)壓力為3 MPa。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.4％，糠醛收率為82.6％，醋酸回收率為91.3%，甲酸回收率為90.5%。

實(shí)施例2

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為進(jìn)料速率為撞擊流反應(yīng)器容積的2倍，即反應(yīng)時(shí)間為0.5 h。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為78.1％，糠醛收率為61.9％，醋酸回收率為94.5%，甲酸回收率為91.8%。

實(shí)施例3

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為進(jìn)料速率為撞擊流反應(yīng)器容積的0.67倍，即反應(yīng)時(shí)間為1.5 h。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為99％，糠醛收率為83.5％，醋酸回收率為94.3%，甲酸回收率為91.5%。

實(shí)施例4

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為循環(huán)物流為進(jìn)料量的100％。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為96.8％，糠醛收率為82.9％，醋酸回收率為92.8%，甲酸回收率為91.5%。

實(shí)施例5

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為循環(huán)物流為進(jìn)料量的300％。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為96.1％，糠醛收率為81.8％，醋酸回收率為93.9%，甲酸回收率為91.9%。

實(shí)施例6

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為反應(yīng)溫度變?yōu)?80℃。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為45.5％，糠醛收率為39.4％，醋酸回收率為95.3%，甲酸回收率為93.1%。

實(shí)施例7

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為反應(yīng)溫度變?yōu)?20℃。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為99.5％，糠醛收率為84.8％，醋酸回收率為94.2%，甲酸回收率為91.9%。

實(shí)施例8

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為硫酸鈉濃度變?yōu)榱恪?/p>

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為94.1％，糠醛收率為76.9％，醋酸回收率為83.1%，甲酸回收率為81.9%。

實(shí)施例9

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為硫酸鈉濃度變?yōu)?%。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.8％，糠醛收率為84.1％，醋酸回收率為94.6%，甲酸回收率為93.7%。

實(shí)施例13

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為萃取劑與戊糖溶液進(jìn)料比變?yōu)?:1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.9％，糠醛收率為78.1.3％，醋酸回收率為84.1%，甲酸回收率為80.5%。

實(shí)施例14

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為萃取劑與戊糖溶液進(jìn)料比變?yōu)?:1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.5％，糠醛收率為85.9％，醋酸回收率為94.8%，甲酸回收率為93.3%。

實(shí)施例15：

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕?、醋酸乙酯?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比3:1:1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.7％，糠醛收率為77.9％，醋酸回收率為86.2%，甲酸回收率為83.3%。

實(shí)施例16：

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕健⒋姿嵋阴ァ?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比1:1:3。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.8％，糠醛收率為83.5％，醋酸回收率為82.2%，甲酸回收率為80.3%。

實(shí)施例17：

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕健⒋姿嵋阴ァ?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比1:0:1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.8％，糠醛收率為83.9％，醋酸回收率為72.8%，甲酸回收率為71.8%。

實(shí)施例18：

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕?、醋酸乙酯?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比0:1:1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.7％，糠醛收率為74.5％，醋酸回收率為93.2%，甲酸回收率為90.4%。

實(shí)施例19：

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕?、醋酸乙酯?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比1:1:0。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.8％，糠醛收率為76.9％，醋酸回收率為89.9%，甲酸回收率為86.7%。

實(shí)施例20

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕?、醋酸乙酯?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比1:0:0。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.8％，糠醛收率為56.9％，醋酸回收率為39.9%，甲酸回收率為36.7%。

實(shí)施例21

按照實(shí)施例1的方法，不同之處為復(fù)合萃取劑組成變?yōu)椋罕?、醋酸乙酯?,1,1-三氯乙烷質(zhì)量比0:1:0。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.8％，糠醛收率為58.2％，醋酸回收率為91.2%，甲酸回收率為88.9%。

比較例1

使用常規(guī)的撞擊流反應(yīng)器，如CN 102989404 A中介紹的撞擊流反應(yīng)器，其他同實(shí)施例1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明戊糖轉(zhuǎn)化率為97.4％，糠醛收率為79.9％，醋酸回收率為87.6%，甲酸回收率為86.9%。