糠醛废渣生产复合肥原理

　　一 概 述

　　糠醛是一种重要的化工原料和溶剂，广泛用于炼油、树脂制造和铸造，产量逐年增加。由于每生产1吨糠醛需排出废渣约10吨，因此每年有数百万吨废渣排出。由于糠醛生产中产生大量的废渣，严重影响生产和污染环境。在糠醛生产过程中，如采用硫酸作催化剂，添加过磷酸钙、重钙及其他助剂，以稻草、麦杆等植物秸杆为原料，常压水解生产糠醛，常压水解温度控制在110℃-140℃，添加剂与原料比1:3-1:4(W/W1)，液固比3:1-4:1(W/W)，水解时间2-3h，出醛率较一般硫酸法高3%-4%出醛率达9.0%以上(以干稻草计)，废渣pH值近于7，有效磷、钾含量达到复合磷钾肥工业生产质量标准，不含有害物质，完全可以直接用作肥料。

　　二 原 理

　　1、将稻草(或麦秆)切成1-3cm长，然后用定量的硫酸溶液浸泡，再分别加入一定量的过磷酸钙、重钙和复合添加剂，混合均匀，然后装入三颈烧瓶中，加热蒸馏，冷却收集馏分。

　　2、将渣浸入水中一定时间，搅拌，然后用酸度计测溶液的pH值。采用常规化学分析法测定渣中有效磷（折合成P2O5）钾（折合成K2O）的含量。

　　3、一般情况下过磷酸钙对渣pH的影响不显著。当添加量为60%-70%(W/W)，水解终了时，渣的pH≤3，证明水解过程中，过磷酸钙只能与部分硫酸反应，不能完全中和，所以用增大过磷酸钙的量来中和硫酸不是很有效。重钙添加量对渣pH的影响很大。当重钙添加量达40%(W/W)时，渣的pH≥6，溶液近似中性，所以用重钙作添加剂时，可以有效地降低水解后渣的酸度，废渣直接转化为有机复合磷钾肥，即用的复合添加剂原料易得，成本较低，加工操作简单，对设备无腐蚀性，无毒，污染较小。

　　4、水解温度一般对渣的pH值影响很大，水解温度太低，中和反应速度慢，水解终了时硫酸反应不完全，当含水量在300%～500%时，蒸馏后渣的pH 值≥6。含水量不足或过多，中和反应都不能有效地进行，蒸馏后渣的酸度较大，渣中残余硫酸较多，当渣的pH值较低随着水解温度的升高，硫酸与添加剂反应加快，水解终了时，加入的硫酸已基本中和完全(添加过磷酸钙除外)，渣中残余硫酸极少。控制较高的水解温度除了能降低渣的酸度外，还可提高出醛率，缩短水解蒸馏时间，当蒸馏时含水量控制在300%～500%(水分原料，wt%)，保持温度110～130℃，蒸馏2.5～3h。渣的pH值近于7，且出醛率较高。（因水解最高温度受硫酸的浓度和加入添加剂后盐溶液的沸点以及水解压力所制约影响）

　　5、液固比不能过小，硫酸溶液不能与添加剂充分。接触液固比过大，硫酸溶液太稀，会影响反应的进行。所以控制适宜的液固比有利于降低渣的酸度和提高出醛率，如采用重钙作添加剂，液固比应控制为3:1-4:1；如采用复合添加剂，液固比应控制在3:1左右为宜。

　　6、水解时间不能太短，酸中和反应不完全，渣的酸度大，且出醛率较低，残留液体较多，水解后渣中残留醛和酸的量较大，随着水解时间的延长，蒸馏釜中液体减少，酸中和反应也趋于完全，醛液被蒸出干净，所以渣的酸度降低，出醛率也相应提高。但蒸馏时间过长，能耗增大，设备利用率减小，还会引起水解生成的醛进一步聚合、氧化，蒸馏时间控制在2.5-3h为宜。所以，只有在尽可能提高蒸馏速度、提高水解温度的前提下，适当延长蒸馏时间，使蒸馏釜中液体蒸干，以提高出醛率降低渣的酸度防止醛进一步发生副反应。

　　7、目前农民主要施用化肥，有机肥施用很少，造成土壤有机质不足，土壤结构变差，养成分供应能力下降，应用有机肥的增产效果比较明显如下表所示:

　　三 结 论

　　(1)采用添加重钙或加入复合添加剂，以稻草(麦杆或其他农林作物茎杆)为原料，用硫酸催化水解，工艺简单、设备要求不高，常压操作，能耗较低、出醛率高，特别是废渣全部转变为高效有机复合磷钾肥，消除了大量废渣对环境的污染，具有明显的社会效益和经济效益。

　　(2)本工艺主要操作参数为:水解平均温度110℃-140℃，液固比3:1～4:1(W/W)，重钙或复合添加剂添加量30%-50%(W/W)，水解时间2～3h，此时出醛率≥90% (以干稻草计)，渣的pH≥6。