专利名称:用于生产糠醛的处理植物性物质的方法和设备的制作方法本发明主要是关于木质纤维素类植物性物质的处理方法，特别是用于生产糖醛。本发明还涉及一种应用这一方法的设备。已知有各种如树木、玉米茎、玉米蕊、蔗渣和其它植物性物质的蒸汽裂化装置，能够在现场生产出糖醛。然而，这类装置获取的糖醛产率，相对较低。另一方面，已知还有一些用于制造含有如纤维素或戊聚糖物质的浆或糊的蒸汽裂化装置，这种物质可以制成例如纸张或家畜饲料。但是，这类装置不能生产糖醛，或者只能生产出极少量的糖醛。因此，主要是应提出能够有效地联合生产糖醛和家畜的纤维素饲料的方法和设备，因为任何现今已知的设备都不能达到这一目的。本发明的目的就是填补这一空白，提出了一种处理植物性物质的方法和设备，能够联合生产家畜饲料和糠醛，并具有十分显著的效果、产率和可靠性。为此，本发明涉及一种木质纤维素植物性物质的处理方法，特别是用于生产糠醛，其方式是通过植物性物质的蒸汽裂化步骤，对植物性物质进行煮解，以便能特别取得含有如纤维素和木素的不溶解物质的糊状物，并取得含有如戊聚糖和戊糖的可溶解物质的糊状物，其特征是，把从蒸汽裂化器中排出的物质用水洗涤，以从中提取戊聚糖和戊糖，这种洗涤是在这些物质加酸后进行的，以提高戊聚糖和戊糖的可溶性，随后经过处理生产出糠醛，而经过洗涤的不溶解的滤渣则被分离，以组成家畜的营养饲料。根据这一方法的另一个特征，含有戊聚糖和戊糖提取物的液体被加热，并在液体加热前和/或加热后，在液体中添加作为催化剂的补充酸，以便使戊聚糖转化为戊糖，并使戊糖转为糠醛，并将因此而取得的液体导入具有多个阶段的反应区内，其中至少有一个阶段接收补充酸并且所有的阶段都用蒸汽汽提，以便随着戊糖转化为糠醛，在反应区中形成汽相糠醛，这种汽相糠醛随后被冷凝。在此还要确切说明的是，含有戊聚糖和戊糖提取物的液体的加热，是通过与从上述反应区排出的液体的热交换实现的，热交换的时间应低于或等于10秒。根据这一方法的另一特征，向蒸汽裂化器流出的物质加入的酸是磷酸或乙酸，其加入量是从蒸汽裂化器排出物质的干等同物的重量的0.5～5%。
在此还要确切说明的是，洗涤后的不溶解物质的滤渣的分离是通过相当于约30℃至80℃之间温度的过滤或其它方法实现的。
上述补充酸是由硫酸、磷酸、硝酸或盐酸组成的，酸浓度在约0.05和0.8N之间。
根据这一方法的另一特征，含有戊聚糖和戊糖提取物的液体，在经过约10个至25个巴之间的绝对压力压缩后，被加热到约150和210℃之间的温度。
在此还应确切说明的是，在反应区内的液体应停留1至10分钟之间的时间，并通过加入蒸汽加热到约170至230℃之间的温度。
本发明还涉及一种应用这一方法的设备，能满足上述那些特征，这一设备包括一个用热力学方法分离不溶解物质(如木素和纤维素)和可溶解物质(如戊聚糖和戊糖)的蒸汽裂化装置，其特征是，在上述装置的下游位置依次包括，一个向蒸汽裂化器排出的物质里注入酸的装置，一个能用水提取戊聚糖或戊糖并能使其分离出固态滤渣的装置，这一提取装置联接着多级反应装置，其中至少有一个阶段的反应区，用以使戊聚糖转为戊糖和戊糖转为糠醛，这一装置又与糖醛冷凝系统相连接。
根据这一设备的另一个特征，应至少有一个加酸管向反应区的至少一个阶段加酸，并应至少有一个加酸管向从上述提取一分离装置排出流液的管加酸，后面的这个管在反应区第一阶段的水平上接口。
这一发明设备的另一特征是有一个热交换器，从反应区排出的液体和源于戊聚糖和戊糖提取一分离装置的液体，从热交换器中穿过。
本发明设备的另一特征是，还有一个被源于反应区的气相糠醛流穿过的冷凝器，至少还有一个糠醛低温冷凝装置，以及一个与上述冷凝器和低温冷凝装置相结合的热回收系统。
本发明的其它特征和优点将在以下参照仅作为例子提供的附图和发明的较佳实施例进行详细描述。
图1是示意流程图，表示根据本发明原则的设备的各主要装置。
图2是一个流程图，详细表示了在图1上可见到的其中一个装置，这一装置用于将戊聚糖转为戊糖并将戊糖转为糠醛。
参照图1，可见一种符合本发明设备原则的设备，主要包括一个蒸汽裂化装置A，一个用于分离构成家畜的营养元素滤渣和水提戊聚糖与戊糖的装置B，一个将戊聚糖转为戊糖和将戊糖转为糠醛的装置C(详见图2)，以及一个蒸馏提纯糖醛的装置D。
蒸汽裂化装置A的类型是已知的，可通过管(1)将源于农业或林业的植物性物质和木质纤维素类的物质，也就是说基本包括木素和纤维素的物质输进装置A。
这种物质被约160℃至250℃之间的高温和约5至40巴之间的相应压力的蒸汽加热。图示中的管(2)用于向装置A中供入蒸汽，管(3)用于排出蒸汽。
通过管(4)从蒸汽裂化装置中排出的煮解产品，基本上是纤维素、半纤维素的衍生物(戊聚糖和戊糖)，以及木素，其组成明显取决于向装置A中所提供的植物性物质。
确切地说，通过管(4)排出的上述产品分为两种类型的产品，一类是不可用水提取的固体产品(基本是纤维素和木素)，另一类是可溶于水的产品(基本是戊聚糖和戊糖)，组成了能制造糠醛的原料。这些形成浆和糊的产品，通过管(4)输送到特别用于提取戊聚糖和戊糖的装置B中。
在装置B中，这种浆或糊用通过管(5)输入的水洗涤，以提取成为可溶产品的戊聚糖和戊糖。这种提取最好是通过几个逆流阶段完成，以便提高提取率，减少水耗并在滤液中提高可提取的戊聚糖含量。
在装置B中，通过过滤分离出戊聚糖和戊糖并通过管(6)输向装置C，而通过过滤分离出的用于组成家畜的营养饲料的滤渣或滤饼则用管(7)排出。
在装置B中，根据需要处理的植物性物质必须抽800～200mm汞柱的真空。过滤应在30℃至80℃之间的温度下进行，最好是在50℃至60℃之间的温度，以利于戊糖单体的提取和戊聚糖低聚体的提取。在此将要求装置B能便于取得戊聚糖和戊糖滤液，为其后的糖醛生产做好准备，并且应便于同时也取得固体滤渣，以形成主要是具备卓越的可消化特性的木素和纤维素的家畜营养饲料。
应补充的是，在装置B的上游，应通过管(8)在管路(4)中添加酸，管路(4)是用于输运从蒸汽裂化装置A中出来的浆或糊并将其输向装置B。
这种酸可能是磷酸或乙酸，可非常轻度地酸化在管路(4)中通过的稀释浆或糊。这种酸的加入量相当于干物质重量的0.5至5%之间，所谓干物质也就是指出自于装置A的物质的干等同物。
在装置B的上游注入酸，可惊人地提高戊聚糖的可溶性，随后再将其处理制成糖醛。
在蒸汽裂化装置A的下游和紧靠洗涤装置B的上游注入的磷酸或乙酸，按以下公式起水解反应催化剂作用
还可使用其它酸，如硫酸、盐酸或硝酸，但磷酸或乙酸因浓度低具有可食用的优点，因此优先采用。
在装置B中洗涤时，约为原加入量的75到90%的大部分酸进入组成糠醛生产装置C的原料的滤液(6)。这种加酸的洗涤程序能提取约85到95%的戊聚糖和戊糖，由于添加了酸，戊聚糖和戊糖的提取量增加了约3到5%，然而所添加的酸，如上所述，不应对从装置B的管(7)输出的营养物质的可消化性和器官感觉质量产生任何影响。
在将要参照图2描述的装置C中，戊聚糖将转变为戊糖，而戊糖又转变为糠醛，糠醛从装置C中排出并通过管(9)输向蒸馏装置D。
确切地说，滤液(6)通过泵(P)加压至约10和25巴之间的压力，并通过热交换器(13)预热至150-200℃，通过管(14)输到反应区(15)的顶部，按照一种实施例，反应区(15)是带有塔板(16)的板式塔。
补充酸可是硫酸、磷酸、硝酸或盐酸，酸浓度在约0.05和0.8N之间，并通过管(11)输进装置C。确切地说，如图2所示，补充酸是通过管(11)上的泵(17)，经过管(18)被输进反应区或板式塔(15)，管(18)最好被分成许多带有阀门(19)的分管(18a)，每个分管(18a)在反应区(15)的每一层塔板(16)的上方接口。
可以把部分补充酸输进管(6)、(14)中的滤液里，并送到反应区(15)顶部。为此，可预备一个带有阀门(20a)的管(20)，将输送酸的管(18)与位于热交换器(13)下游的、向板式塔(15)输送滤液的管(14)连接在一起。还可预备一个管(21)，将管(18)与位于热交换器(13)上游的、输送滤液的管(6)连接在一起。任意一个管(20)、(21)都能在装置C中使用。
在板式塔(15)的底部，水蒸汽通过管(12)输入，并且如图2所示，从板式塔(15)排出的液体通过管(22)离开板式塔，并在热交换器(13)中与通向板式塔(15)的滤液(6)进行热交换，以便最后通过管(10)排出。
在板式塔或反应区(15)的顶部，由于连续用蒸汽汽提，可逐渐通过从戊糖到糠醛的转换生产出汽相糠醛，并通过管(23)排出。
在此应指出，反应区(15)中的液体应停留1和10分钟之间的时间，并通过加入蒸汽加热到约170到230℃之间温度。
应特别指出的是，向板式塔(15)中添加酸、液体在板式塔中的停留时间和连续用蒸汽汽提，应有利于完成从戊聚糖到戊糖的全部水解反应，并应有利于获得卓越的糠醛产率，糠醛是通过管(23)从板式塔(15)的顶部排出的。
进入管(23)的糠醛汽和水汽在一组热交换器(24)、(25)、(26)中冷凝，以便制成最终的液体，并通过管(9)流向蒸馏装置D，如图1和图2所示。
经脱盐和适当处理后的水，通过管(27)被输到本装置，这种水在流经热交换器(25)时被预热，并在管(28)中与出自于锅炉蓄水器(30)的，通过泵(29)再循环的冷凝液相混合，并在热交换器(24)中被部分汽化。通过管(31)排出其压力约为3至5绝对巴的汽和冷凝液的混合体，并在锅炉蓄水器(30)中被分离，形成汽相和液相，汽相由管(32)排出，液相则被管(33)输向泵(29)。
从热交换(25)出来后，可在热交换器(26)中通过从中穿过的冷却水管(34)取得糠醛过冷水溶液。
在此应指出，进入管(32)的低压蒸汽量可以达到在反应区或板式塔(15)中使用的高压蒸汽量的60到90%。这组成了本方法的一个巨大优点，在于这种低压汽可在例如糠醛提纯装置D中使用。
再参照图1，从刚刚描述的装置C中排出的糠醛溶液(9)，与含有丰富糠醛的，通过管线(35)导流的水蒸汽冷凝液相混合，管线(35)通过点(36)将装置A与管(9)连接在一起。然后，将该糠醛溶液通过管(37)进入装置D进行提纯。这种糠醛提纯装置本身是已知的，并采用例如共沸蒸馏、
析、真空脱水，然后通过糠醛蒸馏进行最后提纯。
在图1上示出了从装置D中排出的各种流液，有经过提纯的糠醛流液(38)，重滤渣和酸溶液的流液(39)，以及如甲醇和丙酮等轻溶剂流液(40)。
因此，根据本发明能实现一种方法和一种设备，根据这种方法和设备，源于蒸汽裂化装置的戊聚糖，首先经过加酸处理，然后进行水洗和过滤，以便取得家畜的营养饲料和戊糖滤液，戊糖液体随后被连续用蒸汽汽提，以便高产率生产糠醛。
因此可知，这种方法和这种设备表现出的全部利益，是能联合生产糠醛和家畜的纤维饲料。
当然，本发明绝不仅仅限于所描述只作为例子给出的实施方案和图示。
为此，可以在不超出本发明范围的情况下，完全使用一组系列式搅拌反应器代替反应区或板式塔(15)。
自此，本发明包括所有描述的方法与设备的技术等同物，以及根据本发明构思和
权利要求
1.一种木质纤维素植物性物质的处理方法，特别是用于生产糠醛，其类型是以能够特别保证植物性物质煮解的蒸汽裂化方式对植物性物质进行加工，以便能特别取得含有如纤维素和木素的不溶解物质的浆或糊，并取得含有如戊聚糖和戊糖的可溶解物质的浆或糊，其特征是，从蒸汽裂化器中排出的物质被水洗，以从中提取戊聚糖和戊糖，这种洗涤是在这些物质加酸后完成的，以提高戊聚糖和戊糖的可溶性，随后经过进一步处理生产出糠醛，而经过洗涤的不溶解的滤渣则被分离，以组成家畜的营养饲料。
2.根据权利要求
1的方法其特征是，含有戊聚糖和戊糖提取物的液体被加热，并在液体加热前和/或加热后，在这一液体中添加作为催化剂的补充酸，以便使戊聚糖转化为戊糖，并使戊糖转化为糠醛，并将因此而取得的液体导入具有多个阶段的反应区内，其中至少有一个阶段接收补充酸并且所有的阶段都被蒸汽汽提，以便随着戊糖转化为糠醛，在反应区中形成汽相的糠醛，这种汽相糠醛随后被冷凝。
3.根据权利要求
2的方法其特征是，含有戊聚糖和戊糖提取物的液体的加热，是通过与从上述反应区排出的液体的热交换实现的，热交换的时间应低于或等于10秒。
4.根据权利要求
1的方法其特征是，向从蒸汽裂化器流出的物质里加入的酸是磷酸或乙酸，上述酸的添加量是蒸汽裂化后物质的干燥等同物重量的约0.5-5%。
5.根据权利要求
1的方法其特征是，上述滤渣的分离是通过相当于约30和80℃之间温度的过滤或其他方法完成的。
6.根据权利要求
2的方法其特征是，上述补充酸是由硫酸、磷酸、硝酸或盐酸组成的，酸浓度约在0.05和0.8N之间。
7.根据权利要求
2或3的方法其特征是，含有戊聚糖和戊糖提取物的液体，在经过约10个至25个之间绝对巴的压力压缩后，被加热到约150和210℃之间的温度。
8.根据权利要求
2的方法其特征是，在反应区内的液体应停留1和10分钟之间的时间，并通过加入蒸汽加热到约170和230℃之间的温度。
9.根据权利要求
1-8中的任一个权利要求
的方法所使用的设备，其类型包括一个用热力学方法分离如木素和纤维素的不溶解物质和如戊聚糖和戊糖的可溶解物质的蒸汽裂化装置A，其特征是，在上述装置的下游依次包括，一个向蒸汽裂化器排出的物质里注入酸的装置(8)，一个能用水法提取戊聚糖或戊糖并能使其分离出固态滤渣的装置B，这一提取装置连接着反应区(15)，该区中至少有一个阶段是用以保证使戊聚糖转为戊糖，并使戊糖转为糖醛，这一装置与糖醛冷凝系统(24)、(25)、(26)相连接。
10.根据权利要求
9的设备其特征是，至少有一个加酸管(11)向反应区(15)的至少一个阶段(16)加酸，并至少有一个加酸管(20)、(21)向从上述提取一分离装置B排出流液的管(6)(14)加酸，上述管(14)在反应区(15)的第一阶段的水平高度上接口。
11.根据权利要求
9或10的设备其特征是，有一个热交换器(13)，从反应区(15)排出的液体(22)和源于提取-分离装置B的液体(6)，分别在热交换器(13)中穿过。
12.根据权利要求
9-11中的任一个权利要求
的设备，其特征是，有一个被源于反应区(15)的汽相糠醛流液(23)穿过的冷凝器(24)、(25)，至少有一个糖醛低温冷凝装置，以及一个连接冷凝器和上述低温冷凝装置的热回收系统(27-33)。

本发明涉及一种植物性物质的处理方法和设备，特别是用于生产糠醛。本发明设备基本包括一个用热力学方法分离如木素和纤维素的不溶解物质和戊聚糖和戊糖的可溶解物质的蒸汽裂化装置A，一个向蒸汽裂化装置排出的液体里注入酸的装置(8)，一个能用水法提取戊聚糖或戊糖并能使其分离出固态滤渣的装置B，这一提取装置B连接着能将戊糖转为糠醛的装置C，装置C连接着能将从装置C出来的糠醛提纯的装置D。