阅读说明：本技术 一种乙基麦芽酚生产的绿色循环方法 (Green circulation method for producing ethyl maltol ) 是由 彭志强 李俊召 温细坤 覃伟华 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明请求保护一种乙基麦芽酚生产的绿色循环方法,其特征在于,首先将含碱式氯化镁固体废料中加水并搅拌均匀,之后减压蒸馏脱去有机溶剂,加酸,接着通过设置有活性炭的管式过滤器进一步脱色,然后滴加摩尔浓度为2.5～4mol/L的氢氧化钠溶液,待反应完全后,离心、干燥、粉碎分级,检验后包装。本发明工艺流程短,生产条件温和,即可充分利用麦芽酚生产中的废料,又可获得较高的经济回报,最终降低麦芽酚的生产成本,减少污染。有效的提升资源的利用效率,提升麦芽酚生产工艺的绿色性和可持续性。(The invention discloses a green circulating method for producing ethyl maltol, which is characterized by comprising the steps of adding water into solid waste containing basic magnesium chloride, uniformly stirring, carrying out reduced pressure distillation to remove an organic solvent, adding acid, further decoloring through a tubular filter provided with activated carbon, dropwise adding a sodium hydroxide solution with the molar concentration of 2.5-4 mol/L, after complete reaction, centrifuging, drying, crushing, grading, inspecting and packaging. The method has the advantages of short process flow and mild production conditions, can fully utilize waste materials in maltol production, can obtain higher economic return, and finally reduces the production cost of maltol and pollution. The utilization efficiency of resources is effectively improved, and the greenness and the sustainability of the maltol production process are improved.)

一种乙基麦芽酚生产的绿色循环方法

技术领域

本发明涉及麦芽酚生产技术领域，尤其涉及一种乙基麦芽酚生产的绿色循环方法。

背景技术

乙基麦芽酚，英文名:ethylmaltol，化学名称:2-乙基-3-羟基-4H-吡喃酮(2-ethyl-3-hydroxy-4H-pyrone)，分子式:C₇H₈0₃，是一种具有芬芳香气的白色针状或白色结晶粉末，作为一种香味改良剂、增香剂，应用越来越广泛。是人们所公认的一种安全、可靠、用量少、效果显著的食品添加剂。是烟草、食品、饮料、香精、果酒、日用化妆品等良好的香味增效剂，对食品的香味改善和增强具有显著效果，对甜食起着增甜作用，且能延长食品储存期。1970年，乙基麦芽酚已正式被世界卫生组织及联合国粮农组织列入食品添加剂的行列，其凭借增香效果显著、公认的安全性以及广泛的应用性等特点以较快的速度在国内外发展。

截止目前，已有十余种成熟的乙基麦芽酚合成工艺，就国内而言，大多采用全合成法即糠醛法，该法以糠醛为原料的合成路线，因为具有原料易得，生产过程简单，生产成本低，三废少，条件易达到等优点而被广泛应用。该工艺步骤为:糠醛先和格氏试剂发生反应制备乙基糠醇，已基糠醇再经过一系列氧化重排，合成得到乙基麦芽酚。采用此法生产乙基麦芽酚每天将产生大量含镁废弃物和含盐废盐酸，每生产一吨乙基麦芽酚产品，就会产生2～3吨含镁废渣。针对目前麦芽酚生产中，格氏反应、加成反应和水解反应中的产物及溶剂与固体含镁废料的分离是通过真空抽滤方法处理，而该方法主要回收液相物料，固体当废物处理，并且固体废弃物对环境也造成了较大的污染，中国专利ZL2007100171626公开了一种麦芽酚生产中废料的回收处理方法，该方法能够充分利用麦芽酚生产废料，最大限度的回收溶剂，并将废料变成有用的产品，最终以降低成本、减小污染。由该专利披露的内容可知，该专利主要改进点在于溶剂与固体废弃物的分离工艺，对分离后的固体废物只是简单的压滤、烘干、高温煅烧，最终获得所声称的固体氧化镁。而采用高温煅烧的方式，需要消耗大量的能量，成本较高。

近年来，氢氧化镁作为重要的化工产品和中间体，已在陶瓷材料、环保、医药等领域有着广泛的应用。氢氧化镁具有分解温度高、热稳定性好、无毒、无烟及抑烟等特点，可作为高性能无机阻燃剂应用于高分子材料中。尤其是高纯、超细氢氧化镁阻燃剂已成为目前国内外开发与研究的热点，又由于其具有分解温度较高、热稳定性高、无毒、无烟及具有抑烟等特点，在无机阻燃剂领域得到了较快的发展。杜振雷等公开了一种麦芽酚生产过程含镁废液制备氢氧化镁的工艺，将麦芽酚生产过程的含碱式氯化镁废液进行酸化、脱色精制处理后，采用氨法对其中的镁进行回收，生产氢氧化镁产品，所得的产品粒度可控，纯度高。但所需原料氨水成本较高，只能用于生产高纯度的试剂级、医用和电子用氢氧化镁。

发明内容

本发明针对现有乙基麦芽酚生产中固体废弃物处理存在能耗高，不经济的问题，提供了一种绿色环保，能耗低，即可充分利用麦芽酚生产中的废料，又可获得较高的经济回报，最终降低麦芽酚的生产成本，减少污染。有效的提升资源的利用效率，提升麦芽酚生产工艺的绿色性和可持续性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的技术方案如下：一种乙基麦芽酚生产的绿色循环方法，其特征在于：包括以下步骤：

a：向乙基麦芽酚生产中产生的含碱式氯化镁固体废料中加入水并搅拌均匀，其中水与含碱式氯化镁固体废料的重量比为1.8～2:1，得到含碱式氯化镁废液；

b：将含碱式氯化镁废液泵入蒸馏釜中，减压蒸馏出含碱式氯化镁废液中的有机溶剂，有机溶剂经干燥处理后供乙基麦芽酚生产系统循环使用；

c：将稀盐酸溶液加入含碱式氯化镁废液中，直至溶液的pH值为4～6，其中稀盐酸溶液的质量分数为13～15％；

d：将步骤c中得到的溶液通过过滤器，该过滤器为管式过滤器，管式过滤器中设置有活性炭；

e：将步骤d过滤后得到的溶液转入反应釜内，向反应釜内滴加的氢氧化钠溶液并缓慢搅拌，反应2h，其中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.05～1.15倍，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2.5～4mol/L；

f：将步骤e反应后的溶液转入离心机，对离心后得到的氢氧化镁滤饼进行洗涤，以除去氯化钠，之后将氢氧化镁滤饼在100-110℃下干燥，粉碎分级，检验后包装。

进一步的，步骤c中的稀盐酸溶液来自乙基麦芽酚生产中回收的废酸。

进一步的，还包括步骤g：将步骤f中得到的含氯化钠的洗涤废液经精馏、除杂处理后电解，获得氢氧化钠溶液，该氢氧化钠溶液用于步骤e中。

进一步的，步骤e中，先滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为2.5～3mol/L的氢氧化钠溶液。

通过首先滴加较高浓度的4mol/L的氢氧化钠溶液，使得溶液中快速形成结晶晶核，之后滴加2.5～3mol/L的氢氧化钠溶液，使得最终形成的氢氧化镁晶体粒度大，过滤性能好并且镁回收率高。

本发明所公开的乙基麦芽酚生产的绿色循环方法，最终镁的回收率达到93％以上，并且产品纯度达到95％以上。

本发明的优点：

(1)、通过将含碱式氯化镁固体废料制备氢氧化镁，工艺流程短，生产条件温和，即可充分利用麦芽酚生产中的废料，又可获得较高的经济回报，最终降低麦芽酚的生产成本，减少污染。有效的提升资源的利用效率，提升麦芽酚生产工艺的绿色性和可持续性。

(2)、首先将含碱式氯化镁固体废料中加水并搅拌均匀，之后减压蒸馏脱去有机溶剂，接着通过设置有活性炭的管式过滤器进一步脱色，确保氢氧化镁制品具有较好的纯度和白度。

(3)、将含碱式氯化镁固体废料回收中得到的副产物氯化钠电解，获得氢氧化钠溶液，为氢氧化钠的制取提供原料，进一步节约成本。

(4)、采用乙基麦芽酚生产中回收的废酸作为稀盐酸溶液的来源，使得化工废物得到充分利用，变废为宝，进一步节约处理固体废弃物所需的成本。

具体实施方式

实施例1

一种麦芽酚生产的绿色循环方法，其特征在于：包括以下步骤：

a：向乙基麦芽酚生产中产生的含碱式氯化镁固体废料中加入水并搅拌均匀，其中水与含碱式氯化镁固体废料的重量比为1.8:1，得到含碱式氯化镁废液；

b：将含碱式氯化镁废液泵入蒸馏釜中，减压蒸馏出含碱式氯化镁废液中的有机溶剂，有机溶剂经干燥处理后供乙基麦芽酚生产系统循环使用；

c：将稀盐酸溶液加入含碱式氯化镁废液中，直至溶液的pH值为5，其中稀盐酸溶液的质量分数为14％；

d：将步骤c中得到的溶液通过过滤器，该过滤器为管式过滤器，管式过滤器中设置有活性炭；

e：将步骤d过滤后得到的溶液转入反应釜内，向反应釜内滴加的氢氧化钠溶液并缓慢搅拌，反应2h，其中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.10倍，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为3mol/L；

f：将步骤e反应后的溶液转入离心机，对离心后得到的氢氧化镁滤饼进行洗涤，以除去氯化钠，之后将氢氧化镁滤饼在100℃下干燥，粉碎分级，检验后包装。

步骤c中的稀盐酸溶液来自乙基麦芽酚生产中回收的废酸。

还包括步骤g：将步骤f中得到的含氯化钠的洗涤废液经精馏、除杂处理后电解，获得氢氧化钠溶液，该氢氧化钠溶液用于步骤e中。

经检测，最终镁的回收率达到94.31％，并且产品纯度达到95.83％。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的区别在于步骤c中稀盐酸溶液的质量分数为13％，步骤e中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.05倍，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2.5mol/L。经检测，该实施例镁的回收率达到94.57％，并且产品纯度达到95.92％。

实施例3

与实施例2相比，本实施例的区别在于步骤c中稀盐酸溶液的质量分数为13％，步骤e中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.15倍，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为4mol/L。经检测，该实施例镁的回收率达到93.87％，并且产品纯度达到95.16％。

实施例4

与实施例3相比，本实施例的区别在于步骤c中稀盐酸溶液的质量分数为15％，步骤e中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.05倍，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2.5mol/L。经检测，该实施例镁的回收率达到94.13％，并且产品纯度达到95.72％。

实施例5

与实施例4相比，本实施例的区别在于步骤c中稀盐酸溶液的质量分数为15％，步骤e中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.15倍，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为4mol/L。经检测，该实施例镁的回收率达到93.25％，并且产品纯度达到95.07％。

实施例6

与实施例1相比，本实施例的区别在于步骤e中，先向反应釜内滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液。经检测，该实施例镁的回收率达到97.85％，并且产品纯度达到96.39％。

实施例7

与实施例6相比，本实施例的区别在于步骤e中，先向反应釜内滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为2.8mol/L的氢氧化钠溶液。经检测，该实施例镁的回收率达到98.31％，并且产品纯度达到97.05％。

实施例8

与实施例6相比，本实施例的区别在于步骤e中，先向反应釜内滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为3.0mol/L的氢氧化钠溶液。经检测，该实施例镁的回收率达到97.12％，并且产品纯度达到95.92％。

对比例1

与实施例1相比，本对比例的区别在于步骤c中稀盐酸溶液的质量分数为12％。经检测，该对比例镁的回收率达到92.18％，并且产品纯度达到91.87％。

对比例2

与实施例1相比，本对比例的区别在于步骤e中氢氧化钠溶液的摩尔浓度为2mol/L。经检测，该对比例镁的回收率达到87.21％，并且产品纯度达到96.08％。

对比例3

与实施例1相比，本对比例的区别在于步骤e中氢氧化钠溶液的摩尔浓度为5mol/L。经检测，该对比例镁的回收率达到89.75％，并且产品纯度达到92.39％。

对比例4

与实施例1相比，本对比例的区别在于步骤e中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1倍。经检测，该对比例镁的回收率达到85.90％，并且产品纯度达到95.01％。

对比例5

与实施例1相比，本对比例的区别在于步骤e中氢氧化钠溶液的加入量为理论需求量的1.2倍。经检测，该对比例镁的回收率达到93.57％，并且产品纯度达到95.23％。

对比例6

与实施例6相比，本对比例的区别在于步骤e中，先向反应釜内滴加摩尔浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液。经检测，该对比例镁的回收率达到90.69％，并且产品纯度达到93.20％。

对比例7

与实施例6相比，本对比例的区别在于步骤e中，先向反应釜内滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液。经检测，该对比例镁的回收率达到91.79％，并且产品纯度达到96.79％。

对比例8

与实施例6相比，本对比例的区别在于步骤e中，先向反应釜内滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，待反应釜内溶液变浑浊，滴加摩尔浓度为3.5mol/L的氢氧化钠溶液。经检测，该对比例镁的回收率达到92.95％，并且产品纯度达到93.54％。

通过实施例1-8可见，采用本发明申请所公开的麦芽酚生产的绿色循环方法最终镁的回收率达到93％以上，并且所得到的氢氧化镁产品纯度达到95％以上。并且，通过实施例1-5与实施例6-8的比较，显示氢氧化钠溶液滴加方式的不同，对结果有较大影响。采取先滴加较高浓度的氢氧化钠溶液，之后滴加较低浓度的氢氧化钠溶液可以显著提高镁的回收率，并且所得的氢氧化镁晶体粒度更好，氢氧化镁晶体的过滤性能也获得了提高。发明人经过分析后，认为这主要是应为先滴加较高浓度的氢氧化钠溶液，溶液中生成的氢氧化镁晶核的生成速度远大于晶核的成长速度，接着滴加较低浓度的氢氧化钠溶液，由于溶液中已经存在大量的氢氧化镁晶核，而较低浓度的氢氧化钠溶液，氢氧化镁晶核的生成速度降低，晶核的成长速度则加快，最终形成颗粒较大易沉淀和过滤的氢氧化镁结晶。更进一步的，通过对实施例6-8与对比例6的比较，当先加入的氢氧化钠溶液浓度较大时，如5mol/L时，最终结果并不理想。通过对实施例6-8与对比例7-8的比较，当第二次加入的氢氧化钠溶液的摩尔浓度较小，如2mol/L，或者较大，如3.5mol/L时，结果较差。通过实施例1-5与对比例1的比较，可以看出，当采用比本发明所要求的浓度低的盐酸溶液时，不仅镁的回收率有所下降，并且产品纯度也降低。通过比较实施例1-5与对比例2、3的比较，可以看出，当采用比本发明所要求的浓度低或者高的氢氧化钠溶液时，镁的回收率显著下降。通过比较实施例1-6与对比例4、5的比较，可以看出，氢氧化钠溶液的加入量同样影响镁的回收率和产品纯度。通过对比例1-5可见，稀盐酸的质量分数、氢氧化钠溶液的摩尔浓度和加入量均对镁的回收率和产品纯度产生影响，导致结果不理想。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。