137糠醛的生产及应用江俊芳（盐城生物工程高等职业技术学校，江苏盐城 224051）摘要：糠醛是一种重要的化工产品，具有广阔的应用前景。
本文介绍了糠醛的性质、生产工艺及应用，并对糠醛的发展提出合理的建议。
关键词：糠醛；生产；应用；发展糠醛是以多缩戊糖的纤维为主要原料而制成的重要化工产品，玉米芯、葵花籽壳、棉籽壳、麦杆、高梁杆、甘蔗渣、油茶壳等都是生产糠醛的好原料，其中玉米芯含多缩戊糖最高[1]。
由于国际上石油价格飞涨，从玉米芯等中提炼糠醛显示出优势。
目前中国占世界糠醛总产量65%左右。
1 糠醛的性质糠醛又名呋喃甲醛，一种杂环有机化合物，结构式为，是无色或琥珀色透明油状液体，具有类似杏仁的特殊香味。
糠醛的相对密度为1.1598（20℃），沸点161.7 ℃，室温下微溶于水，能与酒精、丙酮、乙醚、苯等混溶，易与蒸汽一同挥发。
在酸性或铁离子催化下易被空气氧化，颜色逐渐变深，由黄色到棕色再变为暗褐色[2]。
对某些金属有腐蚀作用，对铝无腐蚀，对铜略有腐蚀。
糠醛还能引起局部麻醉，对皮肤有刺激性。
在酸作用下与苯胺作用显红色，可用来检测糠醛。
糠醛具有一般醛基的性质，而且是不含α氢原子的醛，其化学性质与甲苯或甲醛相似。
2 糠醛的生产工艺糠醛是利用玉米芯和作物秸秆为原料，在酸催化剂的作用下，利用蒸汽进行蒸煮，首先得到糠醛含量8-10%的原液，原液经过蒸馏得到糠醛含量90%的毛醛，毛醛进行精制得到糠醛含量98.5%以上的产品。
其形成原理[1]如下：目前世界上生产糠醛的方法主要分为一步法和二步法[3]。
2.1 一步法一步法主要有硫酸法、改良硫酸法、醋酸法、盐酸法、无机盐法。
2.1.1 硫酸法硫酸法是经典的生产糠醛的方法，它用3% ~6%的稀硫酸作催化剂，将原料与催化剂在加压下蒸煮，用高压或过热蒸汽带出反应物，经分馏后得到糠醛成品,该法采用间歇操作，能耗高，副产品回收率低，成本高。
2.1.2 改良硫酸法[5]改良硫酸法是在硫酸配稀时加入普通过磷酸钙，目的是使废渣变为有机复合肥料，减轻污染，其生产条件及出醛率均与硫酸法相同。
2.1.3 醋酸法醋酸法是用糠醛生产过程中的副产品醋酸为催化剂，在高温高压下生产糠醛,该法生产的糠醛纯度高，该法采用连续操作，投资少，腐蚀性小，这种方法应是大力推广的方法。
2.1.4 盐酸法盐酸法是在常压下用盐酸作催化剂，水解制糠醛的方法，原料利用率高，产品收率高，质量好，但工艺流程较长，操作控制系统复杂，生产投资大，腐蚀性较为严重。
2.1.5 无机盐法无机盐法是将催化剂改为重过磷酸钙，也称重过磷酸钙法。
特点是出醛率比硫酸法高，腐蚀小，水解锅为固定床，间歇操作，设备利用率低，现时能副产中性有机复合磷肥。
但无机盐催化活性较低，生产周期较长。
2009年第10期2009年10月化学工程与装备Chemical Engineering & Equipment138江俊芳：糠醛的生产及应用一步法因其设备投资少，操作简单，在糠醛工业中得到了广泛应用。
但制得的糠醛收率低，最高可达60%，并产生大量的废渣。
目前我国糠醛生产公司95%以上采用硫酸催化法，少数公司使用盐酸催化法。
2.2 二步法此法的基本出发点是充分利用原料，使戊糖转化为糠醛，六糖转化为葡萄糖或其它产物。
该法分为戊糖液浓缩再脱水法和木材水解公司副产糠醛法。
前者是先初步水解提取戊糠液，再进一步水解得其它产品。
后者是木材水解公司在增浓及提纯水解液的过程中，将蒸汽冷凝制糠醛的方法。
两步法工艺较为复杂，设备投资高，但糠醛收率可达70%以上，经济效益显著提高。
随着糠醛工业的发展，以及原料综合利用要求的提高，发展两步法糠醛生产工艺，分离原料中的纤维素和半纤维素并分别加以利用，是糠醛工业的必然发展趋势。
3 糠醛的应用3.1 食品方面的应用糠醛可直接用作防腐剂，氧化生成的糠酸和还原生成的糠醇也可用作防腐剂，同时它们都是合成高级防腐剂的原料，如糠醛制得的木糖醇，把它添加在口香糖、糖果、糖麦片中可防踽齿。
3.2 农药方面的应用糠醛可用于农药的生产。
由于它较易分解，很少有农药残毒问题。
以糖醛为原料生产的农药可有数十种。
糠醛氧化制顺丁烯二酸或顺酐，酯化后用P2S5，和甲醇作用，制成马拉松，它是杀虫杀螨剂，能杀灭水稻叶蝉、棉蚜、果树介壳虫等；糠醛还可合成抗螟磷，它是很好的水稻杀虫剂；糠醇与二乙基硫代磷酰氯缩合后用Na0H脱除HCl，可得到糠磷250杀虫剂；糠醛加氯制糠氯酸，再用浓硫酸脱水得到糠氯酸酐；糠醛反应生成呋喃，氯与呋喃起取代反应，得到呋喃氯，可作杀虫剂，熏蒸剂[5]。
3.3 医药方面的应用利用糠醛生产的医药达数百种之多。
用硝酸和醋酸酐处理糠醛，可得到中间产物5--硝基糠醛二醋酸酯，它可合成许多硝基呋喃制剂，如抗菌剂---呋喃唑酮(痢特灵)，呋喃西林、呋喃丹；糠醛可合成呋喃抗癌药---糠醛三乙酸酯；麻醉剂---呋卡因；消炎剂长效磺胺、磺胺嘧啶、呋喃噻唑[5]。
3.4 有机化工原料方面的应用糠醛结构中含有二个双键，一个醚键，一个醛基，可以通过氧化得到许多产品。
如顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、糠氯酸和糠醇等；糠醛加氢可得糠醇、四氢糠醇、四氢呋喃等，再通过各种反应，制得大量衍生物；糠醛及呋喃衍生物与四氟化肼(N2F4)作用，可制得很多品种的火箭发射药；糠醛在制取杂环化合物方面前景广阔。
杂环化合物的自然资源不足，可利用糠醛合成吡咯、噻吩、吡啶、哌啶和呋喃等物质[5]。
3.5 溶剂方面的应用糠醛具有共轭双键，用作精制润滑油，松香，植物油和提取石油裂解气中C4馏分中丁二烯的选择性溶剂，也可用它从鱼肝油中提制维生素A。
利用糠醛精炼石油产品，具有很大优点，精炼率高，糠醛损耗少，操作比较安全，精炼设备简单，不需用特种材料，经济效果好。
四氢呋喃被称为“溶剂之王”，它对天然树脂和合成树脂有很好的溶解性，特别对于聚乙烯树脂和聚氯乙烯树脂具有很好的溶解能力，溶解速度快，能在树脂表面及内部迅速扩散渗透，能与水和其它溶剂混合。
四氢呋喃易溶于水、醇、酮、乙醚、酯类、脂肪酸、氯烃、芳烃等，是溶解范围很广的一种溶剂。
3.6 合成树脂方面的应用用糠醛合成的呋喃树脂产品具有良好的耐腐蚀性与热稳定性，可抵抗多种浓度的酸碱盐类和有机溶剂的作用，也是很好的防腐涂料。
呋喃树脂为铸造工业的粘接剂，它硬化速度快，砂芯强度高，生产机械化，自动化，可大大提高生产率。
呋喃树脂可作呋喃环氧玻璃钢，它可提高耐温性和耐化学性，又降低了树脂成本，而且硬化时间缓慢，给施工带来了方便。
还可用糠醛代替甲醛生产酚醛树脂，因为糠醛不含水，保管与运输较甲醛方便，树脂产率高，能节约苯酚，生产的树脂机械物理性能较好，成本较低，也避免了甲醛的气味及带来的污染[5]。
4 糠醛生产发展的建议[6]糠醛的应用十分广泛，国际市场需求量很大，具有换汇成本低、经营利润高的优点，具有很好的发展前景。
今后的研究重点应该放在以下几方面。
4.1 充分利用原材料玉米芯进行预处理，在拌酸前先经横向辊压，可增加装锅密度30%-40%，缩短水解时间20% -30%，出醛率提高16%。
在拌酸前用低频声波处理(100 Hz)，出醛率相对提高40%。
拌酸前先用二次蒸汽间接加热，在流动中用稀酸喷淋，破坏表面气膜，进而完成拌酸，这样可使拌酸更加均匀，又可139江俊芳：糠醛的生产及应用降低釜内的树脂化反应。
4.2 进一步优化生产工艺经过多年的发展,我国的糠醛生产工艺已相当成熟，但设备和工艺控制落后。
目前有必要加大力度，组织力量运用先进的技术、设备不断的进行改造、优化工艺，来达到降低生产成本、提高产品质量的目的。
4.3 努力减少环境污染糠醛生产过程产生的“三废”污染问题，极大的限制了糠醛产业的发展；因此应高度重视，加强环保预防措施，采用先进技术实现生产过程的废物利用。
糠醛废渣可以用来生产丙烯酸、活性炭、山梨醇以及乙醇等，废渣还可以作为锅炉的燃料，生产蒸汽，用到糠醛生产中；而糠醛的废水中含有大量的乙酸，将糠醛废水与碱性物质中和，使废水中的有机酸与碱反应生成盐，经沉淀分离去除杂质，所得废水液的PH值控制在6-9之间；还可利用糠醛生产中水解锅排出醛汽的余热去蒸发废水，使废水液浓缩，排出的浓缩液送锅炉焚烧，或经已知精制设备制成成品醋酸或醋酸盐。
不但回收了重要的化工原料醋酸或醋酸盐，而且还解决了困扰糠醛企业的环保难题，同时实现了废水回收利用，达到了生产废水零排放的目的[7]。
既增加经济效益，又降低污水的COD值。
4.4 深度开发和应用产品糠醛分子结构中具有呋喃环和醛基，化学性质活泼，可进行多种化学反应，制得众多衍生物。
我国糠醛深加工多为生产呋喃树脂和糠醇，世界糠醛产量的2/3用于生产衍生物。
因此，我国应进一步加强糠醛下游产品的深度开发和应用。
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