本发明专利技术提供了一种催化转化芒草制备二元醇的方法。该方法包括芒草的预处理和预处理后的芒草催化转化制备二元醇的过程。与现有技术相比，本发明专利技术采用的原料为自然界丰富的芒草，存在储量丰富、不与人争粮争地等优点。同时芒草预处理操作简单、可实现溶剂的重复使用、经济实用。另外，经过预处理后的芒草能够有效的催化转化为二元醇，与未处理的芒草相比，二元醇的收率有显著提高。本发明专利技术实现了芒草高选择性、高效的制备二元醇，具有重要的经济价值，存在潜在的工业化前景。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了。该方法包括芒草的预处理和预处理后的芒草催化转化制备二元醇的过程。与现有技术相比，本专利技术采用的原料为自然界丰富的芒草，存在储量丰富、不与人争粮争地等优点。同时芒草预处理操作简单、可实现溶剂的重复使用、经济实用。另外，经过预处理后的芒草能够有效的催化转化为二元醇，与未处理的芒草相比，二元醇的收率有显著提高。本专利技术实现了芒草高选择性、高效的制备二元醇，具有重要的经济价值，存在潜在的工业化前景。【专利说明】
本专利技术涉及生物能源开发
，尤其涉及一种催化转化芒草制备二元醇的方 法。
技术介绍
乙二醇、丙二醇等低二元醇是重要的能源液体燃料，也是非常重要的聚酯合成原 料，例如，用于聚对苯二甲酸乙二酯（PET)，聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)，还可以用作防冻 剂、润滑剂、增塑剂、表面活性剂等，是用途广泛的有机化工原料。 利用具有可再生性的生物质制备乙二醇，可以减少人类对化石能源物质的依赖， 有利于实现环境友好和经济可持续发展。目前，通过水热条件下催化剂的调变可实现纤维 素一步催化转化到乙二醇（文献 1 :Direct catalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using nickel-promoted tungsten carbide catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8510-8513 ;文献2 :Transition metal-tungsten bimetallic catalysts for the conversion of cellulose into ethylene glycol， ChemSusChem2010,3,63-66 ; 文献3 :CN101735014A，一种多羟基化合物制乙二醇的方法；文献4 :CN102190562A，一种多 羟基化合物制乙二醇的方法）。该方法以钨基催化剂和加氢催化剂组成的混合催化剂对纤 维素进行催化转化，从而获得60-75%的乙二醇。 芒草是一种重要的经济作物，其分布几乎贯穿了中国整个气候带，具产量大、矿 物质含量低，co 2净效应为零，无有害气体释放，耐寒抗旱，对水、肥依赖小，收割处理容易， 并有助于保持水土等优点，其被认为是第二代能源作物中的佼佼者(文献5 :MiSCanthUS:a fast-growing crop for biofuels and chemicals production, Biofuels,Bioproducts and Biorefining，2012, 6 (5)，580 - 598)。 复杂生物质中不仅含有纤维素还含有半纤维素、木质素、矿物盐、生物脂、蛋 白等杂质，其严重影响生物质中纤维素和半纤维素的催化转化，适当的预处理能够有 效的提高纤维质原料的可及度，提高二元醇的收率(文献6 :catalytic hydrogenation of corn stalk to ethylene glycol andl,2-propylene glycol, Ind. Eng. Chem. Res. 2011，50, 6601 - 6608)。不仅如此，有效地预处理方法能够减少杂质对催化剂的毒副作 用，提高催化反应中催化剂的稳定性。 预处理是实现生物质转化的先决步骤，在生物质发酵制备乙醇的过程中发展了众 多的予页处理方法（文献7 :Pretreatment of Miscanthus x giganteus using the ethanol organosolv process for ethanol production, Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 8328 - 8334; 文献 8 :Effect of autohydrolysis of Miscanthus x giganteus on lignin structure and organosolv delignification, Bioresource Technology，2010, 101，9321 - 9329;文 献9 :Effects of process severity on the chemical structure of Miscanthus ethanol organosolv lignin，Polymer Degradation and Stability，2010, 95, 997-1003)，但这些预 处理方法主要针对的是低温的酶解过程。如何挑选适合的预处理方法来实现高温水热催化 转化生物质仍是一个亟待解决的问题。 本专利技术提供的一种芒草催化转化制备二元醇方法，该方法能够显著降低芒草中杂 质的含量，减少反应过程中副产物的生成，催化剂的稳定性和使用寿命得到明显提高，该方 法具有操作简单、溶剂可回收、催化剂稳定性高、反应效率高等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。该方法具有操作简 单、实现溶剂的多次使用、经济实用、生产二元醇效率高、能耗低等优点。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术步骤为： (1).芒草的预处理：将收集的芒草粉碎，与溶剂混合，于密闭容器中20-250° C下 处理0. 5-72小时，而后过滤、清水洗涤得到预处理的芒草； (2).芒草催化转化制备二元醇：将处理后的芒草、催化剂和水填充到反应器中， 采用氢气置换空气，填充氢气到3-7MPa，反应温度为180-275° C，反应时间为10-600min。 步骤（1)中的所述的粉碎方式可为搓揉式、撞击式或相同作用的粉碎装置进行粉 碎，粉碎后芒草颗粒粒径小于等于3_。 步骤⑴中所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、四氢呋喃、水、氨水、氢氧化钠溶 液、氢氧化钾溶液中的一种或两种以上混合； 碱性溶质氨、氢氧化钠、氢氧化钾在溶液中的质量含量为0. 1%-50%，氢氧化钠溶 液、氢氧化钾溶液采用的溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、四氢呋喃、水中的一种或两种以上 混合。 步骤⑴中的所述的溶剂与芒草的质量比例为200 :1到1 :10。 步骤（1)中的所述的预处理温度优选为70-170° C ; 预处理过程搅拌速度为0-1000rpm。 步骤（2)中的所述的预处理过的芒草用于催化转化制备二元醇；步骤（2)中的所 述的催化反应过程在高压反应釜中进行，优选初始氢气反应压力为5-6MPa，优选反应温度 为235-250° C，优选反应时间为30-240min。 步骤（2)中的所述的催化反应过程中所采用的催化剂为钨的氧化物、和钌或镍组 成的复合催化剂； 催化剂中钨的氧化物为非负载型或负载型， 钨的氧化物为氧化钨、钨酸、钨青铜粉末中的一种或二种以上，负载在载体上的钨 的不同氧化物的质量含量为5-80%，载体可以为氧化铝、氧化锆、氧化铈、二氧化钛、分子筛、 活性炭、介孔炭中的一种或二种以上； 钌为负载型钌催化剂，镍为骨架镍催化剂或为负载型镍催化剂，催化剂的载体为 水热稳定性好的氧化铈、二氧化钛、分子筛、活性炭、介孔炭中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种催化转化芒草制备二元醇的方法，该方法包括以下步骤：(1).芒草的预处理：将收集的芒草粉碎，与溶剂混合，于密闭容器中20‑250°C下处理0.5‑72小时，而后过滤、清水洗涤得到预处理的芒草；(2).芒草催化转化制备二元醇：将处理后的芒草、催化剂和水填充到反应器中，采用氢气置换空气，填充氢气到3‑7MPa，反应温度为180‑275°C，反应时间为10‑600min。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，庞纪峰，郑明远，姜宇，王爱琴，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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