一种制备高浓度乙酰丙酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备高浓度乙酰丙酸的方法，以糖蜜为反应原料制备乙酰丙酸，以反应生成的乙酰丙酸溶液作为反应溶液，糖蜜加入反应溶液后可迅速溶解形成一个均相的反应体系，能有效水解生成新的乙酰丙酸，进而新旧乙酰丙酸都会在同一个反应体系中生成，随着叠加反应的次数增加，乙酰丙酸的浓度也对应的增加，直接制备出高浓度（150‑190 g/L）乙酰丙酸。本发明专利技术叠加反应方法在乙酰丙酸平均产率和最终浓度方面都具有明显的优势，将为后续利用反应所得乙酰丙酸溶液开展其它工业化应用创造了条件。同时，高浓度乙酰丙酸的生产将极大的降低水解工业分离成本，对促进乙酰丙酸大规模生产和应用具有重要意义。

A method for preparing high concentration of acetylpropionic acid

The present invention provides a method for preparing high concentration of acetylpropionic acid, using molasses as the reaction material to prepare levulinic acid and reacting levulic acid solution as reaction solution. After molasses is added to the reaction solution, a homogeneous reaction system can be dissolved rapidly to form a new acetyl propionic acid and then new and old. The acetylpropionic acid is produced in the same reaction system. With the increase of the number of superimposed reactions and the increase of the concentration of acetylpropionic acid, the high concentration of acetylpropionic acid (150, 190 g/L) is prepared directly. The superposition method of the invention has obvious advantages in the average yield and final concentration of levulinic acid, which will create conditions for the further industrial application of the acetylpropionic acid solution obtained by the subsequent use of the reaction. At the same time, the production of high concentration levulinic acid will greatly reduce the cost of hydrolysis industrial separation, and is of great significance for promoting the large-scale production and application of levulinic acid.

【技术实现步骤摘要】
一种制备高浓度乙酰丙酸的方法
本专利技术涉及乙酰丙酸制备领域，具体涉及一种制备高浓度乙酰丙酸的方法。
技术介绍
随着石化资源的日益枯竭，以可再生碳水化合物资源酸催化水解制备高价值平台化合物乙酰丙酸引起了极大关注。乙酰丙酸是一种同时含羰基、α－氢和羧基的多官能团化合物，是合成各种轻化工产品的基本原料，在有机合成和工农业、医药行业上，具有广泛的使用价值，被认为是连接石油基与生物基能源的桥梁化学品。目前，各类廉价碳水化合物资源制备所得的乙酰丙酸浓度都较低。如以木质纤维素生物质为原料制备乙酰丙酸过程中，木质纤维素生物质的初始浓度一般≤200g/L。纤维素是木质纤维素生物质转化为乙酰丙酸的主要组分，通常占木质纤维素生物质的40-55%左右。以纤维素制备乙酰丙酸的理论产物为69%，而一般情况下乙酰丙酸的产率只有理论产率的50-60%左右。因此，假设反应后溶液体积变化不大，所生成的乙酰丙酸浓度相当低（<45g/L）。即使以100g/L的纯纤维素或者其结构单体葡萄糖为原料，所得乙酰丙酸浓度也还是很低（<60g/L）。一个提高反应溶液浓度的方法是提高反应物的初始浓度，但是过高的原料（如>200g/L）会造成产率的显著下降，较少被工业化采用。常规生物质水解所得到的乙酰丙酸浓度太低，所得乙酰丙酸溶液很难直接利用。稀浓度的乙酰丙酸溶液造成昂贵的分离提纯成本，是限制乙酰丙酸大规模生产和应用的一个关键问题。乙酰丙酸的一个重要特点是在酸催化水解过程中很稳定，不容易发生分解，因此，乙酰丙酸可以作为一种反应溶剂。糖蜜是制糖工业中的一种主要副产物，其总糖含量可以高达50%左右。糖蜜的主要组分是蔗糖，因此糖蜜可以作为一种制备乙酰丙酸的廉价原料。糖蜜的一个特点是易溶于水，可以与乙酰丙酸混合形成一种均相溶液，这为以乙酰丙酸溶液作为反应溶剂来催化水解糖蜜生成新的乙酰丙酸、进一步提高乙酰丙酸浓度创造了条件。
技术实现思路
本专利技术提出了一种制备高浓度(>150g/L)乙酰丙酸的方法，解决了常规生物质水解所得乙酰丙酸溶液浓度太低、反应所得乙酰丙酸溶液很难直接利用、分离提纯成本太高的问题。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种以糖蜜为原料，通过以水解所生成的乙酰丙酸溶液作为反应溶剂、通过叠加反应的方法来制备高浓度乙酰丙酸。一种制备高浓度乙酰丙酸的方法，步骤如下：（1）将糖蜜溶于水中，再加入浓硫酸，混合得到初始糖蜜溶液；（2）将步骤（1）中得到的初始糖蜜溶液置于反应罐中，升温至175-185℃下反应2-4h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到反应产物；（3）将步骤（2）得到的反应产物进行固液分离，分离出的液体倒回反应罐中，并向反应罐中补充浓硫酸和糖蜜；升温至175-185℃下反应2-4h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到第一次叠加反应产物；（4）将步骤（3）得到的第一次叠加反应产物进行固液分离，重复步骤（3）的步骤，进行叠加反应。以1L水为基准，所述步骤（1）中糖蜜的添加量为160-195g/L。以1L水为基准，所述步骤（1）中浓硫酸的添加量为19.6g/L。所述步骤（2）和步骤（3）中以2-5℃/min的速度升温至175-185℃反应2-4h。所述步骤（3）中补充浓硫酸的添加量为步骤（1）中浓硫酸量的8-12%，糖蜜的添加量与步骤（1）中糖蜜的添加量相同。所述步骤（4）中叠加反应中补充浓硫酸的添加量为步骤（1）中浓硫酸量的8-12%，糖蜜的添加量与步骤（1）中糖蜜的添加量相同。所述步骤（3）为第一次叠加反应，步骤（4）中重复n次，进行n+1次叠加反应，其中1≤n≤4。所述第一次叠加反应后叠加产物中乙酰丙酸的浓度为110-120g/L；第二次叠加反应后叠加产物中乙酰丙酸的浓度为137-155g/L；第三次叠加反应后叠加产物中乙酰丙酸的浓度为150-169g/L；第四次叠加反应后叠加产物中乙酰丙酸的浓度为165-185g/L；第五次叠加反应后叠加产物中乙酰丙酸的浓度为185-190g/L。所述的制备高浓度乙酰丙酸的方法，步骤如下：（1）将糖蜜溶于水中，再加入浓硫酸，混合得到初始糖蜜溶液；以1L水为基准，糖蜜的添加量为160-195g/L，浓硫酸的添加量为19.6g/L；（2）将步骤（1）中得到的初始糖蜜溶液置于反应罐中，以2-5℃/min的速度升温至175-185℃下反应2-4h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到反应产物；（3）将步骤（2）得到的反应产物进行固液分离，分离出的液体倒回反应罐中，并向反应罐中补充浓硫酸和糖蜜；补充浓硫酸的添加量为步骤（1）中浓硫酸量的8-12%，糖蜜的添加量与步骤（1）中糖蜜的添加量相同，以2-5℃/min的速度升温至175-185℃下反应2-4h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到第一次叠加反应产物；（4）将步骤（3）得到的第一次叠加反应产物进行固液分离，重复步骤（3）的步骤，进行叠加反应。本专利技术的有益效果是：以糖蜜为反应原料，制备乙酰丙酸，乙酰丙酸在酸性溶液中很稳定，不易发生分解，可以用来作为糖蜜酸催化水解的溶剂。以反应生成的乙酰丙酸溶液作为反应溶液，糖蜜加入后可迅速溶解于反应溶液中形成一个均相的反应体系，能有效水解生成新的乙酰丙酸，进而新旧乙酰丙酸都会在同一个反应体系中生成，随着叠加反应的次数增加，乙酰丙酸的浓度也对应的增加，直接制备出高浓度（150-190g/L）乙酰丙酸，在每次反应结束后，大部分溶剂水和大部分（90%）催化剂硫酸可以重复使用，极大的降低了间歇反应过程中水和硫酸的消耗量；与提高初始反应物（糖蜜）浓度的方法相比（见表1），此叠加反应方法在乙酰丙酸平均产率和最终浓度方面都具有明显的优势；将为后续利用反应所得乙酰丙酸溶液开展其它工业化应用创造了条件。同时，高浓度乙酰丙酸的生产将极大的降低水解工业分离成本，对促进乙酰丙酸大规模生产和应用具有重要意义。假设以常规方法得到了1立方米（或者1000L）40g/L的乙酰丙酸溶液为例，如果采用浓缩方法分离提纯得到浓度为180g/L的乙酰丙酸，就需要多蒸发778L的溶剂水，也就是比本专利技术多消耗778L水的能耗（占总溶液体积的78%左右），水的汽化热为2260千焦/千克，蒸发778L水所需蒸发能量为1.78×106千焦，这个能耗是很大的。同时，与常规技术相比，本专利技术反应体系中极少需要补充溶剂水，极大的降低了反应过程中水的用量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1以糖蜜为原料，通过叠加反应制得高浓度（高达180g/L）的乙酰丙酸，步骤可参考图1，具体如下：（1）配制184g/L的糖蜜溶液，并在该溶液中加入浓硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于步骤如下：（1）将糖蜜溶于水中，再加入浓硫酸，混合得到初始糖蜜溶液；（2）将步骤（1）中得到的初始糖蜜溶液置于反应罐中，升温至175‑185 ℃下反应2‑4 h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到反应产物；（3）将步骤（2）得到的反应产物进行固液分离，分离出的液体倒回反应罐中，并向反应罐中补充浓硫酸和糖蜜；升温至175‑185 ℃下反应2‑4 h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到第一次叠加反应产物；（4）将步骤（3）得到的第一次叠加反应产物进行固液分离，重复步骤（3）的步骤，进行叠加反应。

【技术特征摘要】
1.一种制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于步骤如下：（1）将糖蜜溶于水中，再加入浓硫酸，混合得到初始糖蜜溶液；（2）将步骤（1）中得到的初始糖蜜溶液置于反应罐中，升温至175-185℃下反应2-4h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到反应产物；（3）将步骤（2）得到的反应产物进行固液分离，分离出的液体倒回反应罐中，并向反应罐中补充浓硫酸和糖蜜；升温至175-185℃下反应2-4h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到第一次叠加反应产物；（4）将步骤（3）得到的第一次叠加反应产物进行固液分离，重复步骤（3）的步骤，进行叠加反应。2.根据权利要求1所述的制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于：以1L水为基准，所述步骤（1）中糖蜜的添加量为160-195g/L。3.根据权利要求1所述的制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于：以1L水为基准，所述步骤（1）中浓硫酸的添加量为19.6g/L。4.根据权利要求1所述的制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（3）中以2-5℃/min的速度升温至175-185℃反应2-4h。5.根据权利要求1所述的制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述步骤（3）中补充浓硫酸的添加量为步骤（1）中浓硫酸量的8-12%，糖蜜的添加量与步骤（1）中糖蜜的添加量相同。6.根据权利要求1所述的制备高浓度乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述步骤（4）中叠加反应中补充浓硫酸的添加量为步骤（1）中浓硫酸量的8-12%，糖蜜的添加量与步骤（1）中糖蜜的添加量相同。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：康世民，周乃富，刘日波，徐勇军，何桂琛，罗成明，李见文，苏星文，李泰杰，李志林，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44