一种秸秆制备糠醛和5-羟甲基糠醛的方法技术

本发明专利技术公开了一种秸秆制备糠醛和5

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法


[0001]本专利技术涉及一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法。

技术介绍

[0002]传统石油化工行业为人类衣食住行和工业生产的各个领域提供了丰富的石油基产品，在改善人们生活的同时，产生了大量的温室气体并引起环境的严重污染。糠醛和5
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羟甲基糠醛是重要的生物基平台化合物，其中糠醛是制备多种药物和工业产品的原料，而5
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羟甲基糠醛通过进一步氧化制备2,5
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呋喃二甲酸用于合成聚酯类可降解材料。秸秆具有资源丰富和可再生的特点是制备生物基平台化合物的理想原料。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，具有天然的抗降解屏障。半纤维素和木质素形成的碳水化合物复合物将结晶纤维素紧紧包裹，限制了秸秆的高效水解和转化。
[0003]熔盐水合物能溶解纤维素，在熔盐水合物中添加硫酸和盐酸等无机酸催化剂能促进木质纤维素类生物质中纤维素和半纤维素的溶解和降解，然而无机酸的添加会腐蚀设备和污染环境。半纤维素在酸性条件下很容易发生降解产生糠醛，纤维素由于结晶度高，水解条件苛刻，水相体系合成的5
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羟甲基糠醛容易转化为乙酰丙酸，利用熔盐水溶液
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有机溶剂组成的双相体系不仅能解构纤维素结晶结构还能避免5
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羟甲基糠醛的进一步降解。目前，利用秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛存在产物得率低、选择性差、副产物多、产物分离困难等问题。亟需开发一种利用秸秆高效、绿色制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：提供一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法，解决秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛存在产物得率低、选择性差、副产物多、产物分离困难等问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法，它包括如下步骤：（1）将粉碎的秸秆、熔盐水合物、有机酸和金属氯化物等加入到反应釜中，搅拌均匀后加热进行一次反应，固液分离后得到富含糖的溶液和富含木质素的固体残渣；（2）将富含糖的溶液和有机溶剂混合后加入到反应釜中加热二次反应，得到富含糠醛和5
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羟甲基糠醛的二次反应液；（3）在冷却后的二次反应液中加入吸附树脂进行吸附分离，固液分离后回收树脂进行脱附处理得到糠醛和5
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羟甲基糠醛，滤液进行减压蒸馏回收有机溶剂后可作为一次反应的溶剂进行循环利用。
[0006]其中，所述的熔盐水合物是ZnCl2、LiBr、LiCl的水溶液中的一种或者两种以上的混合物；熔盐水合物的浓度为60%~65%（W/W）。
[0007]其中，有机酸为甲酸、乙酸、乙酰丙酸中的一种。
[0008]其中，金属氯化物为AlCl3、FeCl3、CuCl2中的一种或者两种以上的混合物。
[0009]其中，秸秆与熔盐水合物的比是1:20（W/V），秸秆与有机酸的比是1:1~1:2（W/V），
秸秆与金属氯化物的比是5:1~10:1。
[0010]其中，一次反应温度为110~140
o
C，反应时间为0.5~2h。
[0011]其中，所用的有机溶剂为丙酮、丁醇、乙醇中的一种。
[0012]其中，二次反应温度为150~180
o
C，反应时间为0.5~2h。
[0013]其中，所用的吸附树脂为超高交联吸附树脂。
[0014]本专利技术的技术效果为：1、秸秆经过一次反应后，纤维素与半纤维素组分降解为可溶性的糖，而木质素组分能够回收，避免其在高温条件下发生降解，影响后续糠醛和5
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羟甲基糠醛的吸附分离。
[0015]2、在一次反应液中加入有机溶剂进行二次反应，能避免糠醛和5
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羟甲基糠醛的进一步降解，减少副产物的生成，提高产物得率。
[0016]3、采用吸附树脂对糠醛和5
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羟甲基糠醛进行分离，二次反应液经过减压蒸馏回收有机溶剂能回收利用，避免废水的产生，实现了溶剂的循环利用，降低了生产成本。
[0017]4、本专利技术的秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛方法具有产物得率高、副产物少、产物分离简单、溶剂可循环利用等优点。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0019]实施例1：将1g粉碎的小麦秸秆、20mL LiBr 水溶液(60%，W/W)、1mL甲酸和0.1g AlCl3加入到反应釜中，搅拌均匀后加热至140
o
C进行一次反应，反应时间为0.5h，固液分离后得到富含糖的溶液和富含木质素的固体残渣；将富含糖的溶液和丁醇按照1:1混合后加入到反应釜中，加热至180 o
C进行二次反应，反应时间为1.5h，得到富含糠醛和5
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羟甲基糠醛的二次反应液，反应液冷却后加入吸附树脂进行吸附分离，固液分离后回收树脂进行脱附处理得到糠醛和5
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羟甲基糠醛，滤液进行减压蒸馏回收有机溶剂后作为一次反应的溶剂进行循环利用。
[0020]经计算，糠醛和5
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羟甲基糠醛收率分别为65%和42%。
[0021]实施例2：将1g粉碎的玉米秸秆、20mL LiBr 水溶液(62%，W/W)、2mL乙酸和0.2g FeCl3加入到反应釜中，搅拌均匀后加热至110
o
C进行一次反应，反应时间为2h，固液分离后得到富含糖的溶液和富含木质素的固体残渣；将富含糖的溶液和丁醇按照1:1混合后加入到反应釜中加热至170
o
C进行二次反应，反应时间为0.5h，得到富含糠醛和5
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羟甲基糠醛的二次反应液，反应液冷却后加入吸附树脂进行吸附分离，固液分离后回收树脂进行脱附处理得到糠醛和5
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羟甲基糠醛，滤液进行减压蒸馏回收有机溶剂后作为一次反应的溶剂进行循环利用。
[0022]经计算，糠醛和5
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羟甲基糠醛收率分别为55%和23%。
[0023]实施例3：将1g粉碎的水稻秸秆、20mL LiCl水溶液(65%，W/W)、1.5mL甲酸和0.167g CuCl2加入到反应釜中，搅拌均匀后加热至130
o
C进行一次反应，反应时间为0.5h，进行固液分离后得到富含糖的溶液和富含木质素的固体残渣；将富含糖的溶液和丙酮按照1:1混合后加入到反应釜中加热至150
o
C进行二次反应，反应时间为2h，得到富含糠醛和5
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羟甲基糠醛的二次反应液，反应液冷却后加入吸附树脂进行吸附分离，固液分离后回收树脂进行脱附处理得到糠醛和5
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羟甲基糠醛，滤液进行减压蒸馏回收有机溶剂后作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法，其特征在于它包括如下步骤：（1）将粉碎的秸秆、熔盐水合物、有机酸和金属氯化物加入到反应釜中，搅拌均匀后加热进行一次反应，固液分离后得到富含糖的溶液和富含木质素的固体残渣；（2）将富含糖的溶液和有机溶剂混合后加入到反应釜中加热二次反应，得到富含糠醛和5
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羟甲基糠醛的二次反应液；（3）在冷却后的二次反应液中，加入吸附树脂进行吸附分离，固液分离后回收树脂进行脱附处理得到糠醛和5
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羟甲基糠醛，滤液进行减压蒸馏回收有机溶剂后作为一次反应的溶剂进行循环利用。2.根据权利要求1所述的一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的熔盐水合物是ZnCl2、LiBr、LiCl的水溶液中的一种或者两种以上的混合物；熔盐水合物的浓度为60%~65%（W/W）。3.根据权利要求1所述的一种秸秆制备糠醛和5
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羟甲基糠醛的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的有机酸为甲酸、乙酸、乙酰丙酸中的一种。4.根据权利要求1所述的一种秸秆制备糠醛和5
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，黎海龙，张海荣，熊莲，陈雪芳，
申请(专利权)人：盱眙凹土能源环保材料研发中心，
类型：发明
国别省市：