一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法技术

本发明专利技术公开一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法，属于糠醛渣的再利用技术领域，以工业废弃物

【技术实现步骤摘要】
一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法


[0001]本专利技术属于糠醛渣的再利用领域，具体涉及一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法。

技术介绍

[0002]山梨糖醇简称山梨醇，甘露糖醇简称甘露醇，化学式都为C6H
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O6，且互为同分异构体的己糖醇，用途广泛，它们都可用来制表面活性剂、粘合剂、增塑剂及做食品添加剂。此外，山梨醇也大量用于牙膏、化妆品、烟草等行业；甘露醇可用来生产眼压、脑压降压剂和合成抗癌药等价值更高。化学结构所示：成抗癌药等价值更高。化学结构所示：目前用于合成山梨醇与甘露醇的方法和问题主要有:氢化法、电化学法和发酵法。其中氢化法是目前最常用的生产方法，以蔗糖、淀粉、葡萄糖等为原料通过氢化反应得到。氢化法为最环保、经济的工业模式，如何进一步节能减排，降低生产成本，选择廉价原材料、工艺路线，依然是行业迫切解决的难题。
[0003]目前大多数加氢催化剂选择性不高，副产物较多，焦化严重，且原料转化率普遍较低，开发新型催化剂尤为重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇（山梨醇和甘露醇）的方法，本专利技术提供的方法使用原材料为工业废弃物
‑
糠醛渣（主要成分纤维素），使用Ni
‑
Pd/ZSM
‑
5酸性加氢催化剂，实现环境友好、清洁生产的要求；该方法原材料几乎
‘
零
’
成本，操作简单且催化剂可以循环套用；该反应实现了纤维素水解为葡萄糖，葡萄糖加氢生成山梨醇和甘露醇的同步进行，改善了操作环境，降低了成产成本，提高了产品收率和质量。
[0005]其化学反应方程式如下：本专利技术提供了一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇（山梨醇和甘露醇）的方法，包括：
1. 负载型催化剂（3 wt %Ni
‑
1.5 wt %Pd/ZSM
‑
5）的制备将粒径30
‑
60目的分子筛ZSM
‑
5，浸渍于硝酸镍、氯化钯水溶液中，常温浸渍13～15小时，在90～100℃干燥，于550℃空气流中焙烧400min得到镍、钯金属负载微孔分子筛催化剂前驱体，其中Ni为ZSM
‑
5质量的3%，Pd为ZSM
‑
5质量的1.5%。在固定床反应器中，放入镍、钯金属负载微孔分子筛催化剂前驱体，向固定床反应器中通入氢气，在400℃，氢气流速2000mL/h条件下，还原4小时，再通氮气排尽氢气，降至室温，即得。
[0006]2. 工艺制备方法（1）将糠醛渣、水和催化剂加入氢化釜中，氢化釜内用氮气置换及试漏OK后，排放至常压；（2）釜内充入氢气，直至达到工艺压力下限值；（3）搅拌升温至210
‑
240℃，进行水解和氢化反应（反应温度升高则压力增高，但同时氢气消耗，到设定温度时，压力小于工艺压力下限值）；（4）维持反应温度恒定，当压力低于工艺压力下限时，向釜内补入氢气，直至达到工艺压力上限值；当降压速度≤0.05MPa/h，视为反应结束，其中，工艺压力（即氢化釜内的釜压）范围为3
‑
8MPa；（5）将氢化釜降温至20
‑
30℃后，泄压至常压状态；（6）将反应液进行负压过滤，得滤渣和滤液；滤液进行浓缩脱水后得到目标产品；滤渣中主要为催化剂、纤维素残余等，返回步骤（1）进行重复使用。
[0007]进一步地，步骤（3）中，反应温度优选为215
‑
235℃，最优选为220
‑
230℃。
[0008]进一步地，步骤（4）中，工艺压力范围优选为4
‑
7 MPa，最优选为5
‑
6 MPa。
[0009]进一步地，步骤（1）中，水量为原料糠醛渣重量的1
‑
8倍，优选为3
‑
6倍，更优选为4
‑
5倍。
[0010]进一步地，步骤（1）中，催化剂为原料糠醛渣重量的2%
‑
7%，优选为3%
‑
6%，更优选为4%
‑
5%。
[0011]与现有技术相比，本专利技术利用废弃物糠醛渣、负载型Ni
‑
Pd/ZSM
‑
5催化剂进行水解耦合氢化反应工艺主要有以下特点: （1）利用糠醛渣，变废为宝，节能减排，提高经济效益。
[0012](2)使用负载型Ni
‑
Pd/ZSM
‑
5催化剂，实现环境友好、清洁生产；(3)催化剂便于回收，可以循环套用，降低成产成本；(4)实现水解与氢化反应
‘
一锅法
’
，更易完成催化剂与反应液的分离。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0014]实现本方法的主要流程示意简图如图1所示。以下结合实施例对本专利技术进行详细描述。
[0015]实施例中负载型催化剂（3 wt %Ni
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1.5 wt %Pd/ZSM
‑
5）的制备过程如下：将粒径60目的分子筛ZSM
‑
5，浸渍于硝酸镍、氯化钯水溶液中，常温浸渍15小时，在
100℃干燥，于550℃空气流中焙烧400min得到镍、钯金属负载微孔分子筛催化剂前驱体，其中Ni为ZSM
‑
5质量的3%，Pd为ZSM
‑
5质量的1.5%。在固定床反应器中，放入镍、钯金属负载微孔分子筛催化剂前驱体，向固定床反应器中通入氢气，在400℃，氢气流速2000mL/h条件下，还原4小时，再通氮气排尽氢气，降至室温，即得。
[0016]实施例1一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法，过程如下：（1）将糠醛渣50g加入氢化釜中，再加入糠醛渣4倍重量的水，糠醛渣重量4%的3%Ni
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1.5%Pd/ZSM
‑
5催化剂；釜内用氮气置换三次及试漏OK后，排放至常压；（2）釜内充入氢气，达到工艺压力下限值5MPa；（3）搅拌升温，进行水解和氢化反应。反应温度升高则压力增高，但同时氢气消耗，到设定温度220℃时，压力小于工艺压力下限值5MPa；（4）恒定反应温度220℃，向釜内补入氢气，达到工艺压力上限值6MPa；（5）当压力低于工艺压力下限5MPa时，重复步骤（4）；（5）当降压速度≤0.05MPa/h，视为反应结束；（6）将氢化釜降温至20
‑
30℃后，泄压至常压状态；（7）将反应液进行负压过滤，得滤渣和滤液；滤液进行浓缩脱水后得到目标产品35g，单耗：1.42（单耗比=原料质量
÷
目标产品质量），通过高效液相色谱仪进行含量检测：山梨醇85.2%，甘露醇14.0%；滤渣中主要为催化剂、纤维素残余等，返回步骤（1）进行重复使用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法，其特征在于，过程如下：（1）将糠醛渣、水和催化剂加入氢化釜中，氢化釜内用氮气置换及试漏后，排放至常压；（2）釜内充入氢气，直至达到工艺压力下限值；（3）搅拌升温至210
‑
240℃，进行水解和氢化反应；（4）维持反应温度恒定，当压力低于工艺压力下限时，向釜内补入氢气，直至达到工艺压力上限值；当降压速度≤0.05MPa/h，视为反应结束，其中，工艺压力范围为3
‑
8MPa；（5）将氢化釜降温至20
‑
30℃后，泄压至常压状态；（6）将反应液进行负压过滤，得滤渣和滤液；滤液进行浓缩脱水后得到目标产品；滤渣返回步骤（1）。2.根据权利要求1所述糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法，其特征在于，步骤（3）中，反应的温度为220
‑
230℃。3.根据权利要求1所述糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法，其特征在于，步骤（4）中，工艺压力范围为5
‑
6 MPa。4.根据权利要求1所述糠醛渣同步水解/加氢制备生物基多元醇的方法，其特征在于，步骤（1）中，水量为原料糠醛渣重量的1
‑
8倍。5.根据权利要求1所述糠醛渣同步水...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玮，刘千河，陈志勇，汪军，王长安，张金叶，闫勇，于善保，郑凤云，苗淑兰，
申请(专利权)人：宏业生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：