[發(fā)明專利]利用磁性固體超強(qiáng)酸催化木薯淀粉制備乙酰丙酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310067967.7
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103130638A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建平;陳克強(qiáng);章朝暉;蔡小剛;王仕寧
• 申請（專利權(quán)）人: 南寧市化工研究設(shè)計院
• 主分類號: C07C59/185
• 分類號: C07C59/185;C07C51/00
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 朱萍球

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于淀粉制備乙酰丙酸領(lǐng)域，特別是一種利用磁性固體超強(qiáng)酸催化木薯淀粉制備乙酰丙酸的方法。

背景技術(shù)

乙酰丙酸，別名左旋糖酸?，分子式?CH₃COCH₂CH₂COOH，分子量116.12。乙酰丙酸具有良好的反應(yīng)活性，它可以發(fā)生成鹽、酯化、加氫、氧化、縮合等化學(xué)反應(yīng)，生成功能不同的多種產(chǎn)品，包括大宗化學(xué)品，燃料、新材料、樹脂、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、溶劑、涂料和油墨、橡膠和塑料助劑、潤滑油添加劑、表面活性劑等。生產(chǎn)乙酰丙酸的原料可以是糠醇，也可以采用以木糖為主的5碳糖和以葡萄糖為主的半纖維素、纖維素和淀粉（木薯、紅薯、馬鈴薯等根塊淀粉等和玉米、小麥、稻米等谷物淀粉）。

生產(chǎn)乙酰丙酸的方法主要分為兩大類：第一類為糠醇催化水解法，即以糠醇為原料，在酸催化作用下合成乙酰丙酸，目前國內(nèi)企業(yè)主要采用糠醇法生產(chǎn)乙酰丙酸；第二類為生物質(zhì)水解法，即以含纖維素或淀粉等生物質(zhì)資源為原料，在酸性條件下加熱水解制備乙酰丙酸。糠醇水解或者生物質(zhì)資源水解采用液體無機(jī)酸（鹽酸、硫酸、氫溴酸、氫碘酸等）或液體有機(jī)酸（醋酸、丙酸、丁酸和戊酸等）作為催化劑，技術(shù)成熟，但是液體酸對設(shè)備的腐蝕性較嚴(yán)重，不便分離和回收，易污染環(huán)境。研究、開發(fā)和采用易分離、循環(huán)利用、易回收的超強(qiáng)固體酸作為催化劑是目前制備乙酰丙酸亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。另外，以糠醇生產(chǎn)乙酰丙酸原料成本高。以生物質(zhì)資源生產(chǎn)乙酰丙酸，采用纖維素、半纖維素原料價格低廉，由于原料成分復(fù)雜，水解過程副反應(yīng)增多，產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度受到影響。

以淀粉作為原料，生產(chǎn)過程比較簡單，只需讓原料與無機(jī)酸溶液高溫共熱，然后分離提純，即得乙酰丙酸，且產(chǎn)品產(chǎn)率高、純正度高。木薯淀粉作為一種可再生生物質(zhì)原料，無論從原料成本或技術(shù)路線考慮，均十分適于生產(chǎn)乙酰丙酸，而且又開拓了淀粉深加工新領(lǐng)域。

關(guān)于生產(chǎn)乙酰丙酸的方法，我們查到如下相關(guān)文獻(xiàn)：

1.??????專利申請?zhí)枺?00510023259.9，發(fā)明名稱：用分子篩催化水解葡萄糖制取乙酰丙酸的方法，摘要：用分子篩催化水解葡萄糖制取乙酰丙酸的方法，其步驟如下：1)500-900℃焙燒分子篩催化劑；?2)將經(jīng)過焙燒分子篩催化劑和濃度為5-100g/L的葡萄糖溶液?加入密閉高壓反應(yīng)釜中，葡萄糖和催化劑加入量的重量比為6-0.5；3)向反應(yīng)釜通入氮氣，排出反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，然后升溫至120-220℃，在0.1-2MPa的壓力下反應(yīng)2-20h。本發(fā)明采用分子篩固體酸催化劑代替液體酸催化葡萄糖生成乙酰丙酸，反應(yīng)條件溫和，催化劑表現(xiàn)出的活性高，乙酰丙酸收率可達(dá)40%。產(chǎn)物中不含無機(jī)酸，不會產(chǎn)生大量廢液廢渣，不會腐蝕設(shè)備，催化劑與原料和產(chǎn)物易分離，符合當(dāng)今化學(xué)工業(yè)綠色化的發(fā)展方向。但該發(fā)明專利并未說明分子篩的使用壽命，也并未對分子篩進(jìn)行回收利用，其成本相對較高。

2.??????專利申請?zhí)枺?01010535539.9，發(fā)明名稱：一種固體酸及高溫液態(tài)水共催化水解制備乙酰丙酸的方法，摘要：該方法的步驟為：將秸稈和固體酸催化劑混勻，然后加入去離子水，一并加入反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)完畢將反應(yīng)釜進(jìn)入冰水浴中降至常溫，反應(yīng)混合物過濾并收集濾液，經(jīng)分離提純得乙酰丙酸。該方法生產(chǎn)穩(wěn)定可靠，能夠連續(xù)操作運行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，不存在產(chǎn)物與催化劑分離及對設(shè)備的腐蝕等問題。這一方法采用固體酸代替液體酸作催化劑，在一定程度上解決了生產(chǎn)乙酰丙酸使用液體酸易腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境的問題。但是這一發(fā)明方法未提及固體酸回收再利用，另外其水解過程時間長。

3.??????專利申請?zhí)枺?01110362743.X，發(fā)明名稱：一種添加阻聚劑的固體酸催化汽爆秸稈短纖維制備乙酰丙酸的方法，摘要：該方法采用固體酸催化劑代替液體酸催化汽爆后的稻草秸稈短纖維組織水解生成六碳糖等中間產(chǎn)物，六碳糖再脫水生成羥甲基糠醛，最后羥甲基糠醛開環(huán)水合得到乙酰丙酸，優(yōu)化條件預(yù)酶解后添加阻聚劑對羥基苯甲醚，乙酰丙酸得率可達(dá)25.2%，是理論得率的68.7%。該方法反應(yīng)條件溫和，催化劑表現(xiàn)出的活性高，產(chǎn)物中不含無機(jī)酸，不會產(chǎn)生大量廢液廢渣，不會腐蝕設(shè)備，催化劑與原料和產(chǎn)物易分離，符合當(dāng)今化學(xué)工業(yè)綠色化的發(fā)展方向。并且不再將整株秸稈低值利用而是將秸稈長、短纖維組分分離，分層多級定向轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)秸稈產(chǎn)品多元化、資源高值化利用。但該方法的乙酰丙酸產(chǎn)率不高、難提純。另外，該發(fā)明未述及催化劑與原料分離的具體方法。

發(fā)明內(nèi)容