[發明專利]生物質制備乙酰丙酸或同時聯產γ-戊內酯的方法

無效

• 申請號: 201310258217.8
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103435577A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 呂學斌;張書廷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07D307/33
• 分類號: C07D307/33;C07C59/185;C07C51/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種生物質制備乙酰丙酸或同時聯產γ-戊內酯的方法，屬于固體廢棄物處理與資源化領域。

背景技術

乙酰丙酸及其衍生物γ-戊內酯是重要的生物質基平臺化合物，目前在以木質纖維素為原料制備乙酰丙酸和γ-戊內酯的過程中通常以液體酸為催化劑且在水相中進行，存在著著產物收率低、催化劑與產品分離成本高的難題。固體酸的使用解決了催化劑的回收問題，然而在水相中由于木質纖維素和固體酸均為固體，兩者很難實現均勻接觸，導致了反應效率大大降低。為了解決這個問題，有人將反應過程分為兩步，第一步通過預處理將纖維素轉化為葡萄糖，然后利用固體酸將第一步生成的葡萄糖轉化為乙酰丙酸。兩步法增加了整個過程的成本，限制該工藝的發展，而且大量水的存在會使固體酸的酸位流失，造成固體酸催化劑失活。如果能找到合適的非水相溶劑，將半纖維素和纖維素溶解，然后再利用固體酸催化，則效率會大大提升，同時能夠避免固體酸催化劑失活。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物質制備乙酰丙酸或同時聯產γ-戊內酯的方法，與其它技術相比本發明具有成本低、催化劑易分離、產物收率高等優點。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種生物質制備乙酰丙酸的方法，至少由以下工序組成；

（1）將生物質與γ-戊內酯水溶液混合，混合比例按生物質與γ-戊內酯重量比為1:（5～200），在加熱的條件下對生物質進行溶解；加熱溫度為80-200℃；

（2）將工序（1）得到的混合物進行過濾，得到濾液和濾渣；

（3）將工序（2）中的得到的濾液在添加催化劑的條件下進行化學反應制備乙酰丙酸；添加的催化劑為固體酸，固體酸與濾液的重量比為1:（100～4），反應溫度為80-260℃；

（4）將工序（3）中反應后的混合物進行過濾，將固體酸與濾液分開。

（5）將工序（4）中得到的濾液進行蒸餾，將乙酰丙酸、水和γ-戊內酯分開。

利用生物質制備乙酰丙酸同時聯產γ-戊內酯的方法，至少由以下工序組成；

1）將上述的工序（4）中得到的濾液加入Ru、Ni或Pt基催化劑，催化劑與乙酰丙酸的重量比為1:（100～4）；

2）將步驟1）中反應后的混合物進行過濾，將催化劑和濾液分開；

3）將步驟2）得到的濾液進行蒸餾，將乙酰丙酸、水和γ-戊內酯分開。

所述的生物質的主要成分為纖維素、半纖維素和木質素中的一種或幾種。

所述工序（1）中γ-戊內酯的水溶液中γ-戊內酯含量為90%-95%。

所述固體酸為分子篩類、離子交換樹脂、雜多酸等。

所述工序（2）中得到的濾渣可作為燃料或其他用途使用。

生物質中的纖維素和半纖維素溶解于γ-戊內酯后，與固體酸的接觸面積大大提高，提高了反應效率和產物產率。固體酸回收后可重新利用，避免了廢酸排放，降低了成本，且不會對環境造成污染。最終產品為γ-戊內酯時，避免了產物與溶劑的分離，大大降低了成本。

本發明的有益效果：

本發明以γ-戊內酯為溶劑對生物質進行溶解，然后利用固體酸對溶解的物質進行催化水解制備乙酰丙酸，然后在催化劑存在的條件下對乙酰丙酸進行加氫還原制備γ-戊內酯。該發明解決了目前利用生物質制備乙酰丙酸和γ-戊內酯的過程中大量水的存在造成的產物收率低、催化劑易失活、產物分離成本高的難題。

附圖說明

圖1是生物質制備乙酰丙酸的工藝流程圖；

圖2是生物質制備乙酰丙酸同時聯產γ-戊內酯的工藝流程圖

1-溶解系統；2-濾渣過濾系統；3-水解系統；4-固體酸過濾系統；5-蒸餾系統；6-催化反應系統；7-催化劑過濾系統

I-生物質；II-濾渣；III-固體酸；IV-乙酰丙酸+γ-戊內酯；V-γ-戊內酯溶液；VI-乙酰丙酸；VII-催化劑

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明：