[發明專利]一種5-羥甲基糠醛的生產工藝

在審

• 申請號: 201310504209.7
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN104557807A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 薄德;胡丞;張龍;張勝中;陳建兵
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C07D307/46
• 分類號: C07D307/46;C07C53/08;C07C53/02;C07C51/00;C07C51/48
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于化工領域，涉及5-羥甲基糠醛生產技術，特別是一種采用超聲波反應器連續生產5-羥甲基糠醛的工藝。?

背景技術

生物質是一種取之不盡、用之不竭的可再生資源，同時也是唯一一種可再生的碳源。經過幾十年的探索，目前人們已經形成共識：生物質生產生物基化學品，逐步替代化石資源是目前最可行、最佳或唯一選擇。如何高效的從生物質糖平臺制取生物基平臺化學品已經世界各國學者研究的熱點。?

5-羥甲基糠醛常壓下沸點183℃，熔點35.2℃，其分子結構中存在醛基、雙烯、環醚等官能團，所以它兼具醛、醚、二烯和芳香烴化合物的性質，可參與多種不同類型的反應，合成很多種化工產品，廣泛應用于國民經濟中的各個領域，因此被美國能源部視為十大生物基平臺化學品。?

纖維素經高溫水解可制取葡萄糖，葡糖糖在高溫、催化劑條件下反應即可生成5-羥甲基糠醛。由于5-羥甲基糠醛分子中含有一個呋喃環和一個醛基，其化學性質比較活潑，在其反應生成條件下比較容易發生副反應造成5-羥甲基糠醛收率降低，因此為了獲得較高的收率，就必須盡可能快的把反應生成的5-羥甲基糠醛轉移出反應體系。?

反應萃取制取5-羥甲基糠醛技術被認為是最具工業前景的葡萄糖制取5-羥甲基糠醛技術。反應萃取制取5-羥甲基糠醛技術是指在葡萄糖反應生成5-羥甲基糠醛過程加入一種與水不互溶而對5-羥甲基糠醛具有高選擇性的溶劑，靠溶劑不斷把5-羥甲基糠醛從水相反應體系萃取到溶劑相，從而大大降低副反應提高5-羥甲基糠醛收率。??

中國專利CN101628902A公開了一種由葡萄糖制取5-羥甲基糠醛的方法，該方法首先將一定量的葡萄糖溶液裝入高壓反應釜中，升溫至120-250℃，然后通入超臨界二氧化碳，控制壓力10-25MPa；反應的同時不斷排出溶解了5-羥甲基糠醛的超臨界二氧化碳，然后5-羥甲基糠醛再與二氧化碳分離，再經脫水、結晶等工序獲得5-羥甲基糠醛產品。上述發明實際上屬于間歇生產過程，而且工藝復雜，操作壓力高、能耗大，在工業上很難實現。???????????

在木質纖維素高溫條件下水解制取葡萄糖的過程中，同時伴有副產物甲酸和醋酸生成，因此所得葡萄糖溶液中同時含有甲酸和乙酸，如果反應后水溶液不進行環保處理而直接排放，不僅會造成嚴重的環境污染，還會造成寶貴資源的浪費，在現有的由葡糖糖溶液制取5-羥甲基糠醛的技術中，還沒有關于能夠從反應液中同時回收甲酸和醋酸的報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種使用超聲波反應器高效生產5-羥甲基糠醛，并同時副產甲酸和醋酸的方法。?

本發明提供一種5-羥甲基糠醛的生產方法，包括以下內容：?

（1）將脫去半纖維素后的生物質原料與水按照質量比0.05～1混合后進入水解釜，在180～240℃條件下水解0.2～1h，得到葡萄糖糖、醋酸和甲酸混合溶液；???

（2）以步驟（1）得到的混合溶液為原料，采用超聲波反應器，將葡萄糖溶液與萃取劑通過輸送設備分別通入超聲波反應器，反應所用催化劑為甲酸和/或醋酸，在葡萄糖脫水生成5-羥甲基糠醛的反應條件下進行混合接觸反應；?

（3）步驟（2）得到的反應流出物進行冷卻靜置分層，上層為水相，含有微量的5-羥甲基糠醛、醋酸、甲酸及微量的未反應的葡萄糖，下層為萃取相，主要含有5-羥甲基糠醛、醋酸、甲酸以及微量的水；

（4）步驟（3）得到的萃取相進入萃取劑再生塔進行分離，塔頂產物經分相得到再生的萃取劑和少量的水，塔釜得到不含水的5-羥甲基糠醛、甲酸、醋酸的混合物；

（5）步驟（4）中塔釜得到的5-羥甲基糠醛、醋酸和甲酸的混合物進入5-羥甲基糠醛成品塔進行分離，塔釜得到5-羥甲基糠醛，塔頂得到醋酸和甲酸混合物；

（6）步驟（5）中塔頂得到的醋酸和甲酸混合物進入醋酸精制塔，塔頂得到甲酸，塔釜得到醋酸。

本發明葡萄糖脫水生成5-羥甲基糠醛反應溫度為150～280℃，優選為200～240℃；反應停留時間為0.1～2h。?

本發明方法中，葡萄糖脫水反應壓力應大于反應溫度下水相泡點壓力以保證反應在液相狀態下進行，反應壓力范圍在2～10MPa，優選壓力為2～4MPa。?

本發明方法中，所述生物質原料可以為玉米芯、小麥秸稈、玉米稈、高粱稈、水稻秸稈中的一種或幾種。?