[發(fā)明專利]用生物質(zhì)原料快速熱裂解制備乙酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310686017.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103833542A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝清若;童張法
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 謝清若
• 主分類(lèi)號(hào): C07C53/08
• 分類(lèi)號(hào): C07C53/08;C07C51/00
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 郭平香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乙酸制備領(lǐng)域，尤其涉及一種用生物質(zhì)原料快速熱裂解制備乙酸的方法。?

背景技術(shù)

乙酸，也叫醋酸、冰醋酸，化學(xué)式CH₃COOH，是一種有機(jī)一元酸，為食醋內(nèi)酸味及刺激性氣味的來(lái)源。其為最重要的有機(jī)酸之一，主要用于醋酸乙烯、醋酐、醋酸纖維、醋酸酯和金屬醋酸鹽等，也用作農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料等工業(yè)的溶劑和原料，在照相藥品制造、織物印染和橡膠工業(yè)中都有廣泛用途。每年世界范圍內(nèi)的乙酸需求量在650萬(wàn)噸左右，其中大約150萬(wàn)噸是循環(huán)再利用的，剩下的500萬(wàn)噸是通過(guò)石化原料直接制取或通過(guò)生物發(fā)酵制取。?

發(fā)酵法是乙酸最原始的制造方法，這種方法采用含糖類(lèi)物質(zhì)的植物果實(shí)發(fā)酵制乙醇，乙醇經(jīng)過(guò)發(fā)酵氧化成乙醛，再將乙醛進(jìn)一步氧化制得乙酸；由乙醇、乙醛、乙烯、丁烯在有催化劑的條件下和發(fā)生氧化反應(yīng)也可以制得乙酸；利用丁烷為主要原料，通過(guò)空氣氧化而制得乙酸；甲醇低壓羰基化法（孟山都法）同樣制得乙酸。目前，合成法是工業(yè)生產(chǎn)乙酸的主要方法。?

傳統(tǒng)的甲醇羰基化制備乙酸的方法已經(jīng)見(jiàn)諸于眾多的專利。參見(jiàn)CN?102307841?A，CN?102612506?A，CN?102149666?A，CN?10659607?A等。在當(dāng)前的方法中，例如在催化劑、催化劑穩(wěn)定劑、水和碘甲烷的存在下將甲醇羰基化（CN?102149666?A）以形成包含催化劑、催化劑穩(wěn)定劑、乙酸、甲醇、碘甲烷、乙酸甲酯、水和一氧化碳的反應(yīng)混合物；使用甲醇、乙酸甲酯或兩者的混合物與一氧化碳和氫氣在催化劑作用下，制備乙酸（CN?10659607?A，CN?102612506?A），其特征均在于使用了甲醇原料，通過(guò)催化反應(yīng)制備乙酸。。?

上述眾多的乙酸制備方法，主要依賴于石油工業(yè)提供原料，在化石原料日益枯竭的背景下，迫切需要制備乙酸的替代方法。?

生物質(zhì)原料的基本成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，這些組分在快速熱裂解反應(yīng)后，可以生成含酸、醇、酮和醚類(lèi)的混合物，其中乙酸就是其中的主要成分。?

現(xiàn)申請(qǐng)人查到關(guān)于利用生物質(zhì)為原料，可以制備乙酸的文獻(xiàn)有：?

1、專利號(hào)：200910172512.5，發(fā)明名稱：一種生物質(zhì)綜合加工方法，該方法是將生物質(zhì)粉碎后，裂解反應(yīng)生成炭和裂解氣，裂解氣經(jīng)除塵后，冷卻分離為氣體和液體，液體送入分餾塔分離，塔頂分離出輕質(zhì)液體木醋液，其實(shí)該產(chǎn)品是生物質(zhì)熱解后的多組分混合物。該方法雖然也是利用生物質(zhì)進(jìn)行裂解，但是該反應(yīng)是處于有氧環(huán)境，300～900℃的高溫條件下還需反應(yīng)5～20min，屬于慢速熱裂解，耗能高，間接導(dǎo)致產(chǎn)品成本的提高，難以獲得較純凈的乙酸。該專利作為一種生物質(zhì)綜合加工方法，主要公布一種生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的方法，并未重點(diǎn)針對(duì)乙酸的制備。

2、申請(qǐng)?zhí)枺?01110101092.9，發(fā)明名稱：一種生物質(zhì)裂解方法，該方法是將生物質(zhì)加熱1-2小時(shí)后用含水量30％的炭粉覆蓋生物質(zhì)表面封閉斷氧，熱化裂解時(shí)間6-8小時(shí)；粗燃?xì)饨?jīng)降溫分離、旋風(fēng)分離、解溫、氣體折流、催化、清洗、脫水、多層過(guò)濾后可分解出可燃?xì)怏w、焦油、醋酸液和不定型炭。該方法雖然采用無(wú)氧環(huán)境，但炭粉覆蓋生物質(zhì)表面封閉斷氧的方式，只能實(shí)現(xiàn)部分缺氧，而且熱解時(shí)間仍長(zhǎng)達(dá)6-8小時(shí)，耗能高，間接導(dǎo)致產(chǎn)品成本的提高。同時(shí)，該專利的目的主要是發(fā)明一種生物質(zhì)裂解方法制備木炭、可燃?xì)猓⒉皇侵苽湟宜岬挠行Х椒ā?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、新穎、高效、節(jié)能的用生物質(zhì)原料快速熱裂解制備乙酸的方法。?

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：?

一種用生物質(zhì)原料快速熱裂解制備乙酸的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：取生物質(zhì)原料依次經(jīng)過(guò)除雜、粉碎和干燥后備用；

（2）熱裂解：在氮?dú)猸h(huán)境中，將生物質(zhì)原料于500～800℃進(jìn)行熱裂解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2～3s，壓力為0.10~0.15?MPa，物料處于一種流態(tài)化的快速反應(yīng)系統(tǒng)；本反應(yīng)是氣相停留時(shí)間僅為2～3s的快速熱裂解反應(yīng)，而且產(chǎn)物迅速離開(kāi)反應(yīng)環(huán)境。

（3）冷凝：將熱裂解反應(yīng)生成的氣體導(dǎo)入多級(jí)串聯(lián)冷凝器內(nèi)，在溫度-20～-5?℃范圍內(nèi)選擇在多組分氣體中冷凝出乙酸，收集-20～-5?℃下某一級(jí)的含乙酸冷凝液體；?

（4）分離純化：將所得液體先后進(jìn)行離心分離、有機(jī)膜過(guò)濾、脫水處理和精餾，獲得乙酸產(chǎn)品。將乙酸產(chǎn)品置于冷柜內(nèi)保存，進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）分析。

作為進(jìn)一步說(shuō)明，以上所述生物質(zhì)原料，包括植物及其利用或加工后的剩余物。?