[發明專利]一種利用微通道反應裝置連續制備糠醛的方法

在審

• 申請號: 202210219925.X
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114671832A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 沈濤;張博;朱晨杰;應漢杰;李明;莊偉;楊朋朋
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07D307/48
• 分類號: C07D307/48;B01J19/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 仲凌霞;肖明芳

本發明公開了一種利用微通道反應裝置連續制備糠醛的方法，將含戊糖和水的第一反應物，與含有機溶劑和/或乳化劑的第二反應物于微通道反應裝置中反應，即得含糠醛的反應液。本發明所提提供的方法通過對多相溶劑反應體系加入乳化劑，形成水包油(O/W)和油包水(W/O)的乳濁液，在分子層面實現糠醛的反應及分離，并且微通道的微混合器結構是良好的乳化反應器，實現了整個體系的順利運轉，同時提高戊糖的轉化率和糠醛的收率。

技術領域

本發明屬于化學合成及工藝領域，具體涉及一種利用微通道反應裝置連續制備糠醛的方法。

背景技術

糠醛又名呋喃甲醛(C₅H₄O₂)，相對分子質量為96.08，是一種重要的有機化工原料，廣泛應用于石油，鋼材，制藥，精細化工品等方面。糠醛主要是通過半纖維素水解得到的戊糖液經過脫水環化制備得到。中國是糠醛生產大國，規模化生產達到50萬噸/年，其中20％用來出口。糠醛作為一種重要的有機化工原料，主要用來制備糠醇,糠醇是制備呋喃樹脂的主要原料，除此之外，糠醛還是制備糠酸，呋喃，甲基呋喃，甲基四氫呋喃，乙酰丙醇的主要原料，這些精細化學品可以用來制備香料，殺菌劑，防腐劑，抗艾滋藥，燃料添加劑，尼龍，橡膠等產品，在各領域都可以得到有效的利用。

糠醛的生產方式根據其反應過程生分為兩種，分別是一步法和兩步法。一步法代表性的工藝包括Quaker Oats工藝，Agrifuran工藝、Petrole-Chemie工藝、Escher Wyss工藝和Rosenlew工藝，其中一步法因設備投資少，操作簡單，在工業上應用較多。但傳統一步法在生產糠醛過程中直接以生物質為原料，反應消耗大量的蒸汽同時產生大量廢水與固渣，其中廢水主要為含酸廢水，固渣主要為未被水解的纖維素、木質素以及過程中產生的有機酸等。因此結合生物煉制過程實現木質纖維素組分分離，開發兩步法生產糠醛的工藝可以降低環境污染度，增加資源利用程度。但兩步法對反應過程控制以及設備投資較高，目前主要存在反應連續化程度低、糠醛副反應嚴重、反應體系成本過高等問題，工業生產并沒有得到有效利用。

制備糠醛反應過程中副反應繁雜、碳化嚴重等問題，是導致糠醛產率低下的主要原因。近年來研究發現糠醛副反應主要為糠醛與木糖中間體的縮合反應，其中抑制副反應的方式主要為兩相溶劑法，通過有機溶劑的萃取作用，及時將產生的糠醛與木糖中間體分離，抑制碳化產物的形成。但在管式反應器的管道中，兩相溶劑體系主要以分段式的形態存在，該現象不僅嚴重削弱了兩相體系的萃取效果，而且水相碳化副產物的生成會堵塞管道，造成連續化反應體系失敗，且現有技術中在制備糠醛的過程中糖原的轉化率較低，糠醛的收率也不高。因此，本發明提供了一種利用微通道反應裝置連續制備糠醛的方法，以有效解決上述問題。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種利用微通道反應裝置連續制備糠醛的方法。

發明思路：在單水相的微通道反應器中，戊糖轉化制備糠醛時會產生焦化物，造成管式反應器堵塞，反應失敗。本研究先采用多相溶劑體系在反應過程中實現有機溶劑萃取糠醛并與水相分離，降低焦化物現象產生。但多相溶劑體系經混合器混合后在管道中會出現分段流動(有機相-水相-有機相-水相)等現象，造成有機溶劑萃取效率差、反應效果較差，影響連續化反應進行。如圖1所示，本研究開發的多相溶劑乳化體系，通過對多相溶劑反應體系加入乳化劑，形成水包油(O/W)和油包水(W/O)的乳濁液，在分子層面實現糠醛的反應及分離，并且微通道的微混合器結構是良好的乳化反應器，實現了整個體系的順利運轉，同時提高戊糖的轉化率和糠醛的收率。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種利用微通道反應裝置連續制備糠醛的方法。

在一些實施例中，所述制備方法為將含戊糖和水的第一反應物，與含有機溶劑和/或乳化劑的第二反應物于微通道反應裝置中反應，即得含糠醛的反應液；在一些實施例中，所述制備方法為將含戊糖、水和酸的第一反應物，與含有機溶劑和乳化劑的第二反應物于微通道反應裝置中反應，即得含糠醛的反應液。