【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及糠醛合成，尤其涉及一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法。
技术介绍
1、随着化石资源的骤减，寻找能够转化为化学药品或能源替代品的可再生资源受到了越来越多的重视。生物质是最丰富的可再生资源之一，在整个能源体系中有着重要的地位。糠醛，又称2－呋喃甲醛(furfural,fa)是一种重要的精细化工原料。糠醛的化学性质活泼，在酸作用下，戊聚糖水解生成戊糖，再由戊糖脱水环化而生成糠醛。作为呋喃环系最重要的衍生物，糠醛可通过氧化、缩合等反应制备众多具有高附加值的衍生物，特别是糠基醇、它是呋喃树脂的基础原料；糠醛被广泛应用于合成橡胶、树脂、涂料、医药、农药等工业。糠醛的生产原料十分广泛，主要是玉米芯等农副产品。因此，将生物质清洁、高效的转化为fa具有重要意义。
2、但目前，糠醛的制备仍依赖于传统工艺，多采用传统质子酸为催化剂，但是这些工艺在反应过程中存在诸多缺点，如能耗高，对设备要求高、污染严重、且均相酸催化剂具有腐蚀性且不易分离回收和循环利用等技术障碍。
3、糠醛的学名为α-呋喃甲醛，是呋喃的衍生物中重要的一个，它最初由米糠和稀酸共热制得，所以叫糠醛。分子量96.08，糠醛是一种无色或淡黄色透明油状液体，有苦杏仁油的特殊味道。熔点-36.5℃，沸点 161.7℃(760mmhg)，相对密度 1.1596 (20℃)，燃点 393℃，临界压力 5.5mpa。 糠醛溶于大多有机溶剂如丙酮、苯、甲苯、乙醚、乙二醇、异丁醇、三氯甲烷、乙酸乙酯、四氯化碳、吡啶、喹啉、松节油等。
4、常压下糠醛和水
5、cn103339119b公开的方法中不使用多相催化剂的情况下通过使用连续管式反应器对溶解在溶剂中的木糖进行液相脱水反应，可以有效减少高盐废水的产生，同时不使用有机溶剂，但由于不使用催化剂导致木糖的脱水环化需要在200℃的高温下进行，会导致大量的木糖和生产的糠醛发生碳化而降低糠醛收率，同时高温条件需要消耗大量的能源，并不利于大规模工业化生产。
6、cn110003150a公开的方法中采用乙二醇二甲醚与水的混合溶液作为反应介质，将生物质原料和催化剂加入反应容器中在加热条件下完成木糖的脱水环化，此方法明显提高了木糖的转化率和糠醛的收率，但反应过程中使用大量有机溶剂，生产成本高，对环境不友好，且使用间歇式的生产方式，后处理操作复杂，催化剂为循环利用，过程会产生大量的废酸水，工业生产效益低。
7、于是，专利技术人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有技术及缺失予以研究改良，提供一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，以期达到更具有实用价值的目的。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提供一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，该方法合成操作步骤少，固体酸催化剂催化效果好可以循环利用，并且通过连续生产的方式增加了木糖的转化率和糠醛的选择性，较间歇式生产效率更高，后处理操作简单，同时减少了大量酸性废水的产生、不使用有机溶剂、高盐废水少、成本更低，是一种具有成本优势的生产工艺。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，具体技术方案包括以下步骤：
4、s1、活性炭的预处理
5、取活性炭于烧杯中，加入0.1mol/l盐酸溶液，室温下搅12h，抽滤，用去离子水洗至中性，再用90％的乙醇洗涤3次，最后将活性炭放入恒温干燥箱中100℃下干燥12h备用；
6、s2、固体酸催化剂的制备
7、在烧杯中加入s1中处理后的活性炭、无水乙醇和去离子水，再加入路易斯酸催化剂，打开磁力搅拌，用冰水浴将反应体系温度控制在0-5℃，加入质量分数50％的次磷酸，反应30min后，再加入质量分数为50％的次磷酸，反应1.5h后过滤，用去离子水洗涤至ph为7.0，再用无水乙醇洗涤，最后将产物放入恒温干燥箱中110℃下干燥12h，即可得到活性炭基固体酸催化剂，储存备用；
8、s3、木糖脱水环化连续制备糠醛
9、向反应釜中加入木糖和10倍木糖质量的纯化水，以及木糖质量1/10到1/5的固体酸催化剂，反应釜分别连接装有木糖水溶液的储液瓶和蒸馏装置，开启电源加热，控制体系温度100℃反应，当蒸馏口有物料流出时，通过蠕动泵将储液瓶中的木糖水溶液输送至反应釜中进行脱水环化反应，通过控制蠕动泵流速保持反应釜中反应液液面维持稳定，同时每隔1小时取样送液相检测反应体系中的木糖和糠醛含量，待蒸馏瓶收集大量馏分时，将馏分倒出分层，下层有机相收集干燥除水得到糠醛，上层水相套用用于配制木糖水溶液。
10、优选的，所述步骤s1中，活性炭来源为粉状活性炭、颗粒活性炭、不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭、球形活性炭中的一种或几种组合；所用活性炭孔径为150nm-20000nm。
11、优选的，所述步骤s1中，活性炭的材质为椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭中的一种，果壳活性炭包括杏壳活性炭、果核壳活性炭、核桃壳活性炭。
12、优选的，所述步骤s2中，路易斯酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸、醋酸以及金属氧化物中的任一种，金属氧化物包括tio2、zro2、zno、fe2o3。
13、优选的，所述步骤s2中，路易斯酸与活性炭的质量比为1:(5-50)。
14、优选的，所述步骤s3中，固体酸催化剂与木糖的质量比为1:(2-20)。
15、优选的，所述步骤s3中，木糖在反应液中的质量含量为10％-30％。
16、优选的，所述步骤s3中，蠕动泵的流速控制在10ml/h-100ml/h之间。
17、优选的，所述步骤s3中，固体酸催化剂可以连续套用多次进行催化。
18、优选的，所述步骤s3中，不产生大量酸性废水，不使用有机溶剂，绿色环保。
19、优选的，所述步骤3中，
20、(其中：m0表示木糖起始加入量，w1表示储瓶中配制的木糖母液含量，v1表示储瓶中的木糖母液加入反应釜的体积，w2表示反应釜中木糖的含量，v2表示反应釜中反应液的体积。)
21、优选的，所述步骤s3中，
22、(其中：m0表示木糖起始加入量，w1表示储瓶中配制的木糖母液含量，v1表示储瓶中的木糖母液加入反应釜的体积，w3表示反应釜中糠醛的含量，v3表示反应釜中反应液的体积，w4表示蒸馏瓶中糠醛的含量，v4表示蒸馏瓶中馏分的体积。)
23、优选的，所述步骤s3中，木糖转化率为90％，糠醛选择性为85％，经过干燥后的糠醛收率为70％。
24、本专利技术的有益效果如下：
25、1、活性炭负载的固体酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S1中，活性炭来源为粉状活性炭、颗粒活性炭、不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭、球形活性炭中的一种或几种组合；所用活性炭孔径为150nm-20000nm。
3.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S1中，活性炭的材质为椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭中的一种，果壳活性炭包括杏壳活性炭、果核壳活性炭、核桃壳活性炭。
4.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S2中，路易斯酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸、醋酸以及金属氧化物中的任一种，金属氧化物包括TiO2、ZrO2、ZnO、Fe2O3。
5.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S2中，路易斯酸与活性炭的质量比为1:(5-50)。
6.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木
7.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S3中，木糖在反应液中的质量含量为10％-30％。
8.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S3中，蠕动泵的流速控制在10mL/h-100mL/h之间。
9.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤S3中，木糖转化率为90％，糠醛选择性为85％，经过干燥后的糠醛收率为70％。
...【技术特征摘要】
1.一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤s1中，活性炭来源为粉状活性炭、颗粒活性炭、不定型颗粒活性炭、圆柱形活性炭、球形活性炭中的一种或几种组合；所用活性炭孔径为150nm-20000nm。
3.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤s1中，活性炭的材质为椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭中的一种，果壳活性炭包括杏壳活性炭、果核壳活性炭、核桃壳活性炭。
4.根据权利要求1所述的一种利用固体酸催化木糖连续合成糠醛的方法，其特征在于，所述步骤s2中，路易斯酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸、醋酸以及金属氧化物中的任一种，金属氧化物包括tio2、zro2、zno、fe2o3。
【专利技术属性】
技术研发人员：陶勇，彭兵兵，张晓鹏，
申请(专利权)人：安徽金禾化学材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。