利用糠醛残渣水解制取乙酰丙酸的研究
发布时间：2020-12-09 13:35
近年来,以木质纤维素类生物质为原料制备平台化合物乙酰丙酸受到了极大的关注,本文对糠醛残渣原料在高温、催化剂条件下催化水解生成乙酰丙酸的过程进行了研究,以提高乙酰丙酸的产率,达到高效利用生物质原料的目的。木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,其中纤维素组分水解生成乙酰丙酸,通过预处理过程能够降低木质素含量并破坏纤维素的晶体结构,从而促进水解过程。本文使用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM][C1]）可以有效溶解纤维素,打破半纤维素和纤维素复杂缠绕的状态,从而使结晶度从28.49%降低到3.32%,有助于进一步的水解。继续探究了反应温度、时间、硫酸浓度以及FeCl3·6H2O用量对乙酰丙酸产率的影响,结果显示硫酸浓度为2wt%、FeCl3·6H2O用量为3%、温度为200℃时停留时间为30min的条件下达到乙酰丙酸最佳产率为62.46%。为了提高乙酰丙酸的产率及选择性,探究了在Bronsted酸条件下的反应温度、酸浓度以及液固比的影响,在温度200℃、酸浓度3%、液固比为6:...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２木质纤维素预处理原理图??．．
华东理工大学硕士学位论文?第１３页??缩合和加成反应的原料［８（）］。??１．４．３乙酰丙酸的合成途径??通常用来制备乙酰丙酸的原料，为生物质及生物质水解产物如单糖类葡萄糖、蔗糖、??淀粉类多糖以及纤维素等。通用的制备路线如下：??生物质」纤维素」蔔萄糖＊＾＾５－羟甲基糠醛——？乙酰丙酸＾??目前乙酰丙酸的合成技术主要有两种，分别为糠醇水解法和生物质直接水解法。糠醇??水解法是在酸的条件下，催化原料糠醇，并经过水解、开环、重排一系列的反应生成乙酰??丙酸。生物质直接水解法，是使用酸催化生物质原料，继续进行加热水解而主要生成单糖??（葡萄糖），在催化剂存在下首先异构化为果糖，进一步脱水生成５－羟甲基糠醛，再继续??与水结合生成乙酰丙酸与甲酸［８１］。??／?ｏｈ?Ｐ婦麵麵猶?棚
使用离子液体１－丁基－３－甲基咪唑氯盐（［ＢＭＩＭ］［Ｃ１］）对糠醛残渣进行预处理，将１５ｇ??的糠醛残渣和１５０ｇ离子液体加入到三口烧瓶中，油浴锅加热到１２ＣＴＣ的温度下预处理１２ｈ，??通过加入去离子水对纤维素进行再生。实验装置如图２．１所示。加入去离子水，使用砂芯??漏斗将离子液体和经过预处理后的糠醛残渣分开，多次加入去离子水冲洗，将原料中的离??子液体冲洗干净后分离出得到的糠醛残渣，作为进一步水解的原料，在烘箱内烘干以备后??续使用。??２??４?—??１．蛇形冷凝管回流装置；２．搅拌器；３．三口烧瓶；４．恒温油浴锅??图２．１原料预处理的反??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ａｐｐａｒａｔｕｓ?ｆｏｒ?ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ｆｕｒｆｕｒａｌ?ｒｅｓｉｄｕｅ??２．４．２离子液体的回收??离子液体有着较好的热稳定性，在预处理木质纤维素过程中所达到的温度并不会破坏??离子液体性质，这为离子液体的可回收创造了条件。由于离子液体预处理木质纤维素的过??程仅仅是其阴离子和阳离子与纤维素分子中或分子之间的氢键相互作用，未存在化学变化，??因此当在离子液体和纤维素的混合液中加入反溶剂时就会取代离子液体与纤维素分子之??
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlCl3催化玉米秸秆中半纤维素的选择性转化（英文）[J]. 易剑,何婷,蒋智成,李建梅,胡常伟. 催化学报. 2013(11)
[2]碳纳米管担载纳米Ir催化生物质基乙酰丙酸合成γ-戊内酯（英文）[J]. 杜贤龙,刘永梅,王建强,曹勇,范康年. 催化学报. 2013(05)
[3]三氯化铝催化赤砂糖制备乙酰丙酸的研究[J]. 李利军,李果,李伟,刘柳,赖映标,孔红星. 化工时刊. 2012(07)
[4]生物质制备乙酰丙酸酯研究进展[J]. 赵耿,林鹿,孙勇. 林产化学与工业. 2011(06)
[5]糠醛渣综合利用技术研究进展[J]. 尹玉磊,李爱民,毛燎原. 现代化工. 2011(11)
[6]乙酰丙酸化学及其应用和发展前景[J]. 李湘苏,余先纯,王力群. 化学教学. 2011(07)
[7]小麦秸秆制备乙酰丙酸的动力学研究(英文)[J]. 常春,马晓建,岑沛霖. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009(05)
[8]高温液态水中葡萄糖无催化降解反应动力学(英文)[J]. 荆琪,吕秀阳. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(06)
[9]三氯化铁催化蔗糖产乙酰丙酸的研究[J]. 王春英,王攀,漆新华,庄源益. 化工时刊. 2008(10)
[10]生物质转化技术与应用研究进展[J]. 蒋国良,袁超,史景钊,褚伟,王淮东. 河南农业大学学报. 2005(04)
博士论文
[1]糠醛生产工艺研究及糠醛废渣的综合利用[D]. 荣春光.吉林大学 2012
[2]纤维素在近临界水中催化水解反应及动力学研究[D]. 马艳华.上海大学 2010
硕士论文
[1]混酸催化六元糖降解制备乙酰丙酸过程协同作用机制[D]. 杨帆.浙江大学 2014
[2]生物质平台化合物乙酰丙酸的制备与应用研究[D]. 周帅.北京林业大学 2013
本文编号：2906944
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２木质纤维素预处理原理图??．．
华东理工大学硕士学位论文?第１３页??缩合和加成反应的原料［８（）］。??１．４．３乙酰丙酸的合成途径??通常用来制备乙酰丙酸的原料，为生物质及生物质水解产物如单糖类葡萄糖、蔗糖、??淀粉类多糖以及纤维素等。通用的制备路线如下：??生物质」纤维素」蔔萄糖＊＾＾５－羟甲基糠醛——？乙酰丙酸＾??目前乙酰丙酸的合成技术主要有两种，分别为糠醇水解法和生物质直接水解法。糠醇??水解法是在酸的条件下，催化原料糠醇，并经过水解、开环、重排一系列的反应生成乙酰??丙酸。生物质直接水解法，是使用酸催化生物质原料，继续进行加热水解而主要生成单糖??（葡萄糖），在催化剂存在下首先异构化为果糖，进一步脱水生成５－羟甲基糠醛，再继续??与水结合生成乙酰丙酸与甲酸［８１］。??／?ｏｈ?Ｐ婦麵麵猶?棚
使用离子液体１－丁基－３－甲基咪唑氯盐（［ＢＭＩＭ］［Ｃ１］）对糠醛残渣进行预处理，将１５ｇ??的糠醛残渣和１５０ｇ离子液体加入到三口烧瓶中，油浴锅加热到１２ＣＴＣ的温度下预处理１２ｈ，??通过加入去离子水对纤维素进行再生。实验装置如图２．１所示。加入去离子水，使用砂芯??漏斗将离子液体和经过预处理后的糠醛残渣分开，多次加入去离子水冲洗，将原料中的离??子液体冲洗干净后分离出得到的糠醛残渣，作为进一步水解的原料，在烘箱内烘干以备后??续使用。??２??４?—??１．蛇形冷凝管回流装置；２．搅拌器；３．三口烧瓶；４．恒温油浴锅??图２．１原料预处理的反??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ａｐｐａｒａｔｕｓ?ｆｏｒ?ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ｆｕｒｆｕｒａｌ?ｒｅｓｉｄｕｅ??２．４．２离子液体的回收??离子液体有着较好的热稳定性，在预处理木质纤维素过程中所达到的温度并不会破坏??离子液体性质，这为离子液体的可回收创造了条件。由于离子液体预处理木质纤维素的过??程仅仅是其阴离子和阳离子与纤维素分子中或分子之间的氢键相互作用，未存在化学变化，??因此当在离子液体和纤维素的混合液中加入反溶剂时就会取代离子液体与纤维素分子之??
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlCl3催化玉米秸秆中半纤维素的选择性转化（英文）[J]. 易剑,何婷,蒋智成,李建梅,胡常伟. 催化学报. 2013(11)
[2]碳纳米管担载纳米Ir催化生物质基乙酰丙酸合成γ-戊内酯（英文）[J]. 杜贤龙,刘永梅,王建强,曹勇,范康年. 催化学报. 2013(05)
[3]三氯化铝催化赤砂糖制备乙酰丙酸的研究[J]. 李利军,李果,李伟,刘柳,赖映标,孔红星. 化工时刊. 2012(07)
[4]生物质制备乙酰丙酸酯研究进展[J]. 赵耿,林鹿,孙勇. 林产化学与工业. 2011(06)
[5]糠醛渣综合利用技术研究进展[J]. 尹玉磊,李爱民,毛燎原. 现代化工. 2011(11)
[6]乙酰丙酸化学及其应用和发展前景[J]. 李湘苏,余先纯,王力群. 化学教学. 2011(07)
[7]小麦秸秆制备乙酰丙酸的动力学研究(英文)[J]. 常春,马晓建,岑沛霖. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009(05)
[8]高温液态水中葡萄糖无催化降解反应动力学(英文)[J]. 荆琪,吕秀阳. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(06)
[9]三氯化铁催化蔗糖产乙酰丙酸的研究[J]. 王春英,王攀,漆新华,庄源益. 化工时刊. 2008(10)
[10]生物质转化技术与应用研究进展[J]. 蒋国良,袁超,史景钊,褚伟,王淮东. 河南农业大学学报. 2005(04)
博士论文
[1]糠醛生产工艺研究及糠醛废渣的综合利用[D]. 荣春光.吉林大学 2012
[2]纤维素在近临界水中催化水解反应及动力学研究[D]. 马艳华.上海大学 2010
硕士论文
[1]混酸催化六元糖降解制备乙酰丙酸过程协同作用机制[D]. 杨帆.浙江大学 2014
[2]生物质平台化合物乙酰丙酸的制备与应用研究[D]. 周帅.北京林业大学 2013
本文编号：2906944
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