CN101318945B - 以含有聚戊糖的废弃农作物为原料制取糠醛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的以含有聚戊糖的废弃农作物为原料制取糠醛的方法，该方法是将粒度为1～5mm含有聚戊糖的废弃农作物10～60份，阴离子为HSO4 -的酸性离子液体催化剂60～300份，助催化剂10～60份混合均匀后，装入反应釜内加热至100～240℃水解反应1～8h，然后通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出，经冷凝得糠醛水溶液。由于本发明用酸性离子液体取代了浓硫酸等污染严重的催化剂，因而不仅减少了三废的排放，对机械设备没有腐蚀，满足绿色工业和环境保护的要求，而且还可回收利用，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于糠醛的制备方法技术领域，具体涉及一种利用含有聚戊糖的废弃农作物为原料制取糠醛的方法。
背景技术
糠醛不仅是一种优良的选择性溶剂，也是生产各种呋喃类化合物的原料，其在铸造用粘结剂、润滑油精制、有机合成、塑料、医药、化工防腐等方面都有广泛的用途。但糠醛是至今难以用化工原料进行工业化合成而主要采用农业废弃物等植物原料制备的一种有机化工产品。
目前，已形成工业化大生产制备糠醛的工艺方法有很多种，但多数采用的方法都是将含有聚戊糖的原料放入一水解釜中，以浓硫酸或盐酸作催化剂，通过加热，使聚戊糖水解成戊糖，同时在酸的作用下，脱去3个分子的水形成糠醛。如中国发明专利“一种利用棉杆制取糠醛的方法”(专利号：CN200610042215.5，)、中国发明专利“由玉米芯制取糠醛的生产方法”(专利号：CN97105060.0)、中国发明专利“麦杆制取糠醛的水解工艺及设备”(专利号：CN87100099)、中国发明专利“一种利用植物秸秆造粒制取糠醛的方法”(专利号：CN200610044396.5)和中国发明专利“从甘蔗渣制取糠醛的方法”(专利号：CN01105995.8)。但这些工艺方法中由于使用的浓硫酸催化剂具有很强的腐蚀性，容易对机械设备形成严重的腐蚀，从而会减少机械设备的使用寿命，增加生产成本，并且用浓硫酸作为催化还会产生大量的工业三废，后续分离和循环利用较困难，不符合当今绿色化工、经济化工的发展趋势，因此寻找对环境友好且经济实用的催化剂用于制备糠醛是本技术领域具有重要意义的研究课题。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种利用含有聚戊糖的废弃农作物制取糠醛的方法，从而解决因使用浓硫酸、盐酸等催化剂所产生的腐蚀机械设备和产生大量工业三废的问题，达到延长机械设备使用寿命，减少生产成本和环境保护的目的。
达到本发明目的而提供的以含有聚戊糖的废弃农作物制取糠醛的方法，该方法是将粒度为1～5mm含有聚戊糖的废弃农作物10～60份，阴离子为HSO4 -的酸性离子液体催化剂60～300份，助催化剂10～60份混合均匀后，装入反应釜内加热至100～240℃水解反应1～8h，然后通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出，经冷凝得糠醛水溶液，配方组成所用份数均为重量份。
上述方法所使用的废弃农作物包括玉米芯、农作物秸秆、甘蔗渣等。
上述方法中所用的阴离子为HSO4 -的酸性离子液体催化剂为[Hmim]HSO4或[Bmim]HSO4。
上述方法中所用的助催化剂为氯化钠、醋酸钠、硫酸钠、氯化钾或硫酸钾中的任一种。
对水解残液可采用公知的常规方法进行处理，以回收离子液体，实现离子液体的重复利用。
本发明与已有技术相比，具有以下优点：
1、由于本发明采用的酸性离子液体具有较强的催化能力、稳定性好、可循环使用并易与产物分离等优点，不仅可取代浓硫酸等污染严重的催化剂，减少三废的排放，满足绿色工业和环境保护的要求，而且还可回收，重复利用，降低成本。
2、由于本发明采用的酸性离子液体对机械设备没有腐蚀性，因而可延长机械设备的使用寿命，降低生产成本。
3、由于本发明提取了糠醛后残余的固体残渣中不再含有强酸性的硫酸、盐酸等，更有利于通过发酵进一步利用其价值，或晾干后直接作为燃料使用。
4、由于本发明工艺过程简单，糠醛收率较高，加之不改变原有酸催化的工艺和设备，有利于充分发挥原工艺和设备的作用，因而经济效果和环保效果显著，为以含有聚戊糖的废弃农作物制取糠醛提供了一条绿色途径。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明所作的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明的保护范围。
实施例1
将风干的玉米芯用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取20g作为原料，加入配制的浓度为5％的[Hmim]HSO4溶液200g和氯化钠20g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至106℃，水解反应4h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为5.7％。
实施例2
将风干的麦杆用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取20g作为原料，加入配制的浓度为3％的[Bmim]HSO4溶液100g和氯化钾20g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至106℃，水解反应6h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为4.2％。
实施例3
将风干的甘蔗渣用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取10g作为原料，加入配制的浓度为2％的[Hmim]HSO4溶液60g和氯化钠10g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至106℃，水解反应6h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为3.7％。
实施例4
将风干的玉米芯用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取50g作为原料，加入配制的浓度为10％的[Bmim]HSO4溶液200 g和硫酸钠40g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至240℃，水解反应2h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为10.8％。
实施例5
将风干的甘蔗渣用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取20g作为原料，加入配制的浓度为5％的[Bmim]HSO4溶液100g和氯化钠20g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至106℃，水解反应8h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为4.6％。
实施例6
将风干的麦杆用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取30g作为原料，加入配制的浓度为8％的[Hmim]HSO4溶液100g和氯化钾20g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至200℃，水解反应4h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为7.4％。
实施例7
将风干的玉米芯用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取30g作为原料，加入配制的浓度为8％的[Bmim]HSO4溶液100g和醋酸钠20g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至160℃，水解反应6h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为8.0％。
实施例8
将风干的麦杆用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取40g作为原料，加入配制的浓度为5％的[Hmim]HSO4溶液200g和氯化钠30g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至160℃，水解反应4h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为6.5％。
实施例9
将风干的玉米芯用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取40g作为原料，加入配制的浓度为8％的[Hmim]HSO4溶液200g和氯化钠30g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至200℃，水解反应4h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为8.6％。
实施例10
将风干的甘蔗渣用万能高速粉碎机粉碎，选取粒度为1～5mm的颗粒，称取60g作为原料，加入配制的浓度为10％的[Hmim]HSO4溶液300g和氯化钠60g，混合均匀后装入反应釜内，加热升温至240℃，水解反应2h后，通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出冷凝，收集水蒸气冷凝液。测得糠醛得率为10.1％。
Claims (2)
1.一种以含有聚戊糖的废弃农作物为原料制取糠醛的方法，该方法是将粒度为1～5mm含有聚戊糖的废弃农作物10～60份，阴离子为HSO4 -的酸性离子液体催化剂60～300份，助催化剂10～60份混合均匀后，装入反应釜内加热至100～240℃水解反应1～8h，然后通入水蒸气，将反应生成的糠醛带出，经冷凝得糠醛水溶液，配方组成所用份数均为重量份，其中所用的助催化剂为氯化钠、醋酸钠、硫酸钠、氯化钾或硫酸钾中的任一种。
2.根据权利要求1所述的以含有聚戊糖的废弃农作物为原料制取糠醛的方法，该方法中所用的阴离子为HSO4 -的酸性离子液体催化剂为[Hmim]HSO4或[Bmim]HSO4。
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