CN103936575B - 一种从生物质一步法获得丙酮的方法 - Google Patents

一种从生物质一步法获得丙酮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从生物质一步法制备丙酮的方法，包括如下步骤：（1）称取碳酸钙和甘蔗渣，充分搅拌均匀；（2）将碳酸钙和甘蔗渣的混合物装入两端设置有开口的反应管中，通入氮气并在氮气氛中以50～80℃/min的升温速率将反应管进行升温，在升温至100℃时，开始以0.05～0.15ml/(min·g甘蔗渣)的流量从反应管一段通入乙酸乙酯，从反应管另一端收集反应流出液，继续升温至300℃，在此温度下保持1～2min后停止收集反应流出液，收集到的液相产物经分离得到丙酮。本发明方法采用农业废弃物作为原料，操作简单，设备投资小，产物选择性高，实现了变废为宝，具有较大的经济和实用价值。

Description

一种从生物质一步法获得丙酮的方法
（一）技术领域
本发明涉及一种从生物质一步法制备丙酮的方法。
（二）背景技术
丙酮是一种重要的化工原料，可广泛应用于很多方面：
1.生产环氧树脂，聚碳酸酯，有机玻璃，医药，农药等；
2.是良好溶剂，用于涂料、黏结剂、钢瓶乙炔等；
3.用作稀释剂，清洗剂，萃取剂；
4.是制造醋酐、双丙酮醇、氯仿、碘仿、环氧树脂、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯等的重要原料；
5.在无烟火药、赛璐珞、醋酸纤维、喷漆等工业中用作溶剂；
6.在油脂等工业中用作提取剂等等。
目前我国用粮食发酵的生产丙酮仍占较大比重，每生产1t丙酮，约耗用11t淀粉或60-66t废糖蜜。
粮食发酵生产丙酮产生了“与人争粮”的问题，中国人口众多，过多的利用粮食进行工业生产将不利于社会的可持续发展。中国是农业大国，每年会产生农业废弃物，如甘蔗渣、秸秆、玉米芯等，作为燃料直接烧掉会大大浪费了其中所含的丰富有机物。因此，本文利用甘蔗渣作为原料进行快速裂解，在氮气气氛下，通入乙酸乙酯作为添加剂，可以获得高选择性的丙酮。该方法操作简单，对设备的要求较低。采用的乙酸乙酯添加剂，可以经过蒸馏的方法与丙酮进行分离而得以回收，反复利用。
（三）发明内容
本发明的目的是提供提出了一种利用生物质制备丙酮的方法，此方法采用农业废弃物作为原料，操作简单，设备投资小，产物选择性高，实现了变废为宝，具有较大的经济和实用价值。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种从生物质一步法制备丙酮的方法，包括如下步骤：
（1）称取碳酸钙和甘蔗渣，充分搅拌均匀；
（2）将碳酸钙和甘蔗渣的混合物装入两端设置有开口的反应管中，通入氮气并在氮气氛中以50～80℃/min的升温速率将反应管进行升温，在升温至100℃时，开始以0.05～0.15ml/(min·g甘蔗渣)的流量从反应管一段通入乙酸乙酯，从反应管另一端收集反应流出液，继续升温至300℃，在此温度下保持1～2min后停止收集反应流出液，收集到的液相产物经分离得到丙酮。
本发明选取的生物质原料为甘蔗渣，其可以使用糖厂榨糖后所剩的甘蔗渣。
进一步，步骤（1）中，碳酸钙与甘蔗渣的质量配比为0.1～0.3：1，优选为0.2:1。
进一步，步骤（2）中，优选升温至300℃保持1min后停止收集反应流出液。
本发明步骤（2）收集的液相产品，一般可通过精馏分离添加剂得到丙酮，添加剂可回收利用。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
a从原料角度上，采用甘蔗渣等农业废弃物较之粮食具有更大的经济和社会价值；
b生物质的裂解装置操作简单，设备投资低；
c本发明的原料的利用率高，丙酮选择性高；
d本发明使用的添加剂可以通过蒸馏与产品进行分离，而得以重复使用，降低了生产成本。
（四）附图说明
图1是实施例1得到的产物的气相色谱图。
图2是实施例2得到的产物的气相色谱图。
（五）具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例一：
称取3g甘蔗渣和0.6g碳酸钙，充分搅拌均匀后，装填至两端设置有出口（出口可关闭）的反应管中部。往反应管中通入40ml/min的氮气进行气密性检验，合格后，继续通气3min，以排除反应管内部空气。然后，使反应管以50℃/min的升温速率进行升温，当温度上升至100℃时，以0.3ml/min的流量从反应管一端开始通入乙酸乙酯，反应液由反应管另一端流出并由冰水浴冷却收集，继续升温至终温300℃停留1min后，停止实验，即停止收集反应流出液，同时停止对反应管进行加热以及通入氮气和乙酸乙酯，反应管自然冷却至室温。收集到的液相产品经气相色谱分析其组成，结果发现，丙酮的选择性达到72.5%。
实施例二：
称取3g甘蔗渣和0.6g碳酸钙，充分搅拌均匀后，装填至两端设置有出口（出口可关闭）的反应管中部。往反应管中通入40ml/min的氮气进行气密性检验，合格后，继续通气3min，以排除反应管内部空气。然后，使反应管以80℃/min的升温速率进行升温，当温度上升至100℃时，以0.4ml/min的流量从反应管一端开始通入乙酸乙酯，反应液由反应管另一端流出并由冰水浴冷却收集，继续升温至终温300℃停留1min后，停止实验，即停止收集反应流出液，同时停止对反应管进行加热以及通入氮气和乙酸乙酯，反应管自然冷却至室温。收集到的液相产品经气相色谱分析其组成，结果发现，丙酮的选择性达到67%。

Claims (4)

1.一种从生物质一步法制备丙酮的方法，包括如下步骤：
(1)称取碳酸钙和甘蔗渣，充分搅拌均匀；
(2)将碳酸钙和甘蔗渣的混合物装入两端设置有开口的反应管中，通入氮气并在氮气氛中以50～80℃/min的升温速率将反应管进行升温，在升温至100℃时，开始以每g甘蔗渣每分钟0.05～0.15ml的流量从反应管一端通入乙酸乙酯，从反应管另一端收集反应流出液，继续升温至300℃，在此温度下保持1～2min后停止收集反应流出物，收集到的液相产物经分离得到丙酮。
2.如权利要求1所述的从生物质一步法制备丙酮的方法，其特征在于：步骤(1)中，碳酸钙与甘蔗渣的质量配比为0.1～0.3：1。
3.如权利要求1所述的从生物质一步法制备丙酮的方法，其特征在于：步骤(1)中，碳酸钙与甘蔗渣的质量配比为0.2：1。
4.如权利要求1～3之一所述的从生物质一步法制备丙酮的方法，其特征在于：步骤(2)中，升温至300℃保持1min后停止收集反应流出液。
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