糠醛渣醇解制备乙酰丙酸甲酯的研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bgtbhu888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着全球能源需求迅速增长和环境日益恶化等问题的出现,生物质能源得到越来越多的关注。糠醛渣是生物质类物质如玉米芯、玉米秆、稻壳、棉籽壳以及农副产品加工下脚料中的聚戊糖成分水解生产糠醛(呋喃甲醛)产生的生物质类废弃物,是转化乙酰丙酸酯(Levulinate esters)的重要生物质原料。乙酰丙酸甲酯(Methyl levulinate,ML)作为一种新型化工产品被广泛应用于涂料,香料添加剂等领域。以糠醛渣为原料制备乙酰丙酸甲酯有着低成本,环境友好等优势,而且经过预处理后可以实现对糠醛渣的多级利用,提高利用效率,得到高附加值的化学品,是一条很有潜力的生物质转化途径。本文以糠醛渣为原料,以硫酸铝为催化剂生产乙酰丙酸甲酯,并对其生产工艺进行了研究。首先探究了以葡萄糖作为原料生产乙酰丙酸甲酯,考察了不同工艺条件以及水对该反应的影响,并提出了葡萄糖转化成乙酰丙酸甲酯的可能反应途径,然后对糠醛渣生产乙酰丙酸甲酯的工艺进行探究,最后通过不同的预处理方法对糠醛渣进行预处理,考察预处理后的糠醛渣对乙酰丙酸甲酯产率的影响,主要研究内容如下:1.在葡萄糖醇解制备乙酰丙酸甲酯的实验中,首先考察了原料浓度对于该反应的影响,筛选出的浓度为20 g/L,然后在甲醇和低浓度硫酸甲醇的体系中考察一系列金属硫酸盐对催化制备乙酰丙酸甲酯的催化性能,筛选出Al2(SO4)3表现出最佳的催化性能,0.72 g葡萄糖使用Al2(SO4)3的最佳用量为0.24 g。通过单因素实验考察了反应时间与反应温度对该反应的影响,最佳反应时间为4 h,最佳温度为170℃,得到最高产率为61.60 mol%;结合乙酰丙酸酯化法生产乙酰丙酸甲酯,最后考察含水量对于产物中乙酰丙酸(Levulinic acid,LA)和乙酰丙酸甲酯两者总量的影响,实验结论得出50%的含水量对两者的总产率提升最大,总产率达到70.88 mol%,并提出了该反应可能的反应途径。实验最后探究了Al2(SO4)3循环使用的性能,重复使用5次后乙酰丙酸甲酯的产率为57.20 mol%,仍然保持较好的活性,表明Al2(SO4)3是一种可循环利用的催化剂。2.首先对糠醛渣进行了干燥筛分处理,然后对糠醛渣醇解制备乙酰丙酸甲酯进行了催化剂筛选和单因素实验的研究,得到的最佳反应条件为:硫酸铝0.5 g,反应时间3 h,反应温度180℃,得到乙酰丙酸甲酯产率为20.21 wt%。考察了含水量对实验中乙酰丙酸甲酯产率的影响,实验结果得出50%的含水量对乙酰丙酸和乙酰丙酸甲酯两者的总产率提升最大,总产率为23.33 wt%。研究了变温条件对本实验的影响,设计了响应面实验,得出第一阶段反应温度198.05℃,反应时间1.50 h,第二阶段反应温度163.28℃,反应时间1.30 h时,乙酰丙酸和乙酰丙酸甲酯两者总产率三次验证实验平均值达到25.64 wt%。3.首先用碱性过氧化氢,氢氧化钠和甲酸溶液分别对糠醛渣进行预处理,采用纤维素测定仪对预处理前后的糠醛渣进行成分测定,并用红外光谱分析其化学键变化,得到的结果显示用甲酸预处理后的糠醛渣中纤维素含量明显增加,而且半纤维素和木质素的组分含量也得到了有效的降低。甲酸预处理后的纤维素含量由40.01%提高到了71.91%,半纤维素的含量由9.31%降低到4.39%,木质素的含量由44.50%降低到18.26%。预处理后的糠醛渣用于制备乙酰丙酸甲酯,基于上一章的实验结论,采用响应面优化的方法对前后两个阶段进行工艺优化。得出第一阶段反应温度194.76℃,反应时间1.93 h,第二阶段反应温度166.43℃,反应时间1.06 h时,乙酰丙酸和乙酰丙酸甲酯两者总产率三次验证实验平均值达到45.02 wt%。质量衡算和初步的经济性分析结果显示,采用预处理可以实现糠醛渣的分级利用,不但节约了成本,提高过程的经济性,而且分级利用使得产品更加多样性,为糠醛渣的全面利用提供更多可能。
其他文献
本文阐述了焦点解决短期心理疗法的理论和方法,分析了贫困大学生常见的心理问题,探讨了焦点解决短期心理疗法在贫困大学生心理扶助工作中的运用过程及需要注意的问题。指出焦
学术环境按其结构可以分出许多层次。首先是学术和学术自身的关系,核心是学者的人格心理,构成一定的学术气象。其次是学术与学术的外部层次,同政治社会、经济社会的各种盘结
中巴经济走廊是李克强总理于2013年5月出访巴基斯坦期间提出的,旨在进一步深化两国在经济、能源与安全等领域合作,推动两国共同发展。同年底,习近平主席提出“一带一路”发展
旧工业建筑的改造再利用是对其价值的挖掘和生命的延续;结构作为技术手段解决了建筑形式的构建。结构是旧工业建筑中重要的建筑元素,对旧结构的价值重现和新结构介入的结构表
碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)因具备许多优良性能而广泛应用各工程领域,但现实环境往往会对其性能造成损伤,其中温度影响最为普遍,了解温度效应对C
目的 探讨子宫内膜异位症患者的T细胞亚群的测定及临床意义。方法 将 6 0例子宫内膜异位症患者作为研究对象 ,2 5例正常妇女为对照组 ,采用流式细胞仪测定外周血T细胞亚群
随着经济全球化的发展态势蔓延,现代企业间的竞争关系已发生了重大转变,企业间的战略联盟作为一种新的组织形式横空出世,结束了过去的对立竞争,发展为今天的大规模合作竞争,
作为“回望鲁迅”大型丛书的一种 ,伊藤虎丸先生的《鲁迅与日本人》是这套丛书中仅有的外国人写的关于鲁迅的书。这本书之所以值得关注 ,是因为它所提供的研究视角 ,并不限于
目的探讨超声造影在浅表淋巴结疾病鉴别诊断中的应用价值。方法对43例患者的75个浅表肿大淋巴结(良性28个,转移性39个,淋巴瘤8个)进行常规二维、彩色多普勒超声检查和灰阶超
随着互联网与移动互联网的发展,全渠道零售成为趋势。消费者借助网络可以轻易地在全渠道收集信息从而做出购买决定,同时,对高水平的购物体验的需求也日益增大。相应地,零售商