[发明专利]由微藻直接水热加氢制备化学品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备化学品的方法，特别是涉及一种由微藻直接水热加氢制备化学品的方法。

背景技术

二元醇是非常重要的聚酯类高分子单体，可用于生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、燃料添加剂、表面活性剂、乳化剂、机动车防冻液等，其最重要用途是生产不饱和树脂（UPR），2010年我国UPR生产量是170万吨，消费二元醇50万吨，市场前景广阔。我国二元醇需求量大且多依靠进口，同时石油基的生产路线难以持续；目前国内相关企业采用玉米淀粉为原料通过酶水解制糖、糖加氢氢解的工艺制备二元醇，然而以粮食为原料生产化学品存在“与人争粮、与粮争地”的问题，发展受到了严重的实际制约；随着原油、煤炭等化石能源的日益枯竭，基于可再生的非粮生物质为原料的生物基二元醇生产新路线势在必行。

山东西王糖业有限公司王勇等公开了一种利用植物纤维经酸性水解、加氢氢解制备多元醇的方法（CN1915947A，2007），该方法采用酸水解处理工艺，对设备有一定腐蚀，后续酸性废水处理较难；徐杰等人提出了一种玉米芯催化转化制取二元醇的方法（CN101704710A，2010），玉米芯经过酸催化水解、催化加氢等过程制备出高产率的多元醇产品；陈洪章等人发明了一种植物秸秆液化制备多元醇的方法（CN101172932A，2008），植物秸秆经蒸汽爆破后加入多元醇和硫酸在一定条件下反应得到生物基多元醇；上述工艺多采用液体酸对生物质进行水解预处理，对设备要求较高从而增加了装置成本，同时带来了一定的环境问题，酸体系的引入使生物质中大量杂质溶出，给后续分离和提纯带来困难。刘海超等人提出了一种纤维素生产山梨醇和甘露醇的方法，利用水热条件下水自身的原位质子酸水解纤维素，同时将水解中间产物进行耦合加氢以制备山梨醇和甘露醇，反应过程中无需酸碱，但二醇的选择性很低在15%以下（CN101058531A，2007）；中科院大连化物所研究人员利用非贵金属催化剂碳化钨应用于纤维素的催化转化，以活性炭担载碳化钨为催化剂在245℃下反应30min，乙二醇的收率为29%，在少量镍的促进下，乙二醇的收率高达61%（CN101648140A，2010）。这些方法多采用纯的纤维素为原料，所需纤维素多数从木质纤维素中提取，成本较高且价格昂贵。牟兴东等人提出了原料预处理、酶水解糖化和催化加氢氢解技术相耦合工艺制备二元醇产品，其中丙二醇的收率可以达到29.8%，但此过程原料需要酸碱预处理，酶解糖化所需时间长且成本高，给实际操作带来一定不便（CN102286548A，2011）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种由微藻直接水热加氢制备化学品的方法。本发明通过温和可控的水热反应体系，能制备出二元醇和丙酮醇等高附加值的化学品，而且由于利用了微藻这种环境友好的可再生生物质新能源，能实现CO2的高效生物固定和化学转化。

为解决上述技术问题，本发明的微藻直接水热加氢制备化学品的方法，包括步骤：

在反应器中，加入微藻与水，并在具有加氢氢解活性的催化剂作用下，于150～300℃进行加氢氢解反应10～360min，得到化学品。

其中，所述反应器优选为间歇式或者连续式反应器。

所述微藻包括：常见的淡水或海水微藻，如包括：栅藻、小球藻、盐藻、衣藻、绿球藻等中的一种或多种。其中，微藻的碳水化合物含量为40～65wt%（质量百分比），氮含量为0～0.5wt%（质量百分比），硫含量为0～0.5wt%（质量百分比）。

微藻与水的固液比优选为1g:100mL～50g:100mL。

所述催化剂可为常规的具有加氢氢解活性的催化剂，包括：负载型催化剂和非负载型催化剂中的一种或它们的组合。其中，优选地，该催化剂的活性组分包括：第Ⅷ族金属元素和副族金属元素；其中，第Ⅷ族金属元素包括：Ni、Ru或Pt；副族金属元素包括：Cu、Zn、Cr、Mo或W。负载型催化剂的载体包括：活性炭（AC）、硅藻土、氧化铝或沸石分子筛。

所述加氢氢解反应中，氢气的初始压力为1.0～8.0MPa。

所述化学品包括：碳原子数为2～6的二元醇和丙酮醇等。

本发明的微藻直接水热加氢制备化学品的方法中，所述催化剂经固液分离、干燥后，能循环再生使用。

本发明与现有二元醇制备技术相比，具有以下优势：