[发明专利]一种磷酸铁催化竹粉液化制备糠醛的方法

说明书

一种磷酸铁催化竹粉液化制备糠醛的方法，称取竹粉加入到高压反应釜中；水和四氢呋喃的混合液作为溶剂加入到反应釜中；称取催化剂FePO₄·2H₂O加入到反应釜中；称取NaCl加入到反应釜中；盖紧高压釜釜盖用氮气、氢气或惰性气体置换釜内的空气；升温，搅拌，恒温液化反应，制得糠醛。本发明仅使竹粉半纤维组分充分液化获得高产率的糠醛组分，同时，该方法获得的糠醛及催化剂易分离，过程简单，容易实现工业化推广。

技术领域

本发明属于竹粉加工技术领域，具体涉及一种磷酸铁催化竹粉液化制备糠醛的方法。

背景技术

目前，化石燃料过量开采与利用以及由此造成的化石燃料枯竭、全球气候变暖、环境污染、生态破坏等一系列问题已经严重制约了当前社会经济的可持续发展。因而寻求可再生环境友好清洁能源，实现人与自然和谐共处，已经受到各国学者的广泛关注。生物质是唯一一种可储存的可再生资源，其利用过程中自身碳循环可实现CO₂零排放，并且生物质储量丰富，在能源消费结构中占有越来越重要的地位。

糠醛，又称2-呋喃甲醛，美国能源部公认的最具竞争力的生物基平台化学品之一，是当前唯一从农林废弃物中提炼的化工原料。糠醛及其衍生物在树脂、医药、农药、石油和新能源化工等多个领域中用途广泛，在世界各国高度重视开发利用可再生资源与环境保护的今天，糠醛产业发展显得尤为重要。目前，应用于生物质直接液化制备糠醛的催化剂主要有无机酸、有机酸、路易斯酸和固体酸催化剂。无机酸及路易斯酸在催化生物质制备糠醛反应中具有很好的活性，然而，无机酸及路易斯酸存在回收困难、对设备易造成腐蚀等问题。有机酸及固体酸存在催化活性低，固体酸易失活等问题。已有文献报道固体FePO₄·2H₂O在催化纤维素转化过程中，同时具有均相及非均相催化特性，高温条件下能够水解(>140℃)形成Fe³⁺及H⁺，从而为催化糠醛转化提供路易斯及布鲁斯特复合酸催化，实现糠醛制备过程中异构化、脱水及水解需求(Haian Xia,Siquan Xu,Xiaopei Yan,Songlin Zuo.Highyield synthesis of 5-hydroxymethylfurfural from cellulose using FePO₄as thecatalyst.Fuel Processing Technology.2016,152:140-146)。与此同时，固体FePO₄·2H₂O在反应过后会重新结晶，从而为后续产物回收提供便利。因此，采用固体FePO₄·2H₂O为催化剂，对实现竹粉催化液化制备高产率糠醛以及催化剂后续分离、回收及重复利用具有十分重要的意义。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种磷酸铁催化竹粉液化制备糠醛的方法，该方法不仅使竹粉半纤维组分充分液化获得高产率的糠醛组分，同时，该方法获得的糠醛及催化剂易分离，过程简单，容易实现工业化推广。

技术方案：一种磷酸铁催化竹粉液化制备糠醛的方法，包括如下步骤：(1)称取竹粉加入到高压反应釜中；(2)水和四氢呋喃的混合液作为溶剂加入到反应釜中，所述水与四氢呋喃的质量比为1:1～1:10，竹粉与溶剂质量比例1:1～1:100；(3)称取催化剂FePO₄·2H₂O加入到反应釜中，所述的磷酸铁与竹粉的质量比不超过1；(4)称取NaCl加入到反应釜中，所述的NaCl与水的质量比不低于30％；(5)盖紧高压釜釜盖用氮气、氢气或惰性气体置换釜内的空气；(6)升温，搅拌，恒温液化反应，所述液化温度为100～300℃，恒温不超过6h，制得糠醛。

优选的，所述竹粉由竹片经粉碎至10～200目而得。

优选的，所述的水与四氢呋喃的质量比为1:1～1:5；竹粉与溶剂的质量比为1:5～1:50。

优选的，所述的竹粉与溶剂的质量比例1:5～1:15。