[发明专利]一种生物质基制备乙酰丙酸甲酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质原料制备技术领域，尤其涉及一种生物质基制备乙酰丙酸甲酯的方法。

背景技术

乙酰丙酸甲酯是一种淡黄色、透明油状化合物，是一种高效能柴油添加剂，也可作为清洁燃料单独使用。产品质量达EN590标准要求，排放达ULSD 标准要求。该产品可减少96％的温室气体排放，在欧洲允许以65％的比例与石油柴油掺合使用，与油脂生物柴油相比，成本下降50％，销价却高30 ％以上。且具有可生物降解、低凝、氧化安定性好等特点，是高档柴油燃料的发展方向。

近年来，固体酸催化剂作为一类绿色环保的催化剂被广泛应用于催化脱水、烷基化、异构化、酯化、裂解等反应过程中，它具有易与产物分离、不腐蚀设备、不污染环境和可重复使用等诸多优点。目前研究最为广泛的是硫酸根促进的金属氧化物催化剂，该类固体酸已在许多酸催化反应中表现出良好的催化活性和热稳定性，因而格外受到国内外科技工作者的青睐。Frank Rataboul和Nadine Essayem报道了用固体酸催化剂在超临界甲醇中(300 ℃/10MPa/1min)直接转化纤维素制备乙酰丙酸甲酯，发现在CsxH3-xPW12O40 或SO42-/ZrO2催化下乙酰丙酸甲酯得率接近20％。但是该反应条件是苛刻的，要求在较高的温度和压力下进行反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质基制备乙酰丙酸甲酯的方法，制备的乙酰丙酸甲酯的纯度高，收率高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种生物质基制备乙酰丙酸甲酯的方法，包括以下步骤：

(1)将生物质置于第一个反应釜中，在220～240℃、浓度为1.15％～ 3.15％H₂SO₄条件下水解13.5～18s；

(2)将步骤(1)的产物置于第二个反应釜中，混合物在200～215℃、 3％～7％H₂SO₄条件下水解20～30min生成乙酰丙酸；

(3)乙酰丙酸与甲醇在催化剂内酯化生成，其中，酯化反应温度为 110-130℃，绝对压力为2-3MPa，酯化反应时间为1.5-3小时。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤(1)中，所述生物质在第一反应釜中的水解反应的温度为230-235℃，绝对压力为2.3-2.5MPa，时间为16-18秒。

进一步，所述步骤(2)中，所述生物质在第二反应釜中的水解反应的温度为200-205℃，绝对压力为1.2-1.4MPa，时间为15-20min。

进一步，所述步骤(3)中，所述催化剂为质量百分比浓度为8-14％的醋酸锌溶液，所述醋酸锌溶液与植物秸秆的重量份配比为(0.3-0.5)：1。

进一步，所述步骤(3)中，所述催化剂为质量百分比浓度为8-14％的 H₂SO₄溶液，所述H₂SO₄溶液与植物秸秆的重量份配比为(0.2-0.4)：1。

本发明的有益效果是：本发明制备的乙酰丙酸甲酯的纯度高，收率高，以废弃物秸杆类生物质为原料，既节约生产成本又减少了环境污染，还创造了更高的经济价值，为工业化生产乙酰丙酸甲酯和植物秸秆的综合利用提供了现实途径。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

本实施例生物质基制备乙酰丙酸甲酯的方法包括以下步骤：

(1)将生物质置于第一个反应釜中，在220℃、浓度为1.15％H₂SO₄条件下水解13.5；

(2)将步骤(1)的产物置于第二个反应釜中，混合物在200℃、3％H₂SO₄条件下水解20min生成乙酰丙酸；

(3)乙酰丙酸与甲醇在催化剂内酯化生成，其中，酯化反应温度为110 ℃，绝对压力为2MPa，酯化反应时间为1.5小时，所述催化剂为质量百分比浓度为8％的醋酸锌溶液，所述醋酸锌溶液与植物秸秆的重量份配比为0.3： 1。

实施例二

本实施例生物质基制备乙酰丙酸甲酯的方法包括以下步骤：

(1)将生物质置于第一个反应釜中，在240℃、浓度为3.15％H₂SO₄条件下水解18s；