糠醛绿色合成工艺研究

吴宝军

摘要：现代社会对燃料和化学品需求不断增加,二氧化碳排放量也持续上涨。全人类正面临着全球变暖导致的环境问题的严峻挑战,于是人们开始致力于发掘利用各种形式的可再生能源。生物质是一种可再生的非化石碳能源,因其环保、储量丰富,被认为是传统化石资源的理想替代品。利用木质纤维素生产生物燃料和生物化学品,成本较低,可以显著减少二氧化碳的排放,实现生物质废弃物的有效回收利用,是一项具有重要前景的研究。木质纤维素经过催化水解可以得到C5、C6单糖,可进一步合成各种生物质平台化合物如糠醛、5-羟甲基糠醛、乳酸和乙酰丙酸等。这些官能化的平台化合物可以进一步催化得到燃料添加剂和高附加值化学品。

关键词：糠醛；绿色；合成工艺；研究

引言

呋喃是一种重要的化工材料，其中含有甲醛和双性二次产物，主要用于合成和脱模，高端产品主要用于润滑油、化学防腐、塑料、抗氧化剂等，对医药、香料等具有特殊指标的呋喃医药中间体(即。5-甲基糠醛)的重组含量应低于0.4%的聚酯，香料系列中的乙酯的程序反应基本上用GC表示，糠醛的技术指标中的湿度应低于0.044%(卡尔·珀尔修斯法)，且在考虑到糠醛在医药领域的用途以及香料和技术指标要求的情况下，糠醛生产厂家必须根据糠醛的技术指标、水控制和工艺条件生产特殊的糠醛是困难的。

一、糠醛的性质

糠醛(C5H4O2)，也称为2-呋喃甲醛或2-糠醛甲醛(2-呋喃甲醛或2-糠醛)，是一种无色杏仁味的油性液体，暴露后很快变暗富勒烯是一种具有封闭结构的杂环醛，含有5元呋喃环和醛结构。富勒醇被广泛用作重要的平台化学品，可用于合成糠醛、四糠醛、呋喃、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、糠醛和糠醛等各种化工产品。也可以用作各种化学过程的萃取溶剂。糠醛是通过糠醛催化加氢制得的，是医药行业的中间体，可以生产治疗溃疡的柳叶刀。糠醇连续加氢后，生成四氢糠醇，四氢糠醇可进一步演变，以分解高附加值塑料和包装材料。四氢呋喃是一种重要的有机溶剂。含有锆和挤压物的甲基酸可代替燃料、锂电极和食品生产，黄热病用于食品细菌，黄酸用于药物合成或发动机清洗。粘合剂用作润滑剂生产的溶剂，从原来的蒸馏中降低了润滑油质量差。此外，酵母可以用作大蒜和树脂织物生产中的溶剂，也可以从火炬生产中去除氧、氮、硫、金属等各种原子。

二、现有工艺存在的问题

首先，全球约70%的企业使用间歇反应器和Trak reuter技术，但仅使用ca。50%的理论家使用这种方法提取粘合剂。但是，消费量接近30%至50%。二是采用强次反应，如水、强酸、高温、反应时间长等，影响抑制和树脂。再次:稀有酸等处置手段容易腐蚀，回收特别困难。由于稀土酸的溶液可能导致大量酸性水，因此管理也很麻烦。最后，将蒸汽用作热源和提取剂的能量需求较大，厚纸板盒含有大量蒸汽，因此后续的制造工艺和成本较高。

三、糠醛绿色合成工艺

3.1糠醛的缩合和聚合

以乙基纤维素(EC)为热塑性弹性体刚性骨架，通过主链接枝链延长的方式，原子转移自由基聚合法，依次将油脂酸衍生物甲基丙烯酸月桂酯(LMA)和糠醛的衍生制备的甲基丙烯酸四氢糠基酯(THFMA)分步聚合，制备出一种乙基纤维素接枝嵌段共聚物乙基纤维素-g-甲基丙烯酸月桂酯-b甲基丙烯酸四氢糠基酯(EC-g-P(LMA-b-THFMA))。该共聚物在-35℃和49~56℃存在2个热转变，显示微相分离现象，具有优异的热塑性弹性体行为，共聚物伸长率为89%~147%，拉伸强度为(1.7~9.5)MPa，弹性恢复系数高达92%以上，机械性能明显增强。自愈合水凝胶是利用高分子中含有的亚胺键、二硫键、D-A反应、酰腙键等动态共价键或氢键、疏水基、空间作用等非共价键构筑，形成一种具有特定功能的复合水凝胶。将糠醛与壳聚糖(CS)交联来制备壳聚糖-糠醛水凝胶，存在亚胺键交联点和氢键网络，形成动态三维网络结构，具有pH值响应性能、溶胀性能、流变学性质和自愈合能力的壳聚糖水凝胶(CS-F)。

3.2原料的选择

生物质制糠醛的主要原料是半纤维素、纤维素、木质素等木质纤维素生物质。首先，将5 -碳糖水溶解在5 -碳单体中，然后使用5 -碳糖水促进脱水，得到乙醛。根据经济利益和环境保护的原则，糠醛也可以由矿物制成，但缺乏竞争力。木糖在自然界中广泛存在，是产生丰富的半纤维素物质的主要单体，在温和的条件下容易转化为木糖聚酯；另外，对于糠醛的生产，脱水反应只需用木糖作为材料就可以简化反应，所以薄膜是糠醛生产中最大的反应，主要是从木糖中提取出来的，但有较高的糠醛收率和缺点，如制备量大， 此外，从半纤维素中提取半纤维素也可用于糠醛的生产，但制备半纤维素需要更复杂的前处理；生成半纤维素糠醛需要两个过程，从半纤维素中的淀粉到与脱水木糖相比的淀粉单体(木糖)，再到戊烷[5]脱水糠醛生产半纤维素的诸多因素，包括半纤维素的性质(分子质量和结晶)和纤维素中的实际木糖含量。

3.3催化剂选择

催化剂的选择和使用对生物量转化为催化剂平台有重要影响，催化剂分为均相催化剂，均相催化剂包括无机酸、有机酸、离子液体、盐(尤其是金属氯化物)等，常用的无机酸有硫酸、盐酸等，在工业中通常用作催化剂。均相催化下有机酸主要是甲酸、乙酸等。低产不完全电离、生物质糖的连锁反应的持续催化、无机酸引起的设备腐蚀以及比环境污染更好的效果。此外，有机酸实现了产品和试剂之间的良好分离，避免了副作用，减少了生产投资。添加金属氯化物提高了Fe的产率，这些金属氯化物具有Lewis酸性部分，可以促进5-HMF的形成，同时促进糖的形成它可以加快异构化和脱水过程，从而缩短反应时间。目前，较为成熟的均相催化剂已广泛应用于工业生产，但也存在腐蚀性、环境污染、催化剂回收、产品分离困难等问题，因此，在环境友好的发展道路上，均相催化剂可能持续时间不长。

3.4糠醛含量控制

在呋喃生产工艺中，根据脱附工业园的要求，饱和重芳烃轻废式换热器吸走脱附塔，脱附塔底部温度为140 ~ 150℃，塔顶温度< 31℃，压力1 ~ 2kPa，脱附产物通过塔顶冷凝器冷凝，直接进入产品容器。在解吸过程中，糠醛重组多的重芳烃不易解吸，容易引起管道堵塞，直接影响正常生产，因此要求原料中糠醛含量达到99.30%，重组成分含量不到0.40%。(气相色谱仪在生产中调节糠醛含量的主要手段是调节精馏塔塔盘数和回流率。目前，糠醛工业蒸馏区净化塔参数为净化塔直径800-1000mm；是。精制托盘数，16-20层；净化槽体积，6-8立方米；没有回流。现有精制塔厂生产的成品糠醛含量为98.5% ~ 99.1%，重组糠醛含量为0.5% ~ 0.8%。在预焙槽水平的糠醛生产中，存在难以与含量相匹配的问题，不能满足呋喃产品的原料糠醛技术指标要求。

结束语：

总之，糠醛生产行业不仅能耗高，污染物重，因此在糠醛生产过程中，生产工艺特点、能耗低、废水排放、设备腐蚀等受到高度重视。虽然糠醛生产工艺发达，生产能耗和废水排放量在一定程度上有所减少，但通过两相体系减少有机溶剂对人体健康和生态环境的危害不是最佳溶剂，仍存在一定危害。因此，我们要进一步研究糠醛生产工艺及其生产方法，进一步减少糠醛生产中的能耗和废水排放，促进糠醛生产行业健康持续发展。

结束语：

[1]金才迪.木质纤维素甲酸预处理及甲酰化纤维素制备5-羟甲基糠醛催化反应研究[D].浙江大学,2021.

[2]邵明月.BiVO_4复合光阳极的制备及其光电催化氧化5-羟甲基糠醛[D].哈尔滨工业大学,2021.

[3]田野.磷化三镍催化剂的制备及其催化糠醛选择性加氢反应研究[D].黑龙江大学,2021.

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