一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及有機物制備領(lǐng)域，具體涉及一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法。本發(fā)明是以氯化鋅污泥炭為催化劑，通過和生物質(zhì)機械混合，在無氧條件下270℃～400℃進行熱解，收集冷凝液體可得到富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物。本發(fā)明所述的方法中催化劑和生物質(zhì)原料價格低廉，易于獲得，對熱解設(shè)備無腐蝕性，生產(chǎn)成相對較低；此外，氯化鋅污泥催化劑性能穩(wěn)定，可多次循環(huán)利用。
【專利說明】一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本方法涉及有機物制備領(lǐng)域，特別涉及一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)，特別是木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成，其中纖維素是由葡萄糖以β_1，4糖苷鍵組成的的大分子聚合物。纖維素廣泛存在于自然界中，占生物質(zhì)含量的35%~50%以上。生物質(zhì)熱解尤其是快速熱解可以得到高附加值的液體燃料和化學(xué)品，被認(rèn)為是利用生物質(zhì)能最有效的方式之一。選擇性催化熱解是在加入催化劑的條件下使生物質(zhì)定向熱解，從而提高一種或幾種產(chǎn)物的產(chǎn)率。
[0003]左旋葡萄糖酮可以通過催化熱解纖維素以及相關(guān)碳水化合物獲得，其可以廣泛地作為手性化合物的合成原料。左旋葡萄糖酮具有獨特的剛性結(jié)構(gòu)，可以在有機合成中引入手性中心，具有很好的立體選擇性，并且可以避免官能團的保護和去保護等的復(fù)雜操作，因而備受人們關(guān)注。
[0004]左旋葡萄糖酮從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)過了 40多年，但由于其產(chǎn)率較低，純化困難，而且市場價格高昂，限制了它在有機合成中的應(yīng)用。到目前為止，國內(nèi)外各研究單位經(jīng)過大量的研究，已經(jīng)初步篩選得到了一些有效的催化劑，可用于高選擇性制備LG0，主要包括磷酸、硫酸、硫酸鐵、固體超強酸等。然而，不同的催化劑在使用過程中各自都存在著不同的問題，因此開發(fā)新型的催化劑依舊是生物質(zhì)選擇性熱解制備左旋葡萄糖酮亟待解決的一個重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備左旋葡萄糖酮的方法。
[0006]一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下:
(1)以氯化鋅污泥炭為催化劑，以生物質(zhì)為原料，將催化劑與生物質(zhì)按1:1~1:10的質(zhì)量比機械混合，得到混合物；
(2)將步驟(1)得到的混合物放置在真空或惰性氣體氛圍下，并于270°C~400°C下熱解3~15分鐘，冷凝熱解氣，獲得富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物。
[0007]所述的氯化鋅污泥炭的制備步驟如下:
(1)將粉碎干燥后的污泥在真空或惰性氛圍下，在300℃~600°C下保持5~12小時，而后在真空或惰性氣體氛圍下冷卻至室溫獲得污泥炭；
(2)將步驟(1)得到的污泥炭和氯化鋅按2:1~10:1的質(zhì)量比進行混合，在乙醇體系中回流I~3小時，過濾烘干獲得氯化鋅污泥炭。
[0008]所述的污泥指生活污水廠或工業(yè)污水廠所產(chǎn)生的污泥。
[0009]所述的生物質(zhì)是指含纖維素或木質(zhì)素的原料，包括纖維素、木質(zhì)素、秸桿、稻殼、木材、樹皮等。
[0010]本發(fā)明的主要優(yōu)點如下:
本發(fā)明以氯化鋅污泥炭為催化劑，通過與生物質(zhì)原料機械混合后在較低溫度下熱解，能夠獲得富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物，工藝簡單，操作方便。本發(fā)明所用生物質(zhì)原料和催化劑常見易得，成本低廉，可極大地簡化原料預(yù)處理過程，避免原料浸潰與干燥等繁瑣的操作，還減少了酸的腐蝕性和污染性。本發(fā)明降低了熱解反應(yīng)的溫度，使工藝條件更加穩(wěn)定安全。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明提供了一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0012]下述實施例中的百分含量無特殊說明均為質(zhì)量百分含量。
[0013]實施例1 氯化鋅污泥炭的制備:
(1)取100g粉碎干燥后的氧化溝污泥，在常壓、氮氣氛圍下，在500°C溫度下保持10小時，冷卻后獲得污泥炭；
(2)取20g步驟(1)得到的污泥炭和3g氯化鋅機械混合后在500ml乙醇體系中100°C回流1.5小時，過濾后80°C烘 干得到氯化鋅污泥炭。
[0014]左旋葡萄糖酮的制備:
(1)取Ig上述氯化鋅污泥炭作為催化劑，以楊樹皮作為原料，按楊樹皮與催化劑質(zhì)量比為3:1機械混合，得到混合物；
(2)將步驟(1)得到的混合物在300°C、氮氣氛圍下熱解12分鐘，獲得富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物。
[0015]通過氣相色譜分析上述液體產(chǎn)物中左旋葡萄糖酮的含量，計算得到左旋葡萄糖酮產(chǎn)率為7.8%。
[0016]實施例2 左旋葡萄糖酮的制備:
(1)取實施例1中制備的Ig氯化鋅污泥炭作為催化劑，以商業(yè)微晶纖維素作為原料，將兩者進行機械混合，商業(yè)微晶纖維素和催化劑的質(zhì)量比為5:1，得到混合物；
(2)將步驟(1)得到的混合物在380°C、氮氣氛圍下熱解15分鐘，獲得富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物。
[0017]通過氣相色譜分析上述液體產(chǎn)物中左旋葡萄糖酮的含量，計算得到左旋葡萄糖酮的產(chǎn)率為16.8%。
[0018]實施例3 氯化鋅污泥炭的制備:
(1)取100g粉碎干燥后的氧化溝污泥，在常壓、氮氣氛圍下，在350°C溫度下保持6小時，冷卻后獲得污泥炭；
(2)取20g步驟(1)得到的污泥炭和Sg氯化鋅機械混合后在500ml乙醇體系中100°C回流2.5小時，過濾后80°C烘干得到氯化鋅污泥炭。[0019]左旋葡萄糖酮的制備:
(1)取Ig上述氯化鋅污泥炭作為催化劑，以商業(yè)微晶纖維素作為原料，按楊樹皮與催化劑質(zhì)量比為8:1機械混合，得到混合物；
(2)將步驟(1)得到的混合物在350°C、氮氣氛圍下熱解10分鐘，獲得液體產(chǎn)物。
[0020]通過氣相色譜分析上述液體產(chǎn)物中左旋葡萄糖酮的含量，計算得到左旋葡萄糖酮產(chǎn)率為15.3%。
[0021]實施例4 左旋葡萄糖酮的制備: (1)取實施例3中制備的Ig氯化鋅污泥炭作為催化劑，以楊木屑(平均粒徑Imm以下)作為原料，將兩者進行機械混合，纖維素和催化劑的質(zhì)量比為2:1，得到混合物；
(2)將步驟(1)得到的混合物在300°C、氮氣氛圍下熱解5分鐘，獲得富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物。
[0022]通過氣相色譜分析上述液體產(chǎn)物中左旋葡萄糖酮的含量，計算得到左旋葡萄糖酮的產(chǎn)率為10.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下: (1)以氯化鋅污泥炭為催化劑，以生物質(zhì)為原料，將催化劑與生物質(zhì)按1:1~1:10的質(zhì)量比機械混合，得到混合物； (2)將步驟(1)得到的混合物放置在真空或惰性氣體氛圍下，并于270°C~400°C下熱解3~15分鐘，冷凝熱解氣，獲得富含左旋葡萄糖酮的液體產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，其特征在于，所述的氯化鋅污泥炭的制備步驟如下: (1)將粉碎干燥后的污泥在真空或惰性氛圍下，在300°C~600°C下保持5~12小時，而后在真空或惰性氣體氛圍下冷卻至室溫獲得污泥炭； (2)將步驟(1)得到的污泥炭和氯化鋅按2:1~10:1的質(zhì)量比進行混合，在乙醇體系中回流I~3小時，過濾烘干獲得氯化鋅污泥炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，其特征在于，所述的污泥指生活污水廠或工業(yè)污水廠所產(chǎn)生的污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化熱解生物質(zhì)制備左旋葡萄糖酮的方法，其特征在于，所述的生物質(zhì)是指含纖維素或木質(zhì)素的原料，包括纖維素、木質(zhì)素、秸桿、稻殼、木材和樹皮。
【文檔編號】C07H3/10GK103524570SQ201310482597
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】衛(wèi)新來, 俞志敏, 金杰, 吳克, 王磊, 王文奎 申請人:合肥學(xué)院