淺議生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制糠醛和其應(yīng)用

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1、淺議生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制糠醛和其應(yīng)用　　摘要:本文介紹了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和糠醛的基本知識，分析了糠醛的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)方法，并對糠醛的應(yīng)用進行了綜述。關(guān)鍵字：生物質(zhì)糠醛應(yīng)用中圖分類號：G633.91文獻標(biāo)識碼：A前言糠醛（Furfural）又稱2-呋喃甲醛，是一種雜環(huán)有機化合物，無色或琥珀色，透明油狀液體，有類杏仁的氣味。相對密度1.16，閃點為60°C，熔點-36.5°C，沸點161.1°C。在室溫下微溶于水，溶于熱水、乙醇、乙醚和苯，在空氣中會發(fā)生氧化反應(yīng)，顏色黃色至棕色至棕褐色，化學(xué)性質(zhì)與甲醛相似。玉米芯、葵花籽殼、麥稈、高粱稈等農(nóng)副產(chǎn)品是生產(chǎn)糠醛的主要原料?？啡┦且环N由生物質(zhì)水

2、解得到的重要的有機化工原料,是一種可再生的、綠色的化工產(chǎn)品。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化6太陽能在生物質(zhì)中是以化學(xué)能的形式儲存后轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。生物質(zhì)能是一種可再生能源，我國的生物質(zhì)資源十分豐富,資源總量約為我國目前石油消耗量的3倍。其中，在農(nóng)作物和農(nóng)副產(chǎn)品中的儲量每年就高達7億多噸，家畜飼料、農(nóng)作物肥料以及工業(yè)原料只能利用30%的儲量，剩余約60%的能量可以作為它用。隨著化石等不再生能源的大量消耗，能源儲量越來越少。面對如此嚴(yán)峻的能源形勢，開發(fā)可再生能源、更新能源結(jié)構(gòu)問題成為研究的熱點，生物質(zhì)能的開發(fā)利用受到了廣泛關(guān)注。利用可再生的農(nóng)林剩余物生產(chǎn)高附加值的糠醛生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究也因此

3、受到重視。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是從生物質(zhì)中分離出糖。這類糖經(jīng)過不同的加工處理后可以轉(zhuǎn)化為具有附加值的產(chǎn)品。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化可以向市場提供高附加值的產(chǎn)品，也可以為工業(yè)提供價值相對較低的化學(xué)品、燃料和能源。淀粉是玉米、小麥高粱等農(nóng)副產(chǎn)品的主要組分，可以通過一系列催化酶將其分解游離的葡萄糖。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程分為預(yù)處理和酶水解兩個主要處理過程。首先對生物質(zhì)原料進行預(yù)處理，得到纖維素和半纖維素，然后增加酶水解階段，得到最終需要的碳水化合物和木素，轉(zhuǎn)化流程如圖1所示。生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化技術(shù)很多，目前主要有直接燃燒、生物發(fā)酵和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化等。圖1生物質(zhì)轉(zhuǎn)化流程簡圖糠醛的生產(chǎn)技術(shù)和流程按高聚糖水解和糠醛的

4、形成過程，制取糠醛的方法可以分為一步法和兩步法。3.1一步法生產(chǎn)糠醛6一步法是指戊聚糖水解和戊糖脫水生成糠醛兩步反應(yīng)，在同一個反應(yīng)釜內(nèi)一次完成的，具體流程參見圖2。該方法操作簡單易行，生產(chǎn)設(shè)備投資少，在糠醛生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，一步法生產(chǎn)糠醛多采用多釜串聯(lián)以及連續(xù)生產(chǎn)工藝，替代了最初的單釜蒸煮工藝。根據(jù)催化劑種類的不同主要包括鹽酸法、硫酸法、改良硫酸法、醋酸法、無機鹽法5類。圖2一步法糠醛生產(chǎn)工藝流程示意圖一步法生產(chǎn)工藝多采用水蒸氣氣提法移出反應(yīng)中生成的糠醛,蒸汽消耗量大，原料利用率低，廢水廢氣等污染嚴(yán)重。根據(jù)我廠情況是將糠醛渣再利用，用于電廠發(fā)電。3

5、.2兩步法生產(chǎn)糠醛6兩步法糠醛生產(chǎn)工藝的重心是將原料中的纖維素和半纖維素分離開，然后分別加以處理利用。纖維素可制葡萄糖或乙醇，半纖維素用來制糠醛。兩步法是原料中的半纖維素水解生成戊糖和戊糖在較高溫度條件下脫水環(huán)化生成糠醛在兩個不同的反應(yīng)器中完成。兩步法是戊聚糖先在100℃左右水解生成戊糖，之后戊糖再在較高溫度條件下脫水環(huán)化生成糠醛。第一步戊聚糖水解生成戊糖反應(yīng)的條件溫和，工藝已經(jīng)很成熟,戊糖收率達到95%以上，兩步法工藝研究的重點在于對第二步，即戊糖脫水環(huán)化生產(chǎn)糠醛的研究過濾后的殘渣再經(jīng)水解、發(fā)酵得到乙醇；利用殘渣生產(chǎn)紙漿。兩步法糠醛生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，設(shè)備投資較高，但是

6、糠醛收率能達到70%以上，可以顯著提高經(jīng)濟效益。具體生產(chǎn)流程參見圖3。圖3兩步法糠醛生產(chǎn)工藝流程示意圖兩步法工藝較為復(fù)雜，設(shè)備投資高，第二步脫水的工藝條件不是十分成熟，應(yīng)用范圍有待擴大?？啡┑膽?yīng)用糠醛主要用于制造糠醇、呋喃樹脂和選擇性溶劑，還有一部分用于醫(yī)藥、農(nóng)藥等。當(dāng)前糠醛的應(yīng)用主要有：①糠醛加氫制糠醇?？反加置秽状迹瑸闊o色、具有特殊氣味、易流動的液體，是糠醛最主要的下游產(chǎn)品之一，全世界生產(chǎn)的糠醛有50%用于生產(chǎn)糠醇，它具有羥甲基的特性，可發(fā)生聚合、羥甲基化、烷氧基化等多種化學(xué)反應(yīng)，主要用于制備呋喃樹脂，用作汽車、拖拉機等內(nèi)燃機鑄造工業(yè)的熱射芯盒、砂黏合劑，以提高

7、鑄件質(zhì)量和促進鑄造過程的機械化和自動化，此外還可用作呋喃樹脂、清漆、顏料的溶劑和火箭燃料，用于合成營養(yǎng)藥物果糠酸鈣的中間體乙酰丙酸等。另外糠醇還可以用來生產(chǎn)四氫糠醇，它的溶解能力很強，一般用作樹脂和燃料的溶劑。6②糠醛加氫制呋喃、四氫呋喃?？啡┙?jīng)過真空精餾、脫羰基等可以制得呋喃，呋喃加氫可制得四氫呋喃。呋喃是一種重要的化學(xué)合成原料，可用于制備四氫呋喃、藥物、除草劑、穩(wěn)定劑和洗滌劑等。而四氫呋喃是一種重要的有機化工原料，用于制備丁二烯、滌綸、聚丁二醚醇、四氫噻吩等，還是一種良好的溶劑，參與格氏反應(yīng)、聚合反應(yīng)、酯化反應(yīng)和縮合反應(yīng)等，另外四氫呋