[发明专利]汽爆水洗物质无酸自催化直接制备糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明属于农作物秸秆资源综合利用领域，涉及到农作物秸秆资源分层多级转化联产 制糠醛的工艺技术，特别着重于农作物秸秆汽爆水洗物质无酸自催化直接制备糠醛的方 法。

背景技术

我国是一个农业大国，各类农作物纤维资源十分丰富。常见的有玉米秸秆，稻壳， 麦草等。其中仅秸秆一项就达7.0×109kg以上，其中玉米秸秆约2.2×1011kg，这些资源 长期没有得到合理的开发。在我国南方地区，稻壳作为脱米后的副产物，主要用作饲料 焚烧等。据报道，稻壳中半纤维素的含量高达19％。另外，由于稻壳体积小，可以直接 投料生产，而且稻米脱粒一般集中在脱粒工厂，原料便于集中收购，如果能将其利用有 着很广阔的前景。作为农业废弃物的物料多以燃料烧掉，其烟雾中含大量的TSP和SO₂， 造成大气严重污染。近年来生物质能的研究已经成为一个热门的研究课题，利用农业废 弃物的综合利用正逐步成为人们研究的热点。

我国农业废弃物除了少部分被利用外，大部分以堆积、荒烧等形式直接倾入环境， 造成极大污染和浪费，而且这种直接燃烧的方法热效率很低，只有10％左右。农业废弃 物如麦草，玉米秸秆，稻壳等大部分都含有丰富的纤维素，半纤维素，如果加以科学的 利用，可以变废为宝，缓解人类所面临的资源危机，食物短缺，环境污染等一系列问题， 也为人类持续发展提供了保证。以玉米秸秆为例它主要由植物细胞壁组成，细胞壁基本 组成是纤维素、半纤维素、木质素，纤维素和半纤维素被木质素层层包裹，纤维素是一 种有1000-10000个β-D吡喃型葡萄糖单体以β-1，4糖苷键连接的直链多糖，多个 分子平行排列成丝状不溶性微小纤维，其基本组成单位是纤维二糖，它是地球上最丰富 的聚合体。而半纤维素主要是木糖以及少量阿拉伯糖，半乳糖，甘露糖组成，而木质素 是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香族化合物，对水解纤维素起到屏障 作用。到目前为止，还未发现能利用木质素的单聚体来生产乙醇的微生物。半纤维素较 易水解为五碳糖，纤维素较困难水解为六碳糖，而木质素一般作为燃料。目前利用玉米 秸秆中的纤维素酶解制燃料乙醇的技术已经引起广泛的重视，并且日趋成熟。本专利也 属于农业资源综合领域的。

早在1821年，Doebernier首先发现了糠醛，随后，人们对其物理化学性质及其合成 方法进行了深入的研究。1922年，美国Quaker Oats公司首先实现了糠醛的工业化，主要 应用于木松香脱色和润滑油精制方面，实现了糠醛在工业领域的应用；20世纪40年代， 糠醛广泛应用于合成橡胶、医药、农药等领域；60年代以后，随着糠醛衍生物的开发， 特别是呋喃树脂在铸造业的广泛应用，极大地促进了糠醛工业的发展；70年代后，随着 能源危机和石油价格的上涨，利用可再生的农林废料生产高附加值的糠醛，并发展其下 游化工产品受到人们越来越多的重视。

糠醛纯品是无色透明的液体，具有类似杏仁油的刺激气昧，与空气接触.特别是在 糠醛中有酸时，会自动氧化，逐渐变成深棕包，甚至变成黑褐色树脂状物质。糠醛能溶 于很多有机溶剂：如酒精、丙酮、乙醚、醋酸、苯和四氯化碳。糠醛分子结构中有一个 呋喃环和一个醛基.呋嘀环又有两个双键和环醚键，可以发生氢化、氧化、氯化、硝化 和缩化等反应.因而可以制备大量衍生产品，因此糠醛又是一种重要的有机化工原料.可 以用来合成农药、医药、染料、涂料、树脂等大量精细化工产品。

糠醛又名呋喃甲醛，是一种广泛用于石油炼制、石油化工、化学工业、医药、食品 及合成橡胶、合成树脂等行业的重要有机化工原料和化学溶剂，迄今为止只能由植物纤 维原料通过水解制得。糠醛不仅可以制备糠醇、呋喃、四氢呋喃、顺酐、糠酸等重要有 机化工原料.而且在合成树脂、合成纤维、台成橡胶、医药、农药、石油琼制、染料、 香料等工业有着广泛的用途。目前不少关于糠醛制备的文献报道，如CN87100099 CN1616443 CN101113145 CN1381450等，但是都集中于使用稀酸催化制糠醛(如硫酸，盐 酸等)，而不添加酸催化直接制取糠醛的技术鲜有报道。

发明内容