[发明专利]由微藻直接水热氧化制备化学品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备化学品的方法，尤其涉及一种由微藻直接水热氧化制备化学品的方法。

背景技术

随着化石资源的消耗以及全球温室效应的影响，人们越来越多的转向可持续发展的道路，这一转变促使人们开始从生物质原料出发制备能源燃料及化学品。

乳酸是一种通用的高潜力的平台化合物，主要用于医药、食品工业、生物可降解塑料以及用作环境友好型溶剂等领域。目前，乳酸可以葡萄糖和蔗糖为原料、通过传统的生物发酵过程制备，然而生物发酵方法存在着一些弊端，比如时空收率较低、酶的成本比较高、产生较多的盐废水并且难以纯化，另外此方法不能够直接利用纤维素、半纤维素以及木质纤维素发酵，因此越来越多的人转向了通过生物质化学转化的方法来制备乳酸。与发酵的方法相比，化学转化的方法更加简便易操作，并且相对于发酵法对原料的要求也比较低。

陕西师范大学董文生等人，采用镧基磷酸钼盐催化果糖水解制备乳酸(CN105597800 A,2016)，虽然该方法得到了较高的收率，但是由于催化剂与反应物是均相的，反应后所得溶液中的产物与催化剂互溶，增加了产物与催化剂分离的难度。另外，农业部环境保护科研监测所漆新华等人，以碱金属或碱土金属氢氧化物(如Ba(OH)₂，NaOH及KOH)为催化剂，在温和条件下对糖类进行催化转化(CN 105777523 A,2016)，得到较高产率的乳酸，虽然该方法反应条件较为温和，然而反应时间达48h，反应时间较长，并且所用催化剂能够溶解在反应物中，使得产物与催化剂的分离比较困难。郑州大学杨晓梅等人，利用分子筛为催化剂制备乳酸及乳酸酯(CN 105879902 A,2016)，虽然该方法能够使用非均相催化剂制备出了高收率的乳酸乳酸及乳酸酯，但是该方法的反应条件是在160℃条件下反应10h，反应时间较长，能量消耗较大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种由微藻直接水热氧化制备化学品的方法，通过温和可控的水热反应体系，制备出具有高附加值的乳酸和乙醇酸等化学品，克服了现有技术中存在的缺陷。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

在反应器中，加入微藻和水，在催化剂作用下，进行加氢氢解反应，反应结束后经处理得到化学品；

所述催化剂选自金属氧化物、金属氟化物、分子筛中的一种或多种；

所述化学品为乳酸、醋酸和乙醇酸中的一种或多种。

其中，所述催化剂为具有加氢氢解活性的催化剂。

进一步地，所述催化剂选自镧系金属氟化物、过渡金属氧化物和β-分子筛中的一种或多种。更进一步地，所述过渡金属氧化物可以是氧化铜、氧化铁、氧化锆或氧化锆。所述β-分子筛可通过商业途径购买或自行合成。

进一步地，所述反应器为间歇式或连续式反应器。

进一步地，所述微藻选自栅藻、小球藻、盐藻、衣藻、绿球藻中的一种或多种。

栅藻的拉丁名为Scenedesmus；小球藻的拉丁名为Chlorella；盐藻的拉丁名为Dunaliell；衣藻的拉丁名为Chlamydomonas；绿球藻的拉丁名为Chlorococcum。

进一步地，所述微藻的碳水化合物质量含量为40～65wt％，氮的质量含量不超过0.5wt％，硫的质量含量不超过0.5wt％。

进一步地，所述微藻与水的固液比为(1-50)g/100ml。

所述微藻与催化剂的质量比为1：(2-4)。

进一步地，所述加氢氢解反应的反应温度为(150-250)℃，反应时间为(60-360)min。

进一步地，所述加氢氢解反应时，采用氮气充压，气体压力为(1.0-8.0)MPa。

进一步地，所述加氢氢解反应时，搅拌速度为600r/min。

进一步地，所述催化剂在反应结束后经固液分离、干燥后可循环使用。

进一步地，反应结束后，产物经固液分离、精馏得到化学品。优选地，精馏前还进行减压蒸馏。

综合以上，本发明具有如下技术效果：