[发明专利]一种生产高活性木质素和副产糠醛的方法及应用

说明书

本发明提供一种生产高活性木质素和副产糠醛的方法及应用，所述方法以溶解浆预水解液和/或亚硫酸盐蒸煮液的原料出发，采用酸作为催化剂进行催化，得到所述木质素和糠醛；其中，所述酸为硫酸、磷酸、硝酸、盐酸或醋酸中的任意一种或至少两种的组合。所述方法通过将溶解浆预水解液和/或亚硫酸盐蒸煮液在酸的催化下，使得到的木质素和糠醛的得率进一步提高。尤其是木质素具有较高的反应活性、低分子量；糠醛中的5‑甲基糠醛和糠醛的比例在合适的范围内，能够进一步提高糠醛制备的呋喃树脂的强度。

技术领域

本发明属于生物质技术领域，涉及一种生产高活性木质素和副产糠醛的方法及应用。

背景技术

糠醛作为一种重要的有机化工原料和化学溶剂，被广泛应用于石油工业、化学工业、医药、食品及合成橡胶、合成树脂等行业，每年全球糠醛的需求量极大。它可以有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分，也可以从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。随着能源危机的加剧，利用可再生的农林废弃物生产高附加值的糠醛，并开发利用其下游化工产品受到人们越来越多的重视。中国的糠醛在世界糠醛贸易中占有举足轻重的地位，近年来得到了较大的发展。

糠醛的生产是基于戊糖的化学转化，目前，在工业规模上，唯一能获得糠醛的方法仍是以玉米芯原料、通过水解的方法而得到。按照水解原理和形成糠醛的过程可把制取糠醛的方法分为直接法和间接法。直接法(一步法)是把含半纤维素的原料装入水解锅中，在催化剂和热的作用下，使半纤维素水解成戊糖，同时戊糖又被脱水形成糠醛。间接法(二步法)是半纤维素的水解反应和戊糖的脱水反应分成两步，分别在不同的设备中完成。

CN 103261184 A公开了由包含葡聚糖和木聚糖的木质纤维素给料制备糠醛，在酸催化剂的存在下使所述给料与水接触，使所得混合物与至少一种水不混溶的有机溶剂接触以形成包含和水相和有机相的混合物，在合适的反应条件下，制备糠醛并且优选分配到可从其中回收糠醛的有机相中。

CN 104072450 A公开了由生物质原料制备5-羟甲基糠醛与糠醛的方法，包括：将生物质原料、溶剂、固体磷酸盐催化剂、可溶性无机盐加入反应器中，形成反应体系。在温度为20-400℃，惰性气体的保护下，进行脱水反应0-100h，即可制得较高收率的5-羟甲基糠醛与糠醛产物。

上述专利中都无法实现木质素和糠醛的联产，且通过两相提取糠醛，得率较低，工序复杂。如何将进一步提高糠醛的得率，同时能够实现木质素的联产，具有重要的研究意义。

预水解硫酸盐法溶解浆生产过程中，第一步就是预水解，预水解是在酸性条件下进行的，一般是在蒸汽高温自水解产生的醋酸的条件下，半纤维素发生酸性水解而溶出，使原料中的半纤维素(尤其是多戊糖)含量大大下降，在半纤维素发生酸性水解的同时，一部分木质素也在酸性条件下溶出。

现在溶解浆生产企业预水解液大部分浓缩后，加入碱回收锅炉进行焚烧，这样既浪费蒸汽能源，而且增加碱回收锅炉的负荷，从而使溶解浆生产成本增加，预水解液中主要成分是多戊糖和木质素，如何进一步进行逐级利用，变废为宝，提高溶解浆生产企业现有装置的产能，降低溶解浆生产成本，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种生产高活性木质素和副产糠醛的方法及应用。所述方法通过将溶解浆预水解液和/或亚硫酸盐蒸煮液在酸的催化下，使得到的糠醛和木质素的得率进一步提高，尤其是糠醛中的5-甲基糠醛和糠醛的比例在合适的范围内，能够进一步提高糠醛制备的呋喃树脂的强度。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种生产木质素和副产糠醛的方法，所述方法以溶解浆预水解液和/或亚硫酸盐蒸煮液为原料出发，采用酸作为催化剂进行催化，得到所述木质素和糠醛；

其中，所述酸为硫酸、磷酸、硝酸、盐酸或醋酸中的任意一种或至少两种的混合。