[发明专利]一种CO2

说明书

本发明公开了一种CO₂气氛下农林废弃物水热液化糠醛制备方法，包括如下步骤：S1：收集农林废弃物并破碎筛分，加入水热反应釜中，与去离子水混合形成质量体积比1:15至1:5的混合液；S2：用CO₂吹扫釜体，排尽所述反应釜内空气后，关闭出气阀，充入0～2Mpa CO₂，再将所述反应釜密封，使其在搅拌下升温至150～250℃，并保持10～50分钟；S3：冷却水热反应釜至室温后，泄压收集气体，并收集所述反应釜内反应后的固液混合物，进行真空抽滤分离，得到固体部分和液体部分；S4：将所述液体部分用有机溶剂进行萃取和抽提，然后分离并过滤有机相，除去有机溶剂，通过旋转蒸发得到富含糠醛的生物油。采用CO₂做惰性气氛，选择合适的参数共同提高了糠醛的选择性和产率。

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，更具体地，涉及一种CO₂气氛下农林废弃物水热液化糠醛制备方法。

背景技术

糠醛，又称2-呋喃甲醛，是一系列呋喃基化学品和溶剂的天然前体，具有很高的应用价值，广泛的应用于有机合成，分析试剂，药品及工业产品的原料制备等等。目前，糠醛制备方法主要有水解液化，催化及高温分解生物质等等。生物质富含丰富的半纤维素，半纤维素进而降解成糠醛。水解法中，半纤维素在酸和水的作用下水解生成木糖，而木糖经过异构化作用和连续脱水反应生成糠醛。生物质高温分解是指一定的高温条件使纤维素和半纤维素的键各自打开，生成小分子物质。通过催化剂的选择与温度的控制可以增加糠醛的收率，工业上，糠醛由木质纤维素生物质中的半纤维素在稀硫酸催化下，水蒸气加热蒸煮器和提取糠醛。

但现有的制备方法存在一定弊端：

1、现有技术中常用N₂作为反应的惰性气体，通常糠醛的收率有待进一步提高；

2、申请号为“201610692355.0”的专利公开了一种从油茶壳中制备糠醛的方法，提到了用二氧化碳作为弱酸性气体催化剂，但是该专利还采用了催化剂助剂共同作用。现有的催化体系副反应较多，这些副反应会降低戊糖生成糠醛的选择性，导致糠醛损失较大；

3、现有技术中，制取每吨糠醛需要消耗25～35t水蒸气，反应时间较长，并且使用蒸汽作为热源和萃取剂耗能巨大，成本较高；并且高温分解过程存在能耗高，催化剂成本高的问题，有待改善。

4、使用稀酸做催化剂易腐蚀设备，需消耗昂贵的金属设备维护费用及环境污染严重。且其分离和循环使用非常困难，而稀酸水解法还会导致大量酸性糠醛废水产生，治理难度极大。

总之，糠醛行业是典型的耗能高、污染重的行业，已见报道糠醛制备方法对提高收率、降低能耗、减少废水排放及减缓设备腐蚀有较大作用，但仍无法彻底解决污染问题或因成本较高而无法应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种CO₂气氛下农林废弃物水热液化糠醛制备方法，采用农林废弃物与去离子水混合后，于 CO₂气氛下在反应釜中恒温反应，最后将反应混合物萃取分离得到富含糠醛的生物油。本发明采用CO₂做惰性气氛，替代了稀硫酸催化剂，并且选择合适的参数共同提高了糠醛的选择性和产率。

为实现上述目的，本发明提供一种CO₂气氛下农林废弃物水热液化糠醛制备方法，包括如下步骤：

S1：收集农林废弃物并破碎筛分，加入水热反应釜中，与去离子水混合形成混合液；

S2：用CO₂吹扫釜体，排尽所述反应釜内空气，然后关闭出气阀，充入CO₂，随后将所述反应釜密封，使其在搅拌下升温至150～250℃，并保持 10～50分钟；