乙酰丙酸的生产工艺

论文编号:HG295   论文字数:18800,页数:34

引  言
　  随着石油、煤炭等不可再生资源的大量消耗,大力开发新的可再生性资源已成为走可持续发展道路的前提条件。生物质资源是地球上数量最丰富的可再生资源,全球每年由光合作用生成的生物质高达1500 亿～2000 亿t ,但这些资源被作为能源利用的还不到1 %。所以,开发利用生物质可再生资源是十分必要和迫切的[1 ] 。可再生生物质资源主要成分是纤维素、半纤维素和木质素,其中半纤维素和纤维素分别是以木糖为主的五碳糖和葡萄糖为主的六碳糖组成的。从可再生资源获得新型平台化合物将成为本世纪化学领域的一项主要任务 。其中,乙酰丙酸将是一种非常有前途的绿色平台化合物。
 植物纤维原料主要有:玉米芯、桦木屑、稻壳、棉籽壳再生纤维素纤维以及纤维衍生物等，其主要成分是纤维素、木质素和半纤维素。纤维素是以葡萄糖基为结构单元，由甙链连接而成的线性大分子，半纤维素是以已糖和戊糖为主链，具有羟基或羟基酸衍生物侧基的一类多糖物质[3]。
 松子壳是除仁后植物纤维废料,它可经水解得到一种化工原料乙酰丙和大量的木质素。 我国是农业大国,糠醛生产资源丰富。 但近年来,环境问题已成为制约该行业发展的瓶颈。 一个年产量1000 吨的糠醛厂一年产生的废渣量约为13000 吨。 目前我国共有140 多个糠醛生产厂家,糠醛总产能超过20 万吨/ 年,产量约10 余万吨/ 年,糠醛废渣产量就达约130 余万公吨/ 年。 虽然糠醛废渣能综合利用,如生产丙烯酸、二次水解生产乙醇等,但由于受技术条件的限制,经济效益不佳,难于实现规模的工业化。 糠醛废渣含有大量纤维素,是很值得利用的资源,如以其作为锅炉的燃料,生产蒸汽,再用到糠醛生产中,将实现资源的循环利用。
 乙酰丙酸的分子中含有1个羰基和1个羧基，因此具有良好的反应性，能够进行酯化、还原、取代、聚合等多种反应。它的4位碳原子是1个不对称碳原子，因此还可进行手性合成和拆分[4]，利用这些特性乙酰丙酸可广泛用于:手性试剂、生物活性材料、聚合物、润滑剂、吸附剂、涂料、电池、油墨、电子产品等领域中。这些优良的性质使乙酰丙酸具备了成为一种新型平台化合物的潜力，利用植物纤维素来制备乙酰丙酸将具有十分广阔的前景和重要意义[5]。
 

目    录
引  言 1
1．文献综述 2
1.1前言 2
1.2 乙酰丙酸的性质及其用途 2
1.2.1 乙酰丙酸的性质 2
1.2.2 乙酰丙酸的用途 5
1.2.3 乙酰丙酸衍生物 6
1.3 国内外乙酰丙酸制备发展概况 8
1.3.1 糠醇水解法制备乙酸丙酸的发展概况 8
1.3.2 葡萄糖水解制备乙酰丙酸的研究概况 9
1.4 稀酸水解生物质制备乙酰丙酸的研究 11
1.4.1 纤维素原料性质 11
1.4.2 纤维素的稀酸水解反应机理 12
1.4.3 纤维素结构对酸水解的影响 13
1.4.4 生物质水解法制备乙酰丙酸的研究发展概况 13
1.4.5 生物质水解制备乙酰丙酸的动力学研究概况 15
2．实验部分 17
2.1 仪器和材料 17
2.1.1 仪器 17
2.1.2 材料 17
2.1.3 反应装置图 18
2.2 实验方法 19
2.2.1 溶液的配制 19
2.2.2 实验探索阶段 19
2.2.3 优化阶段 22
2.3 气质联机检测乙酰丙酸含量 22
2.3.1 气质联机 22
2.3.2 GC-MS测定参数 22
3. 结果与讨论 23
3.1 实验条件讨论 23
3.1.1 硫酸浓度对乙酰丙酸产率的影响 23
3.1.2 液固比对乙酰丙酸产率的影响影响 23
3.1.3 反应时间对乙酰丙酸产率的影响 24
3.2 气质联机检测结果讨论 26
3.2.1 常压条件制得的乙酰丙酸的气质检测图 26
3.2.2 微波条件制得的乙酰丙酸的气质检测图 27
3.3 乙酰丙酸的产率计算 28
4. 结  论 29
致    谢 30
参考文献 31