[发明专利]一种丁二酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于丁二酸领域，尤其涉及一种丁二酸的制备方法。

背景技术

丁二酸作为一种重要的化工原料和中间体，在工业上的应用十分广泛，例如可以作为化工行业中的表面活性剂、清洁剂、添加剂和起泡剂，或用于电镀行业中点蚀的离子鳌合剂，食品行业中的酸化剂、pH改良剂和抗菌剂，材料领域可作为制备生物可降解聚酯塑料(PBS)的原料。因此，如何高效地制备丁二酸，尤其是利用可再生资源制备丁二酸，引起了各国的广泛关注。

丁二酸的生产方法很多，但在工业上应用的方法只有石蜡氧化法、电解法及催化加氢法，其中石蜡氧化法使用最为广泛。石蜡氧化法是最为传统的丁二酸生产方法，该方法使用石蜡作为反应原料，在钙、锰催化下深度氧化得到混合二元酸氧化石蜡，然后对混合二元酸进行热水蒸汽蒸馏除去不稳定羟基油溶性酸和酯后得到含有丁二酸的蒸馏液，最后对蒸馏液干燥结晶，得到丁二酸制品。石蜡氧化法制备丁二酸的工艺较为成熟，但该方法需要使用石蜡等化石类产品作为生产原料，不利于环境资源的可持续发展。

目前，使用可再生碳源替代化石类产品制备丁二酸的技术引起了国内外的高度关注，同时也获得了快速发展，但目前国内外开展的可再生碳源制备丁二酸研究中普遍存在着的原料转化率和产品收率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种丁二酸的制备方法，本发明提供的方法不需要使用化石类产品作为生产原料，且原料转化率和丁二酸收率较高。

本发明提供了一种丁二酸的制备方法，包括以下步骤：

糠醛、碳基磺酸化固体酸、氧化剂和溶剂混合，进行反应，得到丁二酸。

优选的，所述糠醛和碳基磺酸化固体酸的质量比为(1～2000)：1。

优选的，所述氧化剂在糠醛、碳基磺酸化固体酸、氧化剂和溶剂组成的混合体系中的含量为1～1000mmol/L。

优选的，所述反应的温度为30～120℃；所述反应的时间为0.5～24h。

优选的，所述反应的压力为0.1～5Mpa。

优选的，所述碳基磺酸化固体酸的表面酸量为1～4mmol/g。

优选的，所述碳基磺酸化固体酸的比表面积为50～1200m²/g；所述碳基磺酸化固体酸的孔径为2～10nm；所述碳基磺酸化固体酸的孔容为0.05～4cm³/g。

优选的，所述碳基磺酸化固体酸按照以下步骤制备：

多孔碳材料和磺化剂混合，进行反应，得到碳基磺酸化固体酸；

所述磺化剂包括重氮苯磺酸、对甲苯磺酸、硫酸、发烟硫酸和丙基磺酸中的一种或多种。

优选的，所述多孔碳材料包括石墨烯、碳纳米管和活性炭中的一种或多种。

优选的，所述多孔碳材料是以微介孔材料为模板制成的碳材料。

与现有技术相比，本发明提供了一种丁二酸的制备方法。本发明提供的方法包括以下步骤：糠醛、碳基磺酸化固体酸、氧化剂和溶剂混合，进行反应，得到丁二酸。本发明提供的方法在碳基磺酸化固体酸催化条件下，以糠醛作为反应原料制得了丁二酸。该方法避免了化石类产品如石蜡的使用，利于环境资源的可持续发展。同时，本发明提供的制备方法具有较高的糠醛转换率和丁二酸收率。实验结果表明，采用本发明提供的方法制备丁二酸的最高糠醛转化率可达99％以上，丁二酸收率最高可达73.8％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例2提供的GC-MS(气相色谱-质谱联用)谱图；

图2是本发明实施例2提供的高效液相色谱图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种丁二酸的制备方法，包括以下步骤：

糠醛、碳基磺酸化固体酸、氧化剂和溶剂混合，进行反应，得到丁二酸。

在本发明中，直接将糠醛、碳基磺酸化固体酸、氧化剂和溶剂混合反应，即可得到丁二酸，该过程具体为：