[发明专利]一种制备高浓度乙酰丙酸的方法

说明书

本发明提供了一种制备高浓度乙酰丙酸的方法，以糖蜜为反应原料制备乙酰丙酸，以反应生成的乙酰丙酸溶液作为反应溶液，糖蜜加入反应溶液后可迅速溶解形成一个均相的反应体系，能有效水解生成新的乙酰丙酸，进而新旧乙酰丙酸都会在同一个反应体系中生成，随着叠加反应的次数增加，乙酰丙酸的浓度也对应的增加，直接制备出高浓度（150‑190 g/L）乙酰丙酸。本发明叠加反应方法在乙酰丙酸平均产率和最终浓度方面都具有明显的优势，将为后续利用反应所得乙酰丙酸溶液开展其它工业化应用创造了条件。同时，高浓度乙酰丙酸的生产将极大的降低水解工业分离成本，对促进乙酰丙酸大规模生产和应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及乙酰丙酸制备领域，具体涉及一种制备高浓度乙酰丙酸的方法。

背景技术

随着石化资源的日益枯竭，以可再生碳水化合物资源酸催化水解制备高价值平台化合物乙酰丙酸引起了极大关注。乙酰丙酸是一种同时含羰基、α－氢和羧基的多官能团化合物，是合成各种轻化工产品的基本原料，在有机合成和工农业、医药行业上，具有广泛的使用价值，被认为是连接石油基与生物基能源的桥梁化学品。目前，各类廉价碳水化合物资源制备所得的乙酰丙酸浓度都较低。如以木质纤维素生物质为原料制备乙酰丙酸过程中，木质纤维素生物质的初始浓度一般≤200 g/L。纤维素是木质纤维素生物质转化为乙酰丙酸的主要组分，通常占木质纤维素生物质的40-55 %左右。以纤维素制备乙酰丙酸的理论产物为69 %，而一般情况下乙酰丙酸的产率只有理论产率的50-60 %左右。因此，假设反应后溶液体积变化不大，所生成的乙酰丙酸浓度相当低（<45 g/L）。即使以100 g/L的纯纤维素或者其结构单体葡萄糖为原料，所得乙酰丙酸浓度也还是很低（<60 g/L）。一个提高反应溶液浓度的方法是提高反应物的初始浓度，但是过高的原料（如>200 g/L）会造成产率的显著下降，较少被工业化采用。常规生物质水解所得到的乙酰丙酸浓度太低，所得乙酰丙酸溶液很难直接利用。稀浓度的乙酰丙酸溶液造成昂贵的分离提纯成本，是限制乙酰丙酸大规模生产和应用的一个关键问题。

乙酰丙酸的一个重要特点是在酸催化水解过程中很稳定，不容易发生分解，因此，乙酰丙酸可以作为一种反应溶剂。糖蜜是制糖工业中的一种主要副产物，其总糖含量可以高达50 %左右。糖蜜的主要组分是蔗糖，因此糖蜜可以作为一种制备乙酰丙酸的廉价原料。糖蜜的一个特点是易溶于水，可以与乙酰丙酸混合形成一种均相溶液，这为以乙酰丙酸溶液作为反应溶剂来催化水解糖蜜生成新的乙酰丙酸、进一步提高乙酰丙酸浓度创造了条件。

发明内容

本发明提出了一种制备高浓度(>150 g/L)乙酰丙酸的方法，解决了常规生物质水解所得乙酰丙酸溶液浓度太低、反应所得乙酰丙酸溶液很难直接利用、分离提纯成本太高的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种以糖蜜为原料，通过以水解所生成的乙酰丙酸溶液作为反应溶剂、通过叠加反应的方法来制备高浓度乙酰丙酸。

一种制备高浓度乙酰丙酸的方法，步骤如下：

（1）将糖蜜溶于水中，再加入浓硫酸，混合得到初始糖蜜溶液；

（2）将步骤（1）中得到的初始糖蜜溶液置于反应罐中，升温至175-185 ℃下反应2-4 h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到反应产物；

（3）将步骤（2）得到的反应产物进行固液分离，分离出的液体倒回反应罐中，并向反应罐中补充浓硫酸和糖蜜；升温至175-185 ℃下反应2-4 h，反应后用冷水快速冷却至室温，得到第一次叠加反应产物；

（4）将步骤（3）得到的第一次叠加反应产物进行固液分离，重复步骤（3）的步骤，进行叠加反应。

以1L水为基准，所述步骤（1）中糖蜜的添加量为160-195 g/L。

以1L水为基准，所述步骤（1）中浓硫酸的添加量为19.6g/L。