[发明专利]一种将生物质衍生化合物水相低压加氢催化转化的工艺方法

说明书

本发明公开一种将生物质衍生化合物水相低压加氢催化转化的工艺方法，属于生物质化工转化工艺与技术领域。以Y‑Co‑Ni‑P复合物为催化剂，以水为溶剂，在氢气气氛中，压力0.1‑1.0MPa、温度100‑170℃的条件下，将糠醛直接加氢催化转化为环戊酮或将乙酰丙酸直接加氢催化转化为γ‑戊内酯。由糠醛转化环戊酮产率可达90％以上，由乙酰丙酸转化γ‑戊内酯产率可达95％以上。由本发明提供的工艺方法，催化剂价廉耐用无毒、反应条件绿色温和易控、反应效率高且便于规模化应用，经济和环保效益显著。

技术领域

本发明属于生物质化工转化工艺与技术领域，具体涉及一种将生物质衍生化合物水相低压加氢催化转化的工艺方法。

背景技术

随着人类社会发展，所依赖的化石资源日益枯竭，而使用这类资源进行生产生活所造成的环境污染问题也日益严峻。生物质作为自然界中储量丰富的可再生资源，被认为是可以替代化石原料生产燃料和其它高附加值化学品的绿色可持续开发应用资源。目前，主流生物质化工转化过程需先将生物质粗料如纤维素、半纤维素及木质素酸解为糠醛(FAL)、乙酰丙酸(LA)等初级衍生物，而后再以这些衍生化合物为原料进行相关高附加值化学品如环戊酮(CPO)或γ-戊内酯(GVL)的转化生产。基于这些转化路径在生物燃油、化工溶剂、医药及香料生产等领域的巨大应用前景，开发相关工艺方法倍受关注。

这类转化合成过程通常在液相体系中，以氢气为氢源借助一定催化剂通过加氢催化反应实现，虽已有大量研究，但所报道的工艺体系还不成熟，难以进行规模化工业应用，瓶颈问题主要在于以下两方面：1)液相反应体系中，以水作溶剂时，大多依赖贵金属催化剂，成本高昂而难以实际应用，换用价廉的过渡金属催化剂，在水相中反应效果都较差，且稳定性差不耐用；2)无论使用何种溶剂何种催化剂，氢气压力通常都需维持在20个大气压以上(2.0MPa)才能获得可接受的目标产物产率，高压氢气造成操作困难且危险性高。

发明内容

本发明针对“生物质衍生化合物水相低压加氢催化转化”绿色化工过程尚缺乏实用催化体系及相应工艺方法这一空白，提供了一种将生物质衍生化合物水相低压加氢催化转化的工艺方法，以Y-Co-Ni-P复合物催化糠醛水相低压加氢制备环戊酮或催化乙酰丙酸水相低压加氢制备γ-戊内酯。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种将生物质衍生化合物水相低压加氢催化转化的工艺方法，以Y-Co-Ni-P复合物为催化剂，以水为溶剂，在氢气气氛中，压力0.1-1.0MPa、温度100-170℃的条件下，将糠醛直接加氢催化转化为环戊酮或将乙酰丙酸直接加氢催化转化为γ-戊内酯。

进一步地，所述工艺方法包括以下步骤：

将Y-Co-Ni-P复合物与生物质衍生化合物的水溶液混合并置于密闭反应釜中，通氢气置换5次后保持压力0.1-1.0MPa，升温到100-170℃进行反应。优选为0.5MPa。

进一步地，复合物催化剂中Co-Ni-P组分为Co_y-Ni_2-y-P钴镍合金相磷化物，摩尔比y为0.5-1.5，优选y＝1.0；在此基础上，所述Y-Co-Ni-P复合物为钴镍合金相磷化物与磷酸钇形成的(YPO₄)_x/Co_1.0Ni_1.0P复合结构，其中，摩尔比x为0.1-0.3，优选x＝0.2。

进一步地，所述生物质衍生化合物的水溶液的浓度为0.05-1.0mol/L。优选为0.1mol/L。

进一步地，所述Y-Co-Ni-P复合物与生物质衍生化合物的水溶液的质量体积比为(20-80)mg：10mL。优选为50mg：10mL。