[发明专利]一种秸秆水解糖液制备小分子多元醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆水解糖液制备小分子多元醇的方法，尤其涉及一种在反应釜中，秸秆水解糖液在较高温度和较高压力下制备小分子多元醇(乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇)的方法，属于化学工程领域。

技术背景

乙二醇、丙二醇都是重要的化工产品，广泛应用于聚酯、涂料、树脂行业。乙二醇还广泛应用于汽车防冻液、表面活性剂、化妆品中。丙二醇因其无毒无味及粘性和吸湿性，广泛应用于食品和药品行业中做吸湿剂、润滑剂、溶剂。目前乙二醇工业化生产主要通过环氧乙烷水合法，丙二醇的工业化生产主要通过环氧乙烷羰基化法和丙烯醛水合法。环氧乙烷主要源自于石油，而石油作为一种不可再生的资源，终将枯竭。而乙二醇和丙二醇的市场需求正日益增加。

我国是农业生产大国，每年收割农作物留下的秸秆大约7亿吨，其中仅有不到10%的秸秆能得到一定程度的有效利用，大部分的秸秆都是付之一炬。不仅严重浪费了生物质资源，还对环境造成污染，产生大量社会问题，比如粉尘会引起呼吸道疾病、影响交通、产生火灾隐患。本发明可把秸秆这被忽视的生物质资源转化成市场需求旺盛的化工产品，产生巨大经济效益的同时具有重要的社会效益。不仅缓解了乙二醇、丙二醇生产对石油的依赖，更充分利用的农作物秸秆，对我国三农事业做出一定贡献。

CN1463960发明了一种环氧乙烷和水为原料合成乙二醇的方法。主要是水和环氧乙烷在固定床反应器中与催化剂(铌负载于SiO₂、Al₂O₃、沸石等载体上)接触，反应温度50~300℃，反应压力0~5MPa，反应空速1.0~3.0h^-1。

CN1299803发明了一种环氧乙烷羰基合成3-羟基丙醛和1,3-丙二醇方法。主要是将钴盐和有机磷配体置于高压反应釜中做催化剂，加入甲苯、氯苯混合物作溶剂，再加入环氧乙烷升温至110~150℃，通入合成气（H₂/CO=1:4）使压力达到12MPa左右，反应4小时，可得3-羟基丙醛和1,3-丙二醇。

EP 412337发明了一种以丙烯醛为原料生1,3-丙二醇的方法。反应分两步：第一步是丙烯醛水合制3-羟基丙醛(HPA)；第二步是HPA加氢制1,3-丙二醇。第一步主要是用表面积为50m²的TiO₂或Al₂O₃为载体，浸渍H₃PO₄或NaH₂PO₄作活性组分的催化剂，在固定床反应器上于压力0.1～2MPa，温度50～70℃，空速0.5h^-1的条件下连续运转900h，丙烯醛转化率保持50%±2%不变，HPA选择性为81%±2%。第二步用雷尼镍为催化剂在高压釜压力13.5MPa,温度60℃、HPA浓度8.7%，pH为4的条件下反应2h，HPA的转化率99.9%,1,3-丙二醇的选择81%～99.8%。

上述发明涉及的乙二醇、丙二醇生产方法均在工业化生产中有一定的应用，取得一定得经济效益，但原料均来自于石油化工，石油资源日益枯竭对乙二醇、丙二醇生产方式提出了革命的要求。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有乙二醇、丙二醇生产技术上原料过度依赖石油而开发了一种秸秆水解糖液制备小分子多元醇的方法。

本发明的技术方案为，先将秸秆风干粉碎后水解，秸秆水解产物包括木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等可溶性糖，而后将可溶性糖液先经过第一步加氢反应，使木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等可溶性糖等转化成相应的糖醇，糖醇溶液进行第二步氢解反应，裂解成乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等小分子多元醇。

本发明的具体技术方案为：

一种秸秆水解糖液制备小分子多元醇的方法，其特征在于：(1)先将秸秆水解成可溶性糖；(2)将糖液加入反应釜，加入催化剂，然后加热加压先进行加氢反应，在加氢催化剂作用下转化为糖醇溶液；(3)而后将糖醇溶液再升温加氢进行加氢裂解反应，生成小分子多元醇。

本发明步骤（1）中所述的水解反应采用常规的秸秆水解技术，水解催化剂一般可分为硫酸、固体超强酸和纤维素水解酶。具体方法可参见相关文献，此处不做详细阐述。

优选可溶性糖液中糖质量分数为5~25%；加氢反应的反应温度100~200℃，反应压力1~3MPa，反应时间1~3h。