生物质基木糖制备糠醛的研究

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1、安徽理工大学硕士学位论文生物质基木糖制备糠醛的研究姓名：陈文明申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：陈明强;王君20070608安徽理工大学硕士论文摘要摘要目前工业糠醛主要是通过矿物酸(主要是硫酸)催化五碳糖或半纤维素在200℃～250℃下脱水得到。在这种条件下，生成糠醛的选择性不超过70％，而且矿物酸具有腐蚀性，容易造成污染。采用固体催化剂制备糠醛有可能提高选择性，并且使工艺过程绿色化。本文考察了三种固体催化剂催化木糖脱水制备糠醛的工艺过程。分别以ZSM-5、斜发沸石和固体磷酸钙为催化剂进行实验，考察了催化剂、溶剂甲苯用量、反应时间

2、、反应温度和搅拌速率各种不同因素对糠醛产率的影响；当反应物木糖为59时，以糠醛产率为目标函数确定了最佳工艺参数；并对以固体磷酸钙为催化剂时的反应动力学进行了研究。以zSM．5为催化剂进行木糖脱水制备糠醛的实验中，得到最佳工艺条件为：在木糖5．Og、甲苯100．0ml、蒸馏水50．0ral、分子筛(Si／AL=59)2．09、转速n=700r／min,设定反应温度T=170℃，反应时间t----4h。在此条件下最大产率为29．2％。由实验结果分析可知在本实验体系中催化剂ZSM-5对糠醛的选择性较高，但木糖转化率较低。以斜发沸石催化剂进行木糖

3、脱水制备糠醛的实验中，得到最佳工艺条件为：木糖定量为59，则斜发沸石催化剂为1．59、蒸馏水50ml、甲苯125mi、反应时间为4小时、反应温度为170℃、搅拌速率为700r／rain。在此条件下最大产率为66％。由实验结果分析可知在本实验体系中斜发沸石催化剂的选择性很高。由ZSM-5、斜发沸石分子筛催化剂的实验结果对比可知，硅铝比小的斜发沸石比较适合本实验体系，在实验中酸性较强的催化剂对糠醛的选择性较低，因此在木糖脱水制备糠醛的实验中采用硅铝比小的分子筛催化剂效果比较好。以磷酸钙催化剂进行木糖脱水制备糠醛的实验中，得到最佳工艺条件为：木

4、糖定量为59，则斜发沸石催化剂为1．Og、蒸馏水50ml、甲苯100ml、反应时间为5小时、反应温度为180℃、搅拌速率为700r／min。在此条件下最大产率为65．3％。由实验结果分析可知在本实验体系中磷酸钙催化剂的选择性很高：根据实验数据对木糖脱水制备糠醛的反应动力学进行了研究，通过分析计算得出：反应级数为一级，即反应为本征动力学控制的一级反应；反应活化能E=50．39kJ／mol，指前因子A=1．587X105s～；并确定了反应速率方程，其方程表达式为：安徽理工大学硕士论文摘要r=1．587×105P一5啪。1。‘归C柑。图31表2

5、3参考文献66关键词：木糖，甲苯，糠醛，分子筛，磷酸钙分类号；TQ251．1II安徽理工大学硕士论文AbstractAtpresempdmarymethodproducingfilrfiaalisdehydrationofC5-sugarorhcmicelluloseon200℃—，250℃usingmineralacidascatalyst．Underthiscondition,selectivityofpreparingfurfuralisnothigherthan70％andthatmineralacidhascausticity,

6、soitactuallybringsenvironmentpollution．Theselectivityoftheprocessmaybeincreasedandtheprocesscanalsobemorecleaner．Threekindssolidcatalystshavebeeninvestigatedfordehydrationofxylosctoproducefurfuml．Differentreagentswel'eusedforcatalyst，suchasmolecularsieve(5A)’clinoptilol沁a

7、ndcalciumorthophosphate．Effectsofvariousfactors(theamountofcatalystandsolvent,reactiontimeandtemperature，stirringspeed)on．yieldoffurfuralwerediscussed．Theoptimalconditionswel'edeterminedusingyieldoffurfin-alas趾objectivefunction．ReactionkineticsofdehydrationofxyloseWereals

8、ostudiedusingcalcimnorthophosphateascatalyst．AsforpreparingfuffmalfTomxylosedehydrationusingmole