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《乙酰丙酸的生產(chǎn)工藝》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、一、乙酰丙酸的發(fā)展背影目前，約86%的能源和96%的有機(jī)化學(xué)品來(lái)自石油資源。但隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，石油作為不可再生資源，其供應(yīng)日益緊張。同時(shí)，過(guò)度使用石油系燃料所帶來(lái)的溫室效應(yīng)、酸雨以及全球溫度上升等一系列環(huán)境問(wèn)題，引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。中國(guó)作為第二大溫室氣體排放國(guó)，在減排問(wèn)題上將面對(duì)越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。因此，我國(guó)迫切需要尋找可再生資源以緩解對(duì)進(jìn)口石油的依賴和減少環(huán)境污染。在眾多可再生資源中，生物質(zhì)資源由于其貯存量豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已被普遍認(rèn)為是解決未來(lái)能源危機(jī)的根本途徑之一。所謂生物質(zhì)主要
2、是指可再生或循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)，主要包括薪炭林、經(jīng)濟(jì)林、農(nóng)作物秸稈、林業(yè)加工殘余物、藻類和各類有機(jī)垃圾等。全球生物質(zhì)能的儲(chǔ)量約為18000億t，相當(dāng)于640億t石油。我國(guó)生物質(zhì)能至少有相當(dāng)于7個(gè)大慶的能源產(chǎn)出量。發(fā)展生物質(zhì)能，有效利用部分生物質(zhì)能至少能夠形成一個(gè)“綠色大慶”。因此，從數(shù)量巨大的生物質(zhì)資源特別是木質(zhì)生物質(zhì)資源出發(fā)獲得新型的綠色平臺(tái)化合物，用于可再生資源和可再生能源的開發(fā)，其重要性正日益凸顯。平臺(tái)化合物是指一類來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、用途眾多的基礎(chǔ)化學(xué)品，如乙醇、1-3丙二醇、糠醛、乙酰丙酸等
3、。這些產(chǎn)這些產(chǎn)品具有非常好的反應(yīng)特性，可以衍生出數(shù)量眾多高附加值的下游產(chǎn)品，為化工行業(yè)開辟出新的應(yīng)用領(lǐng)域。其中，乙酰丙酸作為一種重要的平臺(tái)化合物成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。二、乙酰丙酸簡(jiǎn)介乙酰丙酸(又名4-氧化戊酸、左旋糖酸或戊隔酮酸)是一種短鏈非揮發(fā)性脂肪酸，它的分子中含有一個(gè)羰基、一個(gè)羧基和α-氫，即可作為羧酸反應(yīng)，又可作為酮反應(yīng)，通過(guò)酯化、鹵化、加氫、氧化脫氫、縮合以及其他化學(xué)反應(yīng)，可制得各種各樣的產(chǎn)品。乙酰丙酸易溶于水及部分有機(jī)溶劑，但不溶于汽油、煤油、松節(jié)油和四氯化碳等；乙酰丙酸是一種同時(shí)含
4、羰基、α－氫和羧基的多官能團(tuán)化合物，是合成各種輕化工產(chǎn)品的基本原料，在有機(jī)合成和工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)上，具有廣泛的使用價(jià)值，乙酰丙酸的氫化產(chǎn)品γ-戊丙酯是一種高級(jí)溶劑并可作為制取合成橡膠，耐寒增塑劑及表面活性劑的中間產(chǎn)物。氯化乙酰丙酸可作為工業(yè)循環(huán)水的抑菌劑。在農(nóng)業(yè)上，氯化乙酰丙酸的胺鹽可作為除草劑和落葉劑。在醫(yī)藥上，從乙酰丙酸可制得消炎藥與靜脈注射劑采用淀粉、葡萄糖、纖維素原料經(jīng)深度水解制得。三、生物質(zhì)制備乙酰丙酸的主要途徑目前，乙酰丙酸的生產(chǎn)工藝按制備方法主要分為兩大類，即糠醇催化水解法和生物質(zhì)直
5、接水解法。1.糠醇催化水解法糠醇催化水解法是以生物質(zhì)為原料，首先降解為糠醛，然后糠醛加氫生成糠醇，糠醇在酸催化下，通過(guò)水解、開環(huán)、重排反應(yīng)生成乙酰丙酸。該法的關(guān)鍵在于開環(huán)和重排。該法的代表工藝主要有：（1）大?；瘜W(xué)藥品公司(日本)的糠醇催化水解法：1mol糠醇，加1-1.5mol鹽酸／草酸（催化劑）以及10-25mol水，在70-100℃下添加5-15mol的甲乙酮、二乙酮、丙酮、甲基異丁基酮或環(huán)己酮反應(yīng)，可生成0.89-.90mol（85%-90%）乙酰丙酸。（2）宇部興產(chǎn)（日本）的糠醇催化水解
6、法:100g糠醇，加300-800g解離常數(shù)為10－６～10－４的有機(jī)酸（乙酸、丙酸、丁酸或戊酸）作溶劑，加30-100g水和0.3-0.8mol非氧化無(wú)機(jī)酸，在60-80℃下反應(yīng)，收率達(dá)89.5%。（3）法國(guó)有機(jī)合成公司的糠醇催化水解法：1mol糠醇，加水1.5-10mol，以強(qiáng)質(zhì)子酸（鹽酸、氫鹵酸、硫酸）作催化劑，催化劑用量為水用量的2%-20%，常壓、60-100℃下反應(yīng)，收率為83%。（4）美國(guó)固特里奇的糠醇催化水解法：采用兩步法，先在高沸點(diǎn)溶劑鄰苯二甲酸二甲酯中，以37％鹽酸和丁醇處理糠
7、醇，得到乙酰丙酸丁酯，然后乙酰丙酸丁酯與鹽酸共熱，得到乙酰丙酸。該法步驟多、條件苛刻、成本高，基本已淘汰?？啡┘託涑煽反肌⒃俎D(zhuǎn)化為乙酰丙酸的生產(chǎn)途徑中，生產(chǎn)步驟多、工藝復(fù)雜，在我國(guó)已有成熟的生產(chǎn)路線和工藝。2.生物質(zhì)直接水解法：生物質(zhì)直接水解法是指生物質(zhì)原料在酸的催化下，首先分解成單糖（主要為己糖），然后單糖脫水生成糠醛和５－羥甲基糠醛，５－羥甲基糠醛再進(jìn)一步酸解生成乙酰丙酸和甲酸。(1)間歇催化水解法。間歇催化水解法是目前使用最為普遍的乙酰丙酸制備方法。該方法是將生物質(zhì)原料(主要包括葡萄糖、果糖
8、、淀粉、蔗糖、木質(zhì)纖維和農(nóng)業(yè)廢棄物等)和液體酸催化劑一次性加入投入反應(yīng)器進(jìn)行催化水解，反應(yīng)結(jié)束后通過(guò)分離提純得到乙酰丙酸.由于生產(chǎn)原料的不同，所得到的乙酰丙酸產(chǎn)率和純度也有所不同。以糖類或淀粉類物質(zhì)作為原料的生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需讓原料與無(wú)機(jī)酸(鹽酸、硫酸等)或其鹽(硫酸鈷、硫酸鐵、硫酸鋁)溶液高溫共熱，然后過(guò)濾、分離、提純得到乙酰丙酸。而以植物纖維和農(nóng)業(yè)廢棄物等為原料，則由于原料成分復(fù)雜和副反應(yīng)增多，使得產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度受到一定影響，需要進(jìn)一步純化。（2）連續(xù)催化水解法生物質(zhì)連續(xù)
