專利名稱：一種纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)羧酸酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)酸酯的制備，尤其涉及一種使用纖維素生物質(zhì)為原料制備羧酸 酯的方法和生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
羧酸酯是非常重要的化工原材料、醫(yī)藥中間體、香料等，亦可以用作液體燃料 如生物柴油、汽油。當(dāng)前所說(shuō)的生物柴油泛指脂肪酸和小分子醇生成的羧酸酯，由于甲 醇最便宜，常見(jiàn)的生物柴油是脂肪酸的甲醇酯。從動(dòng)植物油脂制備的羧酸甲酯，由于它 們不含芳香硫及芳香氮化合物，燃燒不會(huì)產(chǎn)生氧化硫、氧化氮等主要的環(huán)境污染物，被 認(rèn)為是最理想的柴油替代產(chǎn)品。
當(dāng)前，市場(chǎng)上出售的羧酸酯產(chǎn)品，基本上都是以石油、煤炭、或者糧食及食用 的動(dòng)植物油脂為原材料，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)制備得到。特別是當(dāng)前用量很大的生物柴油， 全部使用動(dòng)植物油脂為原材料，而動(dòng)植物油脂是傳統(tǒng)的、習(xí)慣上的人類的食品，動(dòng)植物 油脂的產(chǎn)量對(duì)應(yīng)于人口來(lái)說(shuō)是非常少的。2009年6月聯(lián)合國(guó)的統(tǒng)計(jì)資料顯示，當(dāng)前有超 過(guò)10億人口處于饑餓狀態(tài)，與人爭(zhēng)食被認(rèn)為是反人類罪。
纖維素生物質(zhì)是地球上產(chǎn)量最大的有機(jī)碳源，每年再生，但是，它們現(xiàn)在大多 數(shù)都作為廢棄物被浪費(fèi)掉了，如果能夠開(kāi)發(fā)出以它們?yōu)樵牧现苽浠ぴ牧稀⑨t(yī)藥中 間體、香料、等的制備方法和生產(chǎn)工藝，例如羧酸酯，不僅能夠大幅減少糧食的使用， 解決相當(dāng)一部分人口的饑餓問(wèn)題，同時(shí)，纖維素生物質(zhì)的變廢為寶，羧酸酯包括生物柴 油的生產(chǎn)成本也會(huì)有所下降。
因此，纖維素生物質(zhì)精煉制備化工原材料、醫(yī)藥中間體、香料等技術(shù)和生產(chǎn)工 藝，例如纖維素生物質(zhì)制備羧酸酯，對(duì)人類的可持續(xù)發(fā)展極其重要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用纖維素生物質(zhì)為原材料，不使用石油、煤炭、 或者糧食、及食用動(dòng)植物油脂為原材料，制備羧酸酯包括生物柴油的方法和生產(chǎn)工藝。
在本發(fā)明中，提供了一種羧酸酯的制備方法，所述的方法包括步驟
(a)將纖維素生物質(zhì)中的有機(jī)聚合物轉(zhuǎn)化為水溶性有機(jī)物；
(b)分離得到含芳環(huán)的水溶性有機(jī)物；和
(c)將含芳環(huán)的水溶性有機(jī)物進(jìn)行氫化酯化，得到羧酸酯。
在另一優(yōu)選例中，步驟(a)中使用催化劑，所述的催化劑是單環(huán)及稠環(huán)如式 1Α、IB、2Α、或2Β所示的物質(zhì)或它們的共振結(jié)構(gòu)物質(zhì)、金屬化合物、或其混合；
權(quán)利要求
1.一種纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，所述的方法包括步驟(a)將纖維素生物質(zhì)中的有機(jī)聚合物轉(zhuǎn)化為水溶性有機(jī)物；(b)分離得到含芳環(huán)的水溶性有機(jī)物；和(c)將含芳環(huán)的水溶性有機(jī)物進(jìn)行氫化酯化，得到羧酸酯。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，步驟(a)中使用催化劑，所 述的催化劑是單環(huán)及稠環(huán)如式1A、IB、2A、或2B所示的物質(zhì)或它們的共振結(jié)構(gòu)物質(zhì)、
3.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，艮、R2、R3、R4、R5、R6 是羥基(OH)、羧基(COOH)、氨基(NH2)、硫醇基6H)、硝基、磺酸基^O3H)、和/ 或鹵素原子。
4.如權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，羥基(OH)、羧基 (COOH)、氨基(NH2)、硫醇基6H)、硝基、或磺酸基MO3H)上的氫，可以被飽和或不 飽和的碳取代。
5.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，所述的金屬化合物是金屬的 有機(jī)酸鹽、無(wú)機(jī)酸鹽、具備水溶性的氫氧化物、氫化物、氧化物、過(guò)氧化物。
6.如權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，所述的金屬選自堿金屬、堿 土金屬、或過(guò)渡金屬。
7.如權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，所述的有機(jī)酸為C1-6的有機(jī)酸；所述的氫氧化物選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈹、氫氧化鎂、 氫氧化鈣、氫氧化鍶、或氫氧化鋇；所述的氧化物選自氧化鋰、氧化鈉、氧化鉀、氧化 鈹、氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、或氧化鋇；所述的無(wú)機(jī)酸鹽選自碳酸鹽、商酸鹽、硫酸 鹽、硝酸鹽、次商酸鹽、高商酸鹽、磷酸鹽、或硅酸鹽。
8.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，步驟(a)的反應(yīng)在堿性條件 下進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，所述的堿性條件是在反應(yīng) 體系中存在過(guò)量的堿，所說(shuō)的堿選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧 化銫、氫氧化鈁、氫氧化鈹、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鍶、氫氧化鋇、氫氧化鐳、 氧化鋰、 氧化鈉、氧化鉀、氧化銣、氧化銫、氧化鈁、氧化鈹、氧化鎂、氧化鈣、氧化 鍶、氧化鋇、氧化鐳、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銣、碳酸銫、碳酸鈁、碳酸鈹、 碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、或碳酸鐳。
10.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，步驟(b)中調(diào)節(jié)pHO-7分 離得到含芳環(huán)的水溶性有機(jī)物。
11.如權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，使用吸附樹(shù)脂吸附分離含 芳環(huán)的水溶性有機(jī)物。
12.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，步驟(C)中含芳環(huán)的水溶 性有機(jī)物的醇溶液被催化氫化。
13.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)羧酸酯的方法，其特征在于，所使用的催化劑選自氫化 催化劑，固相催化劑使用堿金屬或堿土金屬的鹽進(jìn)行處理；所述的堿金屬或堿土金屬的 鹽選自硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、或商酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使用纖維素生物質(zhì)為原材料生產(chǎn)羧酸酯的技術(shù)。包括以下幾個(gè)主要步驟在較溫和的條件下將纖維素生物質(zhì)中的所有有機(jī)聚合物，包括糖類成分和木質(zhì)素這些高分子聚合物，在較短的時(shí)間內(nèi)全部轉(zhuǎn)化為水溶性的小分子有機(jī)物；含芳環(huán)的水溶性化合物通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)液的酸堿性、或者通過(guò)吸附樹(shù)脂分離；在相應(yīng)的醇的溶液中，含芳環(huán)的水溶性化合物通過(guò)氫化酯化被轉(zhuǎn)化為羧酸酯。
文檔編號(hào)B01J31/02GK102020556SQ200910178659
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者葉紅平, 孫萌, 朱作霖, 蘇春高 申請(qǐng)人:淮北中潤(rùn)生物能源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司, 美國(guó)升陽(yáng)制藥公司