一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102020722A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102020722A(43)申请公布日2011.04.20(21)申请号201010598315.2(22)申请日2010.12.10(71)申请人华北电力大学地址102206北京市德胜门外朱辛庄华北电力大学(72)发明人陆强董长青张旭明张志飞张俊姣田慧云杨勇平(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.C08B37/02(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法(57)摘要本发明属于生物质能的利用领域，具体涉及一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法。本发明以铜粉为催化剂，将其和纤维素粉进行机械混合，而后在无氧条件下于280-450℃进行快速热解，对热解气进行冷凝后即可得到富含左旋葡聚糖的液体产物，对固体残留物进行焚烧即可回收铜粉催化剂。本发明的铜粉催化热解纤维素的产物中，左旋葡聚糖不仅产率高，而且纯度也高，便于后续的分离提取；此外，采用固体铜粉为催化剂，回收极为方便，而且基本不存在失活等问题，可多次反复循环利用。CN1027ACCNN102020722102020736AA权利要求书1/1页1.纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以铜粉为催化剂，将其和纤维素粉机械混合，纤维素粉和铜粉的质量比为5∶1-1∶5；(2)在无氧条件下，于280-450℃下进行热解反应，反应时间0＜t≤20秒，收集热解气，冷凝得到富含左旋葡聚糖的液体产物；(3)对固体残留物进行焚烧，回收铜粉催化剂，用于后续的催化热解反应。2.根据权利要求1所述的纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，所述铜粉催化剂为包括紫铜、黄铜、青铜、白铜在内的单质铜或铜合金所磨成的粉末。3.根据权利要求1所述的纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，所述纤维素包括微晶纤维素、α-纤维素、脱脂棉，并在使用前破碎至1mm以下。4.根据权利要求1所述的纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，所述纤维素粉和铜粉的质量比优选为3∶1-1∶3。5.根据权利要求1所述的纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对纤维素升温至其热解反应温度的升温速率为102-105℃/s。6.根据权利要求1所述的纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，所述无氧条件是维持反应体系在惰性无氧保护气体环境下。7.根据权利要求1所述的纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，其特征在于，所述固体残留物是纤维素热解焦炭产物以及铜粉的混合物，所述的焚烧为有氧条件下的燃烧，将焦炭产物经过燃烧的方式除去。2CCNN102020722102020736AA说明书1/2页一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法技术领域[0001]本发明属于生物质能的利用领域，具体涉及一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法。背景技术[0002]生物质热解液化技术问世于20世纪70年代末，是在中温缺氧条件下，使生物质快速受热分解而主要形成液体生物油以及一定量的固体焦炭以及可燃气三种产物的过程。生物质热解液化过程中能形成多种高附加值的化学品，包括多种难以通过常规手段进行合成的物质。然而，生物质常规热解过程中的选择性很差，会形成超过400种的有机物，因而常规生物油中绝大部分物质的含量都很低，使得分离提取不仅技术困难，而且没有很好的经济效益。为了获得某些特定的高附加值产物，必须调整热解条件，或者引入适当的催化剂，定向控制生物质的热解反应途径，实现选择性热解液化，以提高目标产物的产率及其在生物油中的含量。[0003]纤维素是木质纤维素生物质中最重要的组分，其快速热解液化会形成以左旋葡聚糖为代表的液体产物。左旋葡聚糖是一种高附加值的化学品，可用于合成多种具有生物活性的立构多糖。然而，在常规的生物质快速热解过程中，很难控制热解反应条件而获得很高产率高纯度的左旋葡聚糖，因为当热解温度较低时，纤维素的热解不完全，从而形成大量的脱水低聚糖和焦炭产物；而当热解温度较高时，纤维素则发生剧烈的开环反应而形成羟基乙醛、羟基丙酮等小分子产物，与解聚形成左旋葡聚糖的反应途径相竞争，从而会大幅减少左旋葡聚糖的产率。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，以克服纤维素直接热解液化获得的生物油中左旋葡聚糖产率偏低、分离提取成本高等缺陷。[0005]本发明解决技术问题所采用的技术方案，包括以下步骤：[0006](1)以铜粉为催化剂，将其和纤维素粉机械混合，纤维素粉和铜粉的质量比为5∶1-1∶5；[0007](2)在无氧条件下，于280-450℃下进行热解