采用双酸催化剂的微反应器中木糖连续水热生产糠醛

糠醛(furfural)被认为是用于许多有吸引力的生物基化学品和生物燃料的有前途的平台化学品。 2-呋喃甲醇、呋喃-2-羧酸和马来酸酐是一些用于生物精炼和制药应用的糠醛基化学品。 不幸的是，这些化学品可以部分被石油基对应物替代。这是由于糠醛作为原料的价格相对较高。例如，苯衍生的马来酸酐的商业价格约为每公斤 0.8-1.6 美元[thin space (1/6-em)]，这与糠醛价格的范围相似。糠醛生产的进一步发展是需要提高效率、盈利能力和与石油竞争对手相比的竞争力。造成这一问题的主要原因之一是糠醛生产效率低下（产量低），这是可持续发展的一个重要障碍。需要新技术来提高糠醛生产的竞争力。

这项工作代表了通过应用微反应器技术强化连续糠醛生产，特别是在无有机溶剂条件下将木糖转化为糠醛。氯化铝和甲酸用作双酸催化剂。检查和验证了单个和组合催化剂在通过连续反应生产糠醛中的作用。采用响应面法研究并优化了木糖浓度、反应温度、停留时间、催化剂总浓度和催化剂比例等操作条件对糠醛收率的影响。将该提议工艺的生产性能与文献进行了比较。此外，现场使用固定床吸附技术证明了连续去除酸催化剂。

图1.Proposed continuous furfural production with acid catalyst removal

提出了在双酸催化剂上在微反应器中由木糖有效连续生产糠醛。在这项工作中，以甲酸和氯化铝为催化剂，在无有机溶剂体系中合成了糠醛。检查和验证了这些催化剂在连续反应中的作用。研究并优化了木糖浓度、反应温度、停留时间、催化剂总浓度、催化剂配比等操作条件对糠醛收率的影响。[狭小的空间（1/6-em）]在反应温度180℃、停留时间15分钟、催化剂摩尔比1 : [狭小的空间（1/6-em）]1、木糖浓度1 g L -1条件下，糠醛收率为92.2%。，总催化剂浓度为 16 mM。与基于文献的其他系统相比，我们的工艺在低催化剂浓度和短停留时间方面突出显示了优越的生产性能。此外，展示了连续原位催化剂去除（纯化），为连续糠醛生产的实际发展提供了进一步的见解。

Continuous hydrothermal furfural production from xylose in a microreactor with dual-acid catalysts （2022）

DOI: 10.1039/D2RA03609F