酸催化制备糠醛研究进展

糠醛及其衍生物在树脂、医药、农药、石油和新能源化工等多个领域中用途广泛,在世界各国高度重视开发利用可再生资源与环境保护的今天,糠醛产业发展显得尤为重要。在糠醛生产过程中,催化剂是影响糠醛收率的重要因素。本文综述了不同类型酸催化剂在生物质水解制备糠醛中的研究进展,讨论了目前无机酸、有机酸、路易斯酸和固体酸催化剂在制备糠醛过程中存在的问题。对制备糠醛的研究前景进行了展望,探讨了实现糠醛高效、经济、绿色生产工艺的可行途径。建议将糠醛生产工艺与现有生物炼制产业相整合,新反应工艺过程与新催化剂体系相整合,加强产学研相结合3个方面作为糠醛企业今后的发展方向。     

生物质制备乙酰丙酸酯类转化路径的研究进展

乙酰丙酸酯类是比较重要的一类平台化合物,具有广泛的应用。本文首先介绍了乙酰丙酸酯类的生物炼制途径,然后综述了目前国内外制备乙酰丙酸酯类的研究现状和最新进展。乙酰丙酸酯类的主要制备方法包括乙酰丙酸合成法、糠醇转化法以及生物质醇解法,并对3种方法的优劣进行说明,指出今后乙酰丙酸酯类的制备方法将以生物质直接醇解法为主。建议着力建立生物质直接醇解法反应过程中的热力学性质等相关数据,并加强与此相关的交叉学科的研究,以构建生物质醇解法制备乙酰丙酸酯类的理论基础。     

非均相催化剂催化5-羟甲基糠醛氢解制备2,5-二甲基呋喃研究进展

随着化石能源的日益短缺,清洁可再生生物质资源的利用,尤其是制备高品质生物燃料逐渐成为研究热点。2,5-二甲基呋喃（DMF）具有优良的物理化学性质,被认为是最有前途的液体生物燃料之一,可通过生物质平台分子5-羟甲基糠醛（HMF）选择性氢解制备。HMF化学性质非常活泼,可以转化成多种下游产品,因此设计制备高选择性催化剂对于靶向合成DMF至关重要。本文依据贵金属和非贵金属对催化剂进行分类,详细综述了非均相催化剂在HMF氢解制备DMF反应中的研究新进展;针对目前研究中存在的局限性和问题,提出了催化剂和反应体系的研究方向。此外,指出以生物质为原料直接制备DMF及建立有效的分离技术是实现DMF工业化生产的重要途径。     

平台化合物乙酰丙酸酯的合成研究进展

生物质被认为是世界上最丰富的可再生资源,对其进行高值化利用有助于绿色能源发展。生物质可高效转化为生物质基平台化合物——乙酰丙酸酯,并进一步制备高附加值化学品。本文详细介绍了传统的乙酰丙酸酯化法及生物质直接催化醇解法、糠醇醇解法制备乙酰丙酸酯的最新研究进展,指出催化剂的性能、反应原料、反应物物质的量比、反应时间和温度等都是影响反应的重要参数。详细综述了液体酸催化剂、固体酸催化剂、混酸催化剂及金属盐催化剂等不同体系催化制备乙酰丙酸酯的最新研究进展。总结比较了3种制备方法的优势和不足,并根据现有转化方法中仍存在着的原料的选择和预处理、反应过程复杂且副产物难控制以及催化剂成本较高、催化效率低、腐蚀设备、难回收等问题,对未来研究方向提出展望。     

生物质原料加氢裂化生产高附加值燃料技术研究进展

介绍生物质原料通过加氢裂化路线实现高附加值利用的基本原理与研究进展,分析国内研究机构从催化剂制备、载体改性以及工艺条件优选等方面所取得的研究成果。目前采用生物质原料加氢裂化生产高附加值燃料技术可实现生物质原料100%转化,高附加值生物航空煤油收率超过60%。论证该技术路线的可行性与重要战略意义,同时也阐述该技术存在的不足,为技术的进一步发展与革新指明方向。     

生物质转化制备5-乙氧基甲基糠醛液体燃料研究进展

5-乙氧基甲基糠醛（5-ethoxymethylfurfural,简称EMF）是一种具有成为新一代生物燃料或者燃料添加剂潜力的高附加值化学品,具有优良的能量密度和燃烧性能。通过醇解制备EMF是生物质资源化利用的重要途径之一,也是农业废弃物生物质资源化利用的重要方式。本文介绍了EMF制取原料、催化剂及催化体系的特性,综述了糖类、农林废弃生物质等不同种类原料制取EMF的研究现状,虽然农林废弃生物质转化率较低,但具有原料成本低、来源丰富的优势。在此基础上,分类综述了无机酸、固体酸、离子液体等不同催化体系制取EMF的现状、优势和不足,无机酸存在易腐蚀、不易回收等问题;离子液体目前成本较高,固体酸则催化效率较高、易回收,极具发展潜力。提出开发以低廉生物质资源为原料直接合成EMF的技术将是未来研究的重要方向,反应高效、环境友好、经济可行的EMF生产路径是实现工业化生产的基础。     

能源植物菊芋制备生物基化合物研究进展

生物质作为工业填料在制备化学品的过程中具有可再生性、碳元素利用平衡等优点，但大部分能源植物存在来源于粮食必需品、与农作物争夺优质土地的问题。天然生物质菊芋因具有优良的生长特性、糖类组分含量高、单体官能团多样等特点，被认为是未来最重要的非粮能源植物之一。本文介绍了通过物理过程、生物过程及化学过程等不同途径高附加值化菊芋的研究进展，总结不同方式制备生物基化合物的特点。基于菊芋主要因其根茎中含有丰富的不易被人体消化的菊糖、果糖基多糖聚合度低、组成多糖和还原糖的碳源单体高度单一等优点，着重介绍目前菊芋根茎作为底物制备生物基化合物的过程，分析了通过化学催化法或发酵法制备多元醇、5-羟甲基糠醛、乳酸酯等产品的反应条件、催化剂或生物酶的类型等。基于菊芋秸秆中富含纤维素、半纤维素和木质素等木质纤维素的优势，简述了以纤维素和半纤维素类碳水化合物和木质素的主要研究现状，以及对菊芋秸秆直接催化转化的效果，突出菊芋秸秆转化的优势，提出菊芋秸秆作为底物高效制备目标产物的改进措施。对菊芋根茎和菊芋秸秆的高附加值化过程和效果的分析表明，加强对非粮能源植物菊芋的深加工与生物、化学转化技术的研究，配合生物法与化学法相结合的手段，能加快菊芋工业化应用取得实质性的进展。     

糠醛的水解制备和应用研究进展

糠醛是由可再生的生物质为原料转化得到的高价值化工产品，具有广阔的应用前景。本文综述了近年来生物质催化水解制备糠醛的研究进展，同时总结了糠醛衍生产品的制备和应用。在对半纤维素水解产糖反应和木糖脱水反应进行机理分析的基础上，从反应原料、溶剂体系、催化剂和分离方法等方面归纳总结了生物质催化水解制备糠醛的最新研究进展，并提出当前生物质制备糠醛方法中存在的问题和应对方案。在此基础上，分析了糠醛经氢化、胺化、氧化、缩醛化、聚合等反应获得高价值衍生产品的研究进展。提出要实现糠醛绿色高效的生产和应用，应着力设计低成本、低能耗、低污染且高效率的催化反应体系，同时推进重要糠醛衍生产品的综合高效利用。     

制浆造纸厂实行生物炼制的可行性

生物炼制是解决石化资源紧缺的新途径,而制浆造纸厂是生物炼制技术最容易实现产业化的平台。文章综述了制浆造纸厂中半纤维素、木质素、松节油、妥尔油等废弃生物质进行生物炼制的可行性及存在的问题,并对发展前景作了展望。     

生物质催化裂解选择性制备化学品的研究进展

综述了近年来选择性催化裂解生物质的研究进展。系统地介绍了生物质的热裂解技术,分析了不同阶段的生物质裂解的反应机理,归纳了几种常见的生物质预处理方法,概括了不同催化剂在生物质催化裂解制备左旋葡萄糖酮(LGO)、糠醛、芳香烃类化合物中的应用,最后指出了生物质催化裂解研究中存在的问题,并对以后的研究工作进行了展望。     

面向资源与环境的生物基化学品技术创新与展望

生物基化学品是以可再生的生物质为原料,以生物细胞或酶蛋白为催化剂合成的产品。由于摆脱了对化石原料的依赖,同时避免了石油基产品制备过程的高能耗高污染,为了资源和环境的绿色、可持续发展,以可再生的生物质资源为原料,以生物转化技术制备化学品是未来发展的主要趋势。本文对目前国内外生物基化学品研发及生产概况进行综述,预测生物基化学品制造业将朝着为原料多元化、生物转化过程高效化、产品高值化的方向发展,针对生物转化过程高效化的关键科学问题进行深入探讨,提出生物学科与其他学科交叉融合是生物基化学品制造技术未来的发展方向,包括生物技术自身融合、生物与化工技术融合及生物与过程控制技术融合。     

Reaction extraction of furfural from pentose solutions in a modified Scheibel column

Furfural, which is one of the most promising platform chemicals derived from biomass, has the potential for the production of biofuels and biochemicals. However, the current industrial furfural production process relies on relatively old and inefficient technology, which has some problems such as low production yields, environmental pollutions, and lack of biomass comprehensive utilization. The main contribution of this paper is the use of a modified Scheibel column to improve the furfural recovery. Integration of pentose dehydration to furfural and the solvent phase extraction of furfural occurred simultaneously in this column. Compared with the prevailing batch biphasic reactor, the use of this modified column intensified the extraction efficiency as well as the furfural recovery. Process parameters including organic feed flow rate, reaction temperature, and stirring speed were evaluated and turned out to be significant. In order to achieve the optimal operating conditions, the CCD design was used to optimize the process parameters, and the maximum furfural yield of 80.5% was obtained.     

生物质微波热解产生物油的影响因素研究进展

生物质作为可再生资源具有低成本、分布广泛且易得等优点,生物质能的开发利用可有效缓解能源压力,减少环境污染。微波热解技术是生产燃料油和高附加值化学品的有效方法之一,与传统的热解相比,微波热解具有加热速率快、均匀性好、选择性加热、节能与易于控制等优点。在简单分析微波热解产物分布的基础上,详细综述了近年来微波热解生物油产率的影响因素,主要包括热解温度、功率、吸波剂、催化剂、原料预处理、加热时间、原料性质和物料尺寸等因素;最后,总结和展望了微波技术在生物质催化热解制备生物油领域应用中存在的问题、解决途径和发展前景。     

微波强化Y型分子筛离子交换技术

近年来,随着微波技术的快速发展,微波能作为一种高效的清洁能源已在化工合成、工业催化、生物制药、食品加工等众多领域广泛应用。尤其是在化工合成领域,微波技术的应用展现出了高效加热、易于控制、安全环保的优势。采用微波辅助技术对NaNH₄Y分子筛与稀土溶液热压离子交换反应进行研究,进一步开发出了无须经高温焙烧工序短流程工艺制备稀土Y分子筛的工艺技术。相比于分子筛传统工业制备技术,大大缩短了制备工艺流程,极大提高了分子筛离子交换改性生产效率并降低了生产能耗。开发的新工艺技术制备的稀土Y分子筛,主要物化性质参数满足工业生产同类型分子筛产品工艺质量指标要求,且制备的分子筛催化剂活性稳定性均不低于传统工业生产分子筛催化剂。新工艺方法对优化催化裂化分子筛工业生产和实现分子筛的短流程工业制备具有重要指导意义。     

生物质协同流程工业节能、降污、减碳路径思考

流程工业的低碳/零碳/负碳转型,需从节能、降污、减碳出发,根本上要在能源和原料供给侧摆脱传统化石能源的束缚。风电、光电、水电等为未来社会提供源源不断的可再生能源,但其不具备资源属性,而生物质兼具能源和资源属性,是未来替代化石燃料和原料的重要载体。本文指出,当前生物质转化主要集中在能源、材料、化学品等领域,以生物甲烷、乙醇、航煤等为代表的生物质能源取得了阶段性成果。将生物质转化技术与流程工业耦合,是当下流程工业低碳转型的重要手段,也是实现未来零碳/负碳目标的根本性措施。本文从生物质气化热电联用、生物质气化与燃煤耦合发电、水泥工业生物质替代燃料等案例出发,简要阐述了生物质转化与流程工业耦合面临的挑战,以及未来亟需发展的可再生能源为主的流程再造新理论和前沿颠覆性技术。     

生物质水解制备糠醛的研究进展

生物质中的碳水化合物是当今世界最重要的可再生资源,将这部分资源转化为附加值较高的化工产品以代替日趋枯竭的化石资源,势必成为绿色化学发展的重点。典型生物质中半纤维素的含量高达30%,经催化水解为五碳糖后再进一步脱水可得到重要的平台化合物糠醛。综述了生物质催化水解制备糠醛的研究进展并对未来的研究趋势进行了展望。     

Efficient production of chemicals from microorganism by metabolic engineering and synthetic biology

The use of traditional chemical catalysis to produce chemicals has a series of drawbacks, such as high dependence on fossil resources, high energy consumption, and environmental pollution. With the development of synthetic biology and metabolic engineering, the use of renewable biomass raw materials for chemicals synthesis by constructing efficient microbial cell factories is a green way to replace traditional chemical catalysis and traditional microbial fermentation. This review mainly summarizes several types of bulk chemicals and high value-added chemicals using metabolic engineering and synthetic biology strategies to achieve efficient microbial production. In addition, this review also summarizes several strategies for effectively regulating microbial cell metabolism. These strategies can achieve the coupling balance of material and energy by regulating intracellular material metabolism or energy metabolism, and promote the efficient production of target chemicals by microorganisms.     

生物质快速热解制糠醛的实验研究及理论探讨综述

糠醛是生物质快速热解的重要产物之一,通过对生物质进行定向热解可实现糠醛的选择性制备,从而获得一种新型的糠醛制备方法,实现生物质的高值化利用。概述了国内外对纤维素和半纤维素热解形成糠醛机理的实验研究和密度泛函理论分析,总结了生物质选择性热解制备糠醛的工艺技术,指出了今后的研究需要,明确糠醛的热解形成机理以及优化糠醛选择性制备的技术。     

生物质资源合成烷氧基甲基呋喃醚的研究进展

生物质资源是自然界中唯一的有机碳资源,能用于合成多种高附加值的燃料和化学品.生物质醚类化合物是其中重要的一类衍生物,烷氧基甲基呋喃醚已经应用于柴油和柴油添加剂中,特别是5-乙氧基甲基糠醛(EMF)因其具有能量密度高、毒性低、稳定性好、流动性好等特点而受到广泛关注.本文综述了近年来以5-羟甲基糠醛(HMF)为基本结构的不...