糠醛的生物炼制技术研究进展

付延春，高腾飞，张利平，孟瑞红，杨 阳，李雄威

(国家能源集团新能源技术研究院有限公司，北京 100000)

生物质能源是重要的可再生能源，是唯一具有碳载体的清洁能源，可用于替代部分化石能源。20世纪提出的生物炼制的多学科概念，即将生物质转化为高值化学品、材料、能源和燃料[1]。糠醛是一种来源于生物质资源的高附加值平台化合物，工业上将富含戊聚糖的生物质通过酸水解和脱水过程生产糠醛[2-3]。糠醛用途广泛，可用于树脂和石油润滑剂的生产[4]。因此，糠醛的市场需求很大，21世纪初，世界糠醛产量就超过了28万吨[2]，我国已经成全世界最大的糠醛出口国，2014年糠醛年产量超过70万吨[5]。根据美国市场研究咨询机构透明市场研究公司2017年发布的报告，全球糠醛衍生物市场价值约为2.0美元/千克，预计从2018年开始到2026年其会以3.1%以上的复合年均增长率增长[6]。生物质基产品对糠醛衍生物的需求不断增长，带动了制药和炼油行业等全球大多数市场的需求。Quaker Oats公司于1921年以无机酸作为催化剂催化燕麦壳水解率先实现了糠醛的工业化生产[2]，由于工业生产者和消费者的持续关注，糠醛工业生产技术得到了持续改进。此外，学术界也一直在开发糠醛制备新方法来改善现有技术的缺陷。固体酸催化剂、双相反应体系、离子液体、低共熔溶剂等是现阶段利用水解法制备糠醛的研究热点[7-8]。近年来，许多学者利用快速催化热解技术实现了糠醛的选择性制备[9-10]。相比于水解法，利用快速催化热解技术得到的糠醛产率相对较低，但该技术手段的原料适应性较强、反应的效率更高。……