一种电辅助催化加氢氢解的方法和装置与流程

本发明属于有机化学合成技术、多元醇加氢技术、秸秆资源化利用，特别是涉及一种电辅助催化加氢氢解的方法和装置。

背景技术：

1、秸秆以前都是烧掉，利用效率比较低，还污染环境。现在部分还田增加土壤有机质，堆放导致水体污染。秸秆含有40％的纤维素，20-40％半纤维素，20％-40％的木质素，纤维素可以水解为葡萄糖用于工业和废水处理，但是用量有限，半纤维素水解为木糖醇和山梨糖醇，目前没有大宗的利用途径。所以，进行秸秆资源化利用，还是任重道远。

技术实现思路

1、本发明在于提供一种电辅助催化加氢氢解的方法和装置，以降低催化加氢的温度和催化加氢的压力，实现多元醇的常温常压下加氢氢解。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明第一方面，提供一种电辅助催化加氢氢解的方法

4、在常温常压下，氢气与第一溶剂中的反应底物在电辅助的阴极上催化剂协同作用下进行加氢氢解反应生成反应产物，

5、部分所述反应产物溶解在第二溶剂中。

6、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的方法，其中，所述第二溶剂和所述反应产物的混合物经过蒸馏、冷凝后分离得到多种液体烃类化学品和所述第二溶剂。

7、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的方法，其中，所述第一溶剂为水溶液；

8、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的方法，其中，所述第二溶剂设置在所述第一溶剂的上部，所述第二溶剂包括疏水性的液态烷烃，优选的，所述第二溶剂包括癸烷、十一烷、十二烷中的至少一种。

9、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的方法，其中，所述反应底物包括多元醇和/ 或糖类物质，优选的，所述反应底物包括葡萄糖、山梨糖醇、木糖醇、蔗糖、麦芽糖、果糖、菊糖、乳糖、甘露糖中的至少一种；优选的，所述反应底物浓度为1-100％，更优选的，为1-10％。

10、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的方法，其中，所述电辅助的阴极的材料为不锈钢、石墨、钛、钛合金中的任意一种；所述电辅助还包括电辅助的阳极，所述电辅助的阳极材料为铜镍合金黄铜、紫铜、铁镍不锈钢合金中的任意一种。

11、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的方法，其中，所述催化剂包括活性组分和助剂，所述活性组分包括碳化铁、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铼氧化铱混合物中的一种或两种以上，所述助剂包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化碳中的一种或两种以上。

12、本发明第二方面，提供一种电辅助催化加氢氢解装置，包括加氢氢解反应单元，所述加氢氢解反应单元包括电辅助的阳极、电辅助的阴极、第一溶剂、第二溶剂以及反应底物，

13、所述阳极的材料为不锈钢、石墨、钛、钛合金中的任意一种；所述阴极的材料为铜镍合金黄铜、紫铜、铁镍不锈钢合金中的任意一种。

14、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的装置，其中，所述阴极表面设置有催化剂，所述催化剂包括活性组分和助剂，所述活性组分包括碳化铁、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铼氧化铱混合物中的一种或两种以上，所述助剂包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化碳中的一种或两种以上。

15、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的装置，其中，所述第一溶剂为水溶液，所述第二溶剂设置在所述第一溶剂的上部，所述第二溶剂包括疏水性的液态烷烃。

16、进一步，所述第二溶剂包括癸烷、十一烷、十二烷中的至少一种。

17、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的装置，其中，所述反应底物包括多元醇和/ 或糖类物质，优选的，所述反应底物包括葡萄糖、山梨糖醇、木糖醇、蔗糖、麦芽糖、果糖、菊糖、乳糖、甘露糖中的至少一种；优选的，所述反应底物浓度为1-100％，更优选的，为1-10％。

18、进一步，本发明提供的电辅助催化加氢氢解的装置，其中，还包括产物分馏单元，所述产物分馏单元包括有梯度升温的加热功能的容器和冷凝装置。

19、本发明第三方面，提供一种用于多元醇糖类加氢氢解的催化剂，所述催化剂包括活性组分和助剂，所述活性组分包括碳化铁、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铼氧化铱混合物中的一种或两种以上，所述助剂包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化碳中的一种或两种以上。

20、本发明中反应底物可以通过秸秆水解得到，通过秸秆水解物的资源化利用，生产有价值的燃料和工业原料，实现秸秆的全部资源化利用，改善环境质量和人民的健康水平。

21、本发明可以实现多元醇和/或糖类在常温常压下加氢氢解，得到烷烃类物质，降低了反应温度，降低了反应压力，具有安全、节能的双重效果，同时实现低价值多元醇和秸秆的资源化利用。

22、本发明提供的加氢氢解用催化剂使用用非贵金属催化剂代替贵金属催化剂，降低了加氢氢解成本。

技术特征：

1.一种电辅助催化加氢氢解的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电辅助催化加氢氢解的方法，其特征在于，所述第二溶剂和所述反应产物的混合物经过蒸馏、冷凝后分离得到多种液体烃类化学品和所述第二溶剂。

3.根据权利要求1或2所述的电辅助催化加氢氢解的方法，其特征在于，所述第一溶剂为水溶液；所述第二溶剂设置在所述第一溶剂的上部，所述第二溶剂包括疏水性的液态烷烃，优选的，所述第二溶剂包括癸烷、十一烷、十二烷中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电辅助催化加氢氢解的方法，其特征在于，所述反应底物包括多元醇和/或糖类物质，优选的，所述反应底物包括葡萄糖、山梨糖醇、木糖醇、蔗糖、麦芽糖、果糖、菊糖、乳糖、甘露糖中的至少一种；优选的，所述反应底物浓度为1-100％，更优选的，为1-10％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电辅助催化加氢氢解的方法，其特征在于，所述催化剂包括活性组分和助剂，所述活性组分包括碳化铁、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铼氧化铱混合物中的一种或两种以上，所述助剂包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化碳中的一种或两种以上。

6.一种电辅助催化加氢氢解装置，其特征在于，包括加氢氢解反应单元，所述加氢氢解反应单元包括电辅助的阳极、电辅助的阴极、第一溶剂、第二溶剂以及反应底物，

7.根据权利要求6所述的电辅助催化加氢氢解的装置，其特征在于，所述阴极表面设置有催化剂，所述催化剂包括活性组分和助剂，所述活性组分包括碳化铁、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铼氧化铱混合物中的一种或两种以上，所述助剂包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化碳中的一种或两种以上。

8.根据权利要求6或7所述的电辅助催化加氢氢解的装置，其特征在于，所述第一溶剂为水溶液，所述第二溶剂设置在所述第一溶剂的上部，所述第二溶剂包括疏水性的液态烷烃。

9.根据权利要求6-8任一项所述的电辅助催化加氢氢解的装置，其特征在于，还包括产物分馏单元，所述产物分馏单元包括有梯度升温的加热功能的容器和冷凝装置。

10.一种用于多元醇糖类加氢氢解的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括活性组分和助剂，所述活性组分包括碳化铁、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铼氧化铱混合物中的一种或两种以上，所述助剂包括二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化碳中的一种或两种以上。

技术总结
一种电辅助催化加氢氢解的方法和装置，该方法包括在常温常压下，氢气与第一溶剂中的反应底物在电辅助的阴极上催化剂协同作用下进行加氢氢解反应生成反应产物，部分所述反应产物溶解在第二溶剂中。所述第二溶剂和所述反应产物的混合物经过蒸馏、冷凝后分离得到多种液体烃类化学品和所述第二溶剂。所述第一溶剂为水溶液；所述第二溶剂设置在所述第一溶剂的上部，所述第二溶剂包括疏水性的液态烷烃。本发明可以实现多元醇和/或糖类在常温常压下加氢氢解，得到烷烃类物质，降低了反应温度，降低了反应压力，具有安全、节能的双重效果，同时实现低价值多元醇和秸秆的资源化利用。

技术研发人员：陈文生,奚勇
受保护的技术使用者：上海必修福企业管理有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12