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Production of Furfural from Process-Relevant Biomass-Derived Pentoses in a Biphasic Reaction System
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2017-05-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b00215 Ashutosh Mittal 1 , Stuart K. Black 2 , Todd B. Vinzant 1 , Marykate O’Brien 2 , Melvin P. Tucker 2 , David K. Johnson 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2017-05-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b00215 Ashutosh Mittal 1 , Stuart K. Black 2 , Todd B. Vinzant 1 , Marykate O’Brien 2 , Melvin P. Tucker 2 , David K. Johnson 1
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Furfural is an important fuel precursor which can be converted to hydrocarbon fuels and fuel intermediates. In this work, the production of furfural by dehydration of process-relevant pentose rich corn stover hydrolyzate using a biphasic batch reaction system has been investigated. Methyl isobutyl ketone (MIBK) and toluene have been used to extract furfural and enhance overall furfural yield by limiting its degradation to humins. The effects of reaction time, temperature, and acid concentration (H2SO4) on pentose conversion and furfural yield were investigated. For the dehydration of 8 wt % pentose-rich corn stover hydrolyzate under optimum reaction conditions, 0.05 M H2SO4, 170 °C for 20 min with MIBK as the solvent, complete conversion of xylose (98–100%) and a furfural yield of 80% were obtained. Under these same conditions, except with toluene as the solvent, the furfural yield was 77%. Additionally, dehydration of process-relevant pentose rich corn stover hydrolyzate using solid acid ion-exchange resins under optimum reaction conditions has shown that Purolite CT275 is as effective as H2SO4 for obtaining furfural yields approaching 80% using a biphasic batch reaction system. This work has demonstrated that a biphasic reaction system can be used to process biomass-derived pentose rich sugar hydrolyzates to furfural in yields approaching 80%.
中文翻译：
在两相反应系统中由过程相关的生物质戊糖生产糠醛
糠醛是一种重要的燃料前体，可以转化为碳氢燃料和燃料中间体。在这项工作中，已经研究了通过使用双相间歇反应系统脱水与过程相关的富含戊糖的玉米秸秆水解产物来生产糠醛。甲基异丁基酮（MIBK）和甲苯已被用于提取糠醛，并通过限制其降解为腐殖质来提高糠醛的总收率。研究了反应时间，温度和酸浓度（H 2 SO 4）对戊糖转化率和糠醛收率的影响。为了在最佳反应条件下脱水8 wt％的富含戊糖的玉米秸秆水解物，需脱水0.05 MH 2 SO 4，以MIBK为溶剂，在170°C下放置20分钟，木糖完全转化（98–100％），糠醛收率为80％。在相同的条件下，除了用甲苯作为溶剂外，糠醛的收率为77％。另外，在最佳反应条件下使用固体酸离子交换树脂对工艺相关的富含戊糖的玉米秸秆水解产物进行脱水显示，Purolite CT275与H 2 SO 4一样有效，使用两相间歇反应系统可获得糠醛收率接近80％。这项工作表明，双相反应系统可用于将生物质衍生的富含戊糖的糖水解物加工成糠醛，收率接近80％。
更新日期：2017-06-28
中文翻译：
在两相反应系统中由过程相关的生物质戊糖生产糠醛
糠醛是一种重要的燃料前体，可以转化为碳氢燃料和燃料中间体。在这项工作中，已经研究了通过使用双相间歇反应系统脱水与过程相关的富含戊糖的玉米秸秆水解产物来生产糠醛。甲基异丁基酮（MIBK）和甲苯已被用于提取糠醛，并通过限制其降解为腐殖质来提高糠醛的总收率。研究了反应时间，温度和酸浓度（H 2 SO 4）对戊糖转化率和糠醛收率的影响。为了在最佳反应条件下脱水8 wt％的富含戊糖的玉米秸秆水解物，需脱水0.05 MH 2 SO 4，以MIBK为溶剂，在170°C下放置20分钟，木糖完全转化（98–100％），糠醛收率为80％。在相同的条件下，除了用甲苯作为溶剂外，糠醛的收率为77％。另外，在最佳反应条件下使用固体酸离子交换树脂对工艺相关的富含戊糖的玉米秸秆水解产物进行脱水显示，Purolite CT275与H 2 SO 4一样有效，使用两相间歇反应系统可获得糠醛收率接近80％。这项工作表明，双相反应系统可用于将生物质衍生的富含戊糖的糖水解物加工成糠醛，收率接近80％。
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