[發明專利]一種用于生物質加氫液化的過渡金屬離子液體催化劑

無效

• 申請號: 201110360424.5
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102407161A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 劉東;閻子峰;宋林花;劉巖;孫慧麗;高鵬;李雯;趙阿珍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;C08B15/00;C08B37/14;C08H7/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 楊大興

技術領域：

本發明涉及一種過渡金屬離子液體催化劑，適用于木屑、秸稈、廢紙、滸苔、棉稈、稻殼等各種生物質的加氫液化過程，屬于生物質液化領域。

背景技術：

作為人類生存發展的前提和基礎，能源和環境問題已成為當今全球關注的焦點。化石能源是當今世界經濟發展所依賴的主要能源，但隨著化石能源日益枯竭和環境問題日益突出，開發和使用一種清潔可再生能源已經勢在必行。生物質能儲量巨大，但目前生物質資源利用還遠未達到大規模商業化水平，其利用率和轉化率都不高。在此背景下，生物質能作為一種清潔環保的可再生能源，正日益受到全世界的重視。

生物質加氫液化制取生物油和高附加值化學品技術可以有效地將能量密度較低的生物質轉化成能量密度高、品位高的液體燃料，是合理利用生物質能的有效途徑，開發一種高效、環保的生物質加氫液化催化劑也成為近年來研究領域關注的焦點。

作為一種新型溶劑，離子液體以其強溶解性、不揮發、性質穩定、可循環利用等諸多優點而受到廣泛關注。它對因具有較高結晶度和分子間及分子內氫鍵而難溶于常規溶劑的生物質具有較好的溶解效果。

目前，在生物質加氫液化研究中所應用的催化劑可分為兩類，均相催化劑和多相催化劑。均相催化劑主要包括可溶于溶劑中的酸催化劑及堿催化劑，酸催化劑主要包括鹽酸、硫酸、磷酸等。相比酸催化劑，堿催化劑的應用更為廣泛，主要包括NaOH、KOH、LiOH、CH₃ONa、Na₂CO₃、K₂CO₃、Rb₂CO₃、Cs₂CO₃等。堿性催化劑可以促使生物質原料潤脹，破壞其結構，使纖維素大分子在高溫下斷裂、裂解，提高化學反應速率。不少研究者也認為，堿催化劑對液化反應比酸催化劑更為有效。多相催化劑為金屬催化劑或負載型金屬催化劑，所采用的金屬活性組份包括Fe、Ni、Co、Mo、Zn、Cu、Pd、Pt等，載體有Al₂O₃、分子篩、沸石等。這些催化劑均可以在一定程度上促進生物質的加氫液化反應，但同時也不同程度地存在制備過程較復雜、用量較大、效果較差、對環境污染較大等缺點。

發明內容：

本發明的目的是要提供一種用于生物質加氫液化的過渡金屬離子液體催化劑，該催化劑用于生物質加氫液化反應過程中，能夠有效地促進生物質的加氫轉化，提高液相產物收率，并且克服了以往催化劑制備過程繁瑣、對環境污染較嚴重等缺點。

本發明的目的是這樣實現的，所述的用于生物質加氫液化的過渡金屬離子液體催化劑是由元素周期表第VIB、VIIB和VIII族中一種或幾種金屬鹽類(例如鐵、鎳、鈷的硫酸鹽或硝酸鹽)與[BMIM][BF₄]、[EMIM][BF₄]、[BMIM][CF₃SO₃]、[EMIM][PF₆]中的任意一種離子液體在20-70℃條件下，攪拌反應0.5-2.0小時而生成的催化劑。它包括單組份的鎳鹽，例如鎳的硫酸鹽或硝酸鹽；雙組份的鎳-鐵鹽或鎳-鈷鹽(例如鎳-鐵的硫酸鹽或硝酸鹽，或鎳-鈷的硫酸鹽或硝酸鹽)以及其它包含鎳鹽的多組份鹽類與[BMIM][BF₄]、[EMIM][BF₄]、[BMIM][CF₃SO₃]、[EMIM][PF₆]中的任意一種離子液體反應形成的過渡金屬離子液體催化體系。在該催化劑中，過渡金屬組份的濃度為：鎳鹽1wt％～50wt％，鐵鹽0～60wt％，鈷鹽0～50wt％，余量為離子液體。在生物質加氫液化過程中，按催化劑中金屬鹽總量計，催化劑在生物質原料中所占比例為0.5wt％～15wt％。

本發明的有益效果是所述的過渡金屬離子液體催化劑充分利用了離子液體的強溶解性、不揮發、性質穩定、可循環利用等諸多優點，加氫活性高，對環境友好、無污染。

具體實施方式：

下面結合實施例，具體說明本發明所提供催化劑的制備與應用。

實施例1，單組份催化劑制備：取硫酸鎳粉末1g與9g[BMIM][CF₃SO₃]離子液體在50℃條件下攪拌反應1小時后加入生物質加氫液化反應體系中即可。