[發(fā)明專利]一種利用木質(zhì)素定向制苯的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210186071.6
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102701898A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李全新;鞏飛艷;范明慧;朱九方;姜沛文;鄧淑梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: C07C15/04
• 分類號: C07C15/04;C07C4/26
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 陳進(jìn);奚華保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用木質(zhì)素定向制苯的方法。?

背景技術(shù)

苯是石化工業(yè)重要的基礎(chǔ)化工原料。在煤煉焦過程中生成的輕焦油含有一定量的苯。從1噸煤中可以提取出約1千克苯。現(xiàn)在全球大部分的苯來源于不可再生的化石原料，目前生產(chǎn)苯最重要的三種工藝是石油催化重整、甲苯加氫脫烷基化和蒸汽裂化。隨著煤和石油傳統(tǒng)資源的大量消耗以及環(huán)境保護(hù)的重視，迫切需要開發(fā)可再生的綠色替代原料。?

地球上每年由光合作用生成的生物質(zhì)總量超過2000億噸，是最豐富的可再生資源。木質(zhì)素在植物中是僅次于纖維素的第二大天然有機物，據(jù)估計，木質(zhì)素以每年500億噸左右的速度再生，僅造紙業(yè)產(chǎn)生的木質(zhì)素副產(chǎn)品就達(dá)5000萬噸/年，木質(zhì)素也是基于農(nóng)作物廢棄物的第二代乙醇燃料生產(chǎn)中的大宗副產(chǎn)品。但是，木質(zhì)素至今仍未能得到充分有效的利用。已報道的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化研究主要包括木質(zhì)素加氫還原、催化氧化、熱裂解、生物油精練、木質(zhì)素氣化和生物化學(xué)轉(zhuǎn)化等。例如文獻(xiàn)：(1)Zakzeski?J.,?Bruijnincx?P.?C.?A.,?Jongerius?A.?L.,?Weckhuysen?B.?M.,?Chem.?Rev.,?2010,?110(6):?3552-3599；(2)?Pandey?M.?P.,?Kim?C.?S.,?Chem.?Eng.?Technol.,?2011,?34?(1):?29-41；(3)?Effendi,?A.;?Gerhauser,?H.;?Bridgwater,?A.V.,?Renewable?and?Sustainable?Energy?Reviews,?2008,?12(?8):?2092-2116；(4)?Suhas，Carrott,?P.J.M.,?Ribeiro?Carrott?M.M.L.,?Bioresour.?Technol.,?2007,?98(12):?2301-2312；e)?Sena-Martins,?G.,?Almeida-Vara,?E.,?Duarte,?J.C.,?Ind.?Crops?Prod.?,?2008,?27(2):?189-195)。木質(zhì)素催化加氫還原是通過高壓加氫，形成主要含酚類、烷基苯類和烷烴類等化合物。木質(zhì)素催化氧化是在氧化劑(如O₂/H₂O₂)和催化劑作用下，得到包括醛、酸、芳香醇和醌類等混合產(chǎn)物。此外，木質(zhì)素在400-600?^oC中溫和無氧條件下通過熱裂解產(chǎn)生的有機液體，稱為木質(zhì)素基生物油，這種生物油成分復(fù)雜，其種類可達(dá)數(shù)百種(包括酚類、苯類、呋楠類、醇類、脂類和焦油等)。木質(zhì)素催化裂解是在催化劑的作用下，得到簡單芳香烴、萘和酚類等化合物，其中苯的選擇性較低。此外，木質(zhì)素和木質(zhì)生物質(zhì)氣化產(chǎn)生生物質(zhì)合成氣，可用于供熱和發(fā)電，也可用于制備化工品和液體燃料，考慮到木質(zhì)素芳香聚合物的結(jié)構(gòu)特征，木質(zhì)素更合適作為生產(chǎn)芳香類化合物的原料加以利用。?

現(xiàn)有技術(shù)中，已報道的從木質(zhì)素制苯主要有兩種工藝途徑：一種是采用木質(zhì)素催化加氫方法，得到的產(chǎn)物是酚類、苯類和烷烴類等組成的芳香混合物，苯的選擇性一般低于10%，并且該工藝需要使用外部氫源和在高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)。另一種木質(zhì)素制苯工藝是木質(zhì)素催化裂解工藝，該方法是利用木質(zhì)素在ZSM-5分子篩等沸石催化劑上進(jìn)行催化裂解，形成的產(chǎn)物主要有甲苯、二甲苯、萘、甲基萘、苯和酚類等物質(zhì)組成，得到的芳香產(chǎn)物中苯的選擇性一般不超過20%。可以看出，現(xiàn)有工藝中木質(zhì)素制苯得到的產(chǎn)物分布很寬，而目標(biāo)產(chǎn)物－苯的選擇性很低，無法達(dá)到木質(zhì)素定向制苯的目的。?

綜上所述，木質(zhì)素是自然界中唯一能提供可再生的大宗芳香基化合物的非石油資源。利用木質(zhì)素制苯可以為石化工業(yè)提供基礎(chǔ)化工原料和發(fā)展高端化學(xué)品的重要平個分子，但是，至今尚未見到有以定向制備苯為目標(biāo)的木質(zhì)素可控轉(zhuǎn)化技術(shù)的相關(guān)報道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中尚待解決的木質(zhì)素定向可控地制取苯的技術(shù)難題，提供一種能夠在無需外在氫源、中溫常壓和綠色溫和反應(yīng)環(huán)境下，使木質(zhì)素定向制備苯的方法。?

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。?