[發明專利]一種生物質催化熱解制備異丁香酚的方法

有效

• 申請號: 201410811548.4
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104447235B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 陸強;張智博;陳晨;李文濤;董長青;張蕓
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: C07C43/23
• 分類號: C07C43/23;C07C41/01;B01J29/035;B01J23/46
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技術領域

本發明屬于生物質能的利用領域，具體涉及一種利用釕系或銠系催化劑催化熱解生物質制備異丁香酚的方法。

背景技術

異丁香酚，別名4-丙烯基-2-甲氧基苯酚，CAS號：97-54-1，具有如下結構：

異丁香酚是一種具有丁香氣味的淡黃色液體，廣泛用于配制依蘭、肉豆蔻等精油以及具有懸鉤子、桃子、辛香型、丁香型香味的食用香精，此外還可以作為原料合成香蘭素、香草醛等。目前，異丁香酚的制備方法主要是采用丁香酸在濃堿液作用下發生側鏈雙鍵異構化，從而得到目標產物。該方法采用的原料丁香酸并不是一種大宗化學品，價格相對昂貴；而且反應過程中濃堿液的使用不僅對設備腐蝕嚴重，而且會產生大量難以處理的含堿廢水。

生物質作為一種環境友好型可再生資源，具有價格低，來源廣的特點。但由于其組成結構的復雜性，生物質常規快速熱解獲得的液體產物組成極為復雜，包括數百種有機物(酸、醛、酮、脫水糖、呋喃類、酚類、烴類以及脂肪酸等)。異丁香酚一般僅是其中一種極少量的產物(甚至在一些熱解液體產物中檢測不到異丁香酚)，以現有方法很難直接從生物質熱解油中提取異丁香酚。因此，如何優化生物質催化熱解過程從而直接獲得富含異丁香酚的液體產物是亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用釕系或銠系催化劑催化熱解生物質制備異丁香酚的方法。

根據本發明提供的方法，以生物質為原料，將生物質和釕系或銠系催化劑按照質量比為(10∶1)～(1∶3)進行機械混合，然后在無氧條件下于250～400℃進行快速熱解，對熱解氣進行冷凝后即可得到富含異丁香酚的液體產物。

優選的，所述生物質原料為松科、杉科、柏科或南洋杉科生物質。

優選的，所述生物質原料包括金錢松、華山松、銀杉、落葉松、雪松、云杉、柳杉、水杉、落羽杉、池杉、圓柏、金鐘柏、杜松、龍柏、南洋杉、巴西松、考里松中的至少一種。

優選的，所述釕系催化劑包含載體以及負載在載體上的釕金屬，具體的制備方法如下：

首先稱取一定質量的氯化釕溶于去離子水中，待完全溶解后，向溶液中加入一定量的催化劑載體，在攪拌的條件下緩慢滴入氨水，直至pH達到9-10，繼續在室溫下攪拌12h后過濾，于100℃下干燥，最后將干燥后的固體在氫氣氣氛下還原，即得負載釕的固體催化劑。

上文所述“一定質量”或者“一定量”可以根據所需制備的最終目標產物——釕系催化劑的量來確定，可以是一個相對寬泛的范圍：例如，“一定質量的氯化釕”包括0.01-10g或者10-100g甚至100-10000g；“一定量的催化劑載體”包括0.01-10g或者10-100g甚至100-10000g。

更優選的，所述負載在載體上的釕金屬的質量百分比為0.5％-10％。

優選的，所述銠系催化劑包含載體以及負載在載體上的銠金屬，具體的制備方法如下：

首先稱取一定質量的氯化銠溶于去離子水中，待完全溶解后，向溶液中加入一定量的催化劑載體，在攪拌的條件下緩慢滴入氨水，直至pH達到9-10，繼續在室溫下攪拌12h后過濾，于100℃下干燥，最后將干燥后的固體在氫氣氣氛下還原，即得負載銠的固體催化劑。

上文所述“一定質量”或者“一定量”可以根據所需制備的最終目標產物——銠系催化劑的量來確定，可以是一個相對寬泛的范圍：例如，“一定質量的氯化銠”包括0.01-10g或者10-100g甚至100-10000g；“一定量的催化劑載體”包括0.01-10g或者10-100g甚至100-10000g。

更優選的，所述負載在載體上的銠金屬的質量百分比為0.5％-10％。

優選的，所述催化劑載體為氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、硅藻土、高嶺土、硅灰石、浮石、海泡石、多孔分子篩、活性炭中的一種或者上述物質的任意組合。

優選的，所述干燥為干燥箱干燥，干燥時間為4-24h。

優選的，所述氫氣氣氛為純氫氣或者氫氣和惰性氣體的混合氣。

優選的，所述還原溫度為260-300℃，保溫時間為2-4h。

優選的，所述無氧條件是指反應體系維持在惰性無氧保護氣體環境下。

優選的，所述熱解反應的升溫速率不低于100℃/s。

優選的，所述熱解反應的時間不超過60s。

本發明的有益效果為：