[發(fā)明專利]一步法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為液體燃料的方法

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• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105152854A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣劍春;馮君鋒;徐俊明;王奎;應(yīng)浩;蘇秋麗;馬艷;楊中志
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號: C07C27/00
• 分類號: C07C27/00;C07C29/00;C07C29/74;C07C35/08;C07C45/00;C07C45/78;C07C49/403;C07C37/00;C07C37/68;C07C39/04;C07C39/07;C07C41/01;C07C41/34
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)原料制備液體燃料的方法，特別是涉及一種將木質(zhì)素一步法轉(zhuǎn)化為液體燃料的研究。

背景技術(shù)

生物質(zhì)是唯一可以直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生能源。木質(zhì)纖維是自然界中存量最大的生物質(zhì)資源，我國具有豐富的的木之前為資源，發(fā)展和利用木質(zhì)纖維對于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會有著重大的意義。木質(zhì)纖維生物質(zhì)主要由半纖維素、纖維素和木質(zhì)素三大組分構(gòu)成。目前，纖維素和半纖維素的利用主要是造紙、制備燃料乙醇、糠醛或者呋喃類衍生物等化合物，而木質(zhì)素的利用還存在一些問題和困難。工業(yè)木質(zhì)素主要來源于紙漿造紙的廢液，制漿造紙工業(yè)要從生物質(zhì)中分離出纖維素成分，同時得到的大量木質(zhì)素副產(chǎn)品。但是，每年所產(chǎn)的工業(yè)木質(zhì)素很大一部分未得到有效的利用。

近年來，木質(zhì)素的降解制備酚類化合物逐漸成為研究木質(zhì)素利用的熱點，同時以木質(zhì)素酚類作為平臺化合物，進一步轉(zhuǎn)化為附加值高、需求量大和品質(zhì)穩(wěn)定的富烴燃料是一個具有潛在應(yīng)用價值的方法。目前木質(zhì)素降解和轉(zhuǎn)化為烴類的方法主要是兩步法。先將木質(zhì)素在包含醇類溶劑的堿溶液中解聚，然后再用催化劑加氫處理。或者是在以水為溶劑、液體酸為催化劑的條件下進行解聚，然后再催化加氫處理。但是目前的兩步法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化烴類燃料存在固體殘渣得率較高、液體產(chǎn)物的收率較低和催化劑易結(jié)焦等問題。因此，如何能夠減少固體殘渣得率、提高液體產(chǎn)物收率同時提高烴類選擇性是研究木質(zhì)素制備富烴燃料的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種一步法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為液體燃料的方法，可以一步法由木質(zhì)素降解并加氫制備得到液體燃料。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一步法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為液體燃料的方法，包括以下步驟：

將堿性木質(zhì)素原料、2.5wt％的NaOH水溶液、低碳醇溶劑和加氫催化劑加入到高壓反應(yīng)釜中，密封高壓釜，并用氮氣置換釜內(nèi)的空氣，高壓釜內(nèi)溫度為200～240℃、壓力4～7MPa，勻速攪拌反應(yīng)3～7h；反應(yīng)結(jié)束后，通冷卻水，使釜內(nèi)溫度迅速降至室溫，開釜；出釜液體用稀酸中和、過濾，濾液加入乙酸乙酯后分為水相和油相，然后將油相旋蒸乙酸乙酯，即得到木質(zhì)素降解的液體產(chǎn)物。

所述低碳醇溶劑為甲醇、乙醇或異丙醇中的任意一種。

所述加氫催化劑為RaneyNi、Pd/C、Pt/Al₂O₃或者Pd/Al₂O₃的任意一種。

所述的堿性木質(zhì)素原料與復(fù)合溶劑、加氫催化劑按照質(zhì)量比為2:45～75:1～4比例加料；所述的復(fù)合溶劑為2.5wt％的NaOH溶液和低碳醇溶劑復(fù)配得到。

2.5wt％的NaOH溶液與低碳醇質(zhì)量配比為2:1。

所述的稀酸為稀鹽酸。

有益效果

一步法降解木質(zhì)素過程可以增加液體產(chǎn)物的收率，且降低固體殘渣的得率。同時，降解木質(zhì)素在水相和醇相中發(fā)生原位加氫反應(yīng)，所得烴類產(chǎn)物選擇性高，烴類化合物得率也有所提高。木質(zhì)素大分子發(fā)生液化醇解和加氫反應(yīng)，木質(zhì)素原料的轉(zhuǎn)化率為99％，液體產(chǎn)物通過GC-MS分析，其主要為環(huán)己醇及其衍生物，含量為81％。

附圖說明

圖1為實施例8所述的液體燃料的GC-MS譜圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述，需要說明的是，實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明要求保護范圍的限定。在不背離本發(fā)明精神和實質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或者條件所做的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。

若未特別說明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。

下述實施例中所用的工業(yè)堿性木質(zhì)素使用前需在105℃下干燥8h以上至恒重即為絕干重。

一步法由木質(zhì)素降解并加氫制備液體燃料的方法，包括下述步驟：

堿性木質(zhì)素原料、2.5wt％NaOH溶液和低碳醇溶劑復(fù)合溶劑(NaOH溶液與低碳醇質(zhì)量配比為2:1)、加氫催化劑等按照質(zhì)量比為2:45～75:1～4的比例，加入到高溫高壓釜中，在溫度為200～240℃、壓力為4～7MPa，條件下勻速攪拌反應(yīng)3～7h。反應(yīng)結(jié)束后，通冷卻水使釜內(nèi)溫度迅速降至室溫，放氣開釜后，出釜液體用HCl溶液中和、過濾，濾液加入乙酸乙酯后分為水相和油相，然后將油相旋蒸乙酸乙酯，即可得到的木質(zhì)素降解的液體產(chǎn)物，通過GC-MS分析液體產(chǎn)物的各項組分和組成含量。