[發(fā)明專利]一種木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)芳香族化合物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610043494.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN105713048B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彥廣;韓洪晶;王海英;徐婷婷;康薇;張梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C07G1/00
• 分類號(hào): C07G1/00;C07C1/20;C07C15/073;C07C15/08;B01J23/83;B01J23/78
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所23118
• 代理人: 曹愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及木質(zhì)素高效催化轉(zhuǎn)化與資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)芳香族化合物的方法。

背景技術(shù)

生物圈中約含有3000億噸木質(zhì)素，每年新增量可達(dá)200億噸，是重要的可再生資源之一。我國木質(zhì)素利用率較低，常用于燃料直接燒掉、用作防腐劑或作為混凝土混合添加物、剩余部分則隨意排放或原地堆積，不但嚴(yán)重污染環(huán)境，且造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其分子結(jié)構(gòu)中沒有完全重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元，因此，采用常規(guī)的方法很難將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化利用。由于木質(zhì)素分子由愈創(chuàng)木基、紫丁香基和對(duì)羥苯基三種C₉基本結(jié)構(gòu)單元通過醚鍵和碳-碳鍵連接而成，是地球上富含芳烴結(jié)構(gòu)最多且唯一能提供可再生芳香族化合物的非石油資源。因此，如何將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化成的芳香族化合物，是提高木質(zhì)素利用效率、避免污染環(huán)境、緩解化石能源短缺的重要方法。

范峰等（中國專利文獻(xiàn)CN 102040483 B，2013.08.28）發(fā)明了雙功能沸石類催化劑催化加氫裂解木質(zhì)素生產(chǎn)芳基化合物的方法，液體芳基化合物收率可達(dá)42%以上，但該法需要采用溶劑分散木質(zhì)素，同時(shí)需要加氫，操作成本較高。邱學(xué)青等（中國專利文獻(xiàn)CN 103360192 B，2015.03.11）發(fā)明了微波協(xié)同催化氧化降解堿木質(zhì)素制備單苯環(huán)類化合物的方法，該過程無需有機(jī)溶劑，催化劑可回收利用，成本低廉，但目標(biāo)產(chǎn)物收率較低，僅為10%左右。徐杰等（中國專利文獻(xiàn)CN 103508857 A，2014.01.15）通過將生物質(zhì)基醇類化合物重整制氫反應(yīng)和木質(zhì)素加氫解聚反應(yīng)結(jié)合起來，將木質(zhì)素在催化劑作用下選擇性裂解為苯酚基、愈創(chuàng)木酚基或紫丁香基等衍生的芳香族化合物。原料轉(zhuǎn)化率可達(dá)50%，愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基芳香化合物選擇性可達(dá)90％以上。

鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體具有良好的O^2-和電子傳導(dǎo)能力，同時(shí)具有較高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性能，被廣泛應(yīng)用于能源催化轉(zhuǎn)化、污染物處理、功能材料等領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種以鈣鈦礦混合離子電子導(dǎo)體為催化劑，催化轉(zhuǎn)化木質(zhì)素制備芳香族化合物的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)芳香族化合物的方法，這種方法用于解決木質(zhì)素利用效率較低，排放或燒掉污染環(huán)境的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)芳香族化合物的方法：

（1）鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體的制備：

采用高溫固相反應(yīng)法制備CaZr_xFe_1-xO₃或LaTi_xFe_1-xO₃兩類鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體，其中0<x<1；

（2）木質(zhì)素與步驟（1）制備的鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體混合壓片：

將木質(zhì)素與鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體充分混合后進(jìn)行壓片成型并粉碎為顆粒，其中木質(zhì)素與所述鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體的質(zhì)量比為0.1：1─5：1；

（3）木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化：

在微分固定床反應(yīng)器中，在惰性氣氛下，氣體流量300─500mL/min，反應(yīng)溫度為300─700℃，反應(yīng)時(shí)間1─3hr，進(jìn)行木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，將所得的液體混合物即為芳香化合物液體；所述反應(yīng)后的鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體經(jīng)氧化再生后循環(huán)使用。

上述方案中CaZr_xFe_1-xO₃制備原料為CaO、ZrO₂、Fe₂O₃，LaTi_xFe_1-xO₃制備原料為La₂O₃、TiO₂和Fe₂O₃，按一定比例進(jìn)行充分混合后壓片，壓片壓力為10─30Mpa，壓片時(shí)間5─30min；壓片后在焙燒溫度為1000─1200℃，焙燒6─24hr后，得到鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體；所述的鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體經(jīng)研磨、過篩，使其粒徑<500目。

上述方案中所述的鈣鈦礦類混合離子電子導(dǎo)體與木質(zhì)素經(jīng)充分混合后壓片，壓片壓力為10─30MPa，壓片時(shí)間為5─30min，將混合片狀物破碎為50─100mm顆粒。

上述方案中所述的木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化得到的液體混合物經(jīng)離子水重復(fù)洗滌3-5次。