[發明專利]從木質纖維素制備乙苯的方法

有效

• 申請號: 202010102157.0
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111205150B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 孫卓華;袁同琦;洪思
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;C07C15/073
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 張曉萍;劉鐵生

本發明是關于一種從木質纖維素制備乙苯的方法，其包括以下步驟：將木質素原料、第一催化劑和第一溶劑混合，進行第一反應，使木質素降解，得到木質素單體，經分離提純，得到第一產物；將得到的第一產物與第二催化劑和第二溶劑混合，進行第二反應，得到第二產物；將得到的第二產物與異丙醇、第三催化劑和第三溶劑混合，進行第三反應，得到乙苯。第一步中，木質素單體的產率可達到43?58wt％，第二步中，4?乙基苯酚類化合物的收率可達66?86wt％，第三步中，乙苯的選擇性達到77wt％。本發明所使用的催化劑均為市售的賤金屬催化劑，廉價易得而且催化活性較高選擇性較好。所使用催化體系的反應條件溫和，產物收率高，易于擴大生產。

技術領域

本發明屬于生物質能源利用的技術領域，特別涉及從木質纖維素制備乙苯的方法。

背景技術

乙苯作為一種重要的化工原料，最近幾年的年產量逐年增長。2017年全球乙苯產量高達3626.3萬噸。2013-2017年，由于需求量的增長，中國乙苯產品產量呈現不斷增長的趨勢，增速維持在3.5％-13.1％之間。目前，生產乙苯的方法主要是采用乙烷和苯進行烷基化，這些原料都屬于石化產品，不可再生能源的過度開采會造成能源結構的不可逆破壞，世界石油資源短缺，迫切需要尋找可替代能源產品，且在液相或混合相體系中，烷基化反應容易生成異丙苯類、正丙苯類、二甲苯和二乙苯等雜質，這些雜質與乙苯的蒸氣壓相近，難以分離。由此可見，利用可再生的生物質能源制備乙苯具有及其重要的意義。

生物質作為一種可再生能源，儲量豐富，分布廣泛，尤其是其獨特的分子結構為代替化石能源生產大宗和精細化學品提供了新的思路。木質纖維素是生物質能源中儲量最為豐富的一種，由木質素，纖維素和半纖維素三種結構組成。木質素作為木質纖維素類生物質的重要組成部分含有大量的苯環結構。

當前木質素降解產物的轉化研究主要集中于制備環己醇類及環烷烴類化合物，或者通過多步反應轉化成苯酚。但選擇性斷裂C-O鍵和C-C鍵，將其轉化為乙苯的報道卻很少。這是由于木質素酚類單體中含有多種官能團，不同官能團中的C-O和C-C鍵的能量不同。將不同的官能團進行選擇性轉化需要對催化體系的合理設計和精細優化。現有從生物質可再生能源制備乙苯的方法均需要用到價格昂貴的貴金屬催化劑，而且反應需要在高溫高壓條件下進行。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種從木質纖維素制備乙苯的方法，所要解決的技術問題是使反應條件溫和，產物收率高。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

依據本發明提出的一種從木質纖維素制備乙苯的方法，其包括以下步驟：S1、將木質素原料、第一催化劑和第一溶劑混合，進行第一反應，使木質素降解，得到木質素單體，經分離提純，得到第一產物；所述第一催化劑為氧化硅-氧化鋁負載的鎳催化劑；

S2、將步驟S1得到的第一產物與第二催化劑和第二溶劑混合，進行第二反應，得到第二產物；所述第二催化劑為氧化硅-氧化鋁負載的鎳催化劑；

S3、將步驟S2得到的第二產物與異丙醇、第三催化劑和第三溶劑混合，進行第三反應，得到乙苯；所述第三催化劑為雷尼鎳催化劑和β分子篩催化劑的混合物。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的一種從木質纖維素制備乙苯的方法，其中所述氧化硅-氧化鋁負載的鎳催化劑包括：鎳66±5％、氧化硅12％和氧化鋁13％。

優選的，前述的一種從木質纖維素制備乙苯的方法，其中所述木質素原料和第一催化劑的質量比為：5:1-10:1；所述木質素原料和第一溶劑的質量比為：1:10-1:20。

優選的，前述的一種從木質纖維素制備乙苯的方法，其中所述第一產物和第二催化劑的質量比為：2:1-5:1；所述第一產物和第二溶劑的質量比為：1:300-1:100。