[發明專利]熔融鹽輔助廢棄木質素熱解協同負載型多級孔分子篩提質制取芳烴和生物炭的方法

有效

• 申請號: 202210050797.0
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114350400B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王紹慶;李志合;易維明;萬震;柏雪源;李永軍
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B01J29/40
• 分類號: B01J29/40;B01J29/03;C10G1/00;C10B53/02
• 代理公司: 淄博市眾朗知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 37316
• 代理人: 程強強

本發明屬于廢棄物資源化利用技術領域，具體的涉及一種熔融鹽輔助廢棄木質素熱解協同負載型多級孔分子篩提質制取芳烴和生物炭的方法。在廢棄木質素熱解過程中引入多元熔融鹽反應介質，獲得預調質熱解氣和生物炭；通過微孔分子篩金屬改性及包覆有序介孔殼層，制備具有梯級孔道、催化活性位點可調的負載型多級孔分子篩；預調質熱解氣在負載型多級孔分子篩作用下提質制備高價值芳烴。本發明所述的熔融鹽輔助廢棄木質素熱解協同負載型多級孔分子篩提質制取芳烴和生物炭的方法，通過熔融鹽輔助木質素熱解實現木質素初級熱解氣的預調質和高品質生物炭的生成，預調質熱解氣經負載型多級孔分子篩提質制取高產率、高選擇性的芳烴。

技術領域

本發明屬于廢棄物資源化利用技術領域，具體的涉及一種熔融鹽輔助廢棄木質素熱解協同負載型多級孔分子篩提質制取芳烴和生物炭的方法。

背景技術

廢棄木質素是紙漿工程、生物乙醇工程等產生的工業廢渣，目前主要通過簡單的燃燒處理，易導致資源浪費和環境污染。而廢棄木質素富含芳香基團，可用于制取生物基芳烴，拓寬芳烴化合物的來源，有利于生物煉制產業的綠色可持續性發展。

目前，木質素催化熱解是制取芳烴的可行途徑之一，然而，鑒于木質素復雜的化學結構，熱解聚過程存在熱質傳遞限制，使得初級熱解氣以擁有大量不同碳數和甲氧基數的酚類分布為主，與重整催化劑的適配性較差，且伴隨著大量易縮聚成碳的木質素低聚物的生成，易導致熱解氣重構可控性低和催化劑快速積碳失活，不利于芳烴的高效定向生成。因此，迫切需要研發一種廢棄木質素高效轉化方法來實現高價值芳烴可控制取，以解決催化熱解過程中存在的熱解氣重構可控性低、催化劑易積碳失活等問題，有利于實際應用中的連續化生產，同時保證終端產物與現存工藝平穩對接。

近年來，級聯反應是提高化學轉化效率的新的重要方向，即前一反應產物是下一步反應的底物，能夠顯著強化化學反應和優化操作過程。相關研究發現，初級熱解氣的預轉化使其分子動力學直徑范圍分布較為集中，增強了與重整催化劑的適配性，能夠實現熱解氣在線分級催化提質制取芳烴。然而重整催化劑的積碳類型仍以致密型結焦為主，主要歸因于重整催化劑本身外表面酸性和單一孔道存在的傳質擴散限制。重整催化劑的催化活性位點分布、孔道特性的調控對于實現熱解氣的高效、穩定提質至關重要。因此，為提升終端產物品質和催化重整過程穩定性，如何設置級聯反應實現木質素熱解氣分級可控轉化制備高值芳烴是亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的是：克服催化熱解過程中存在的熱解氣重構可控性低、催化劑易積碳失活等問題，提供一種熔融鹽輔助廢棄木質素熱解協同負載型多級孔分子篩提質制取芳烴和生物炭的方法；采用該方法實現了高品質生物炭和芳烴的制備。

本發明所述的熔融鹽輔助廢棄木質素熱解協同負載型多級孔分子篩提質制取芳烴和生物炭的方法，由以下步驟組成：

(1)將金屬碳酸鹽單體或金屬氯化鹽單體高溫熔解，制備得到熔融碳酸鹽或熔融氯化鹽；

(2)通過等體積浸漬法制備金屬改性的微孔分子篩，然后包覆有序介孔殼層制備得到具有介-微孔結構的負載型多級孔分子篩；

(3)在熱解-提質反應器上，于氮氣氣氛下，將廢棄木質素與熔融碳酸鹽或熔融氯化鹽混合置于熱解反應器中，將具有介-微孔結構的負載型多級孔分子篩置于提質反應器中，廢棄木質素于熱解反應器中熱解得到預調質熱解氣和生物炭，預調質熱解氣于提質反應器中提質制取芳烴。

其中：