[發(fā)明專利]木質(zhì)素解聚生物油催化轉(zhuǎn)化制備環(huán)醇的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210362699.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114805024A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉超;孔祥琛;肖睿;李培君;范宇陽(yáng);徐維聰;李明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C29/20
• 分類號(hào): C07C29/20;C07C31/135;C07C1/20;C07C13/18;C07G1/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

本發(fā)明涉及一種木質(zhì)素解聚生物油催化轉(zhuǎn)化制備環(huán)醇的方法，包括：木質(zhì)素解聚生物油、供氫溶劑和廉價(jià)金屬催化劑置于反應(yīng)器中；用惰性氣體洗氣、充壓后密封反應(yīng)器，加熱至指定溫度進(jìn)行保溫反應(yīng)；反應(yīng)完成后，快速冷卻反應(yīng)器以中止反應(yīng)，過(guò)濾液相產(chǎn)物、去除供氫溶劑，得到環(huán)醇。本發(fā)明所采用的催化劑兼具催化醇類重整供氫和木質(zhì)素解聚生物油選擇性加氫的功能，酸性適中，在高效加氫飽和木質(zhì)素解聚生物油芳香環(huán)結(jié)構(gòu)及脫除甲氧基制備環(huán)醇的同時(shí)，避免了環(huán)醇過(guò)度脫氧生成環(huán)烷烴，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素解聚生物油高選擇性催化轉(zhuǎn)化制取環(huán)醇，具有產(chǎn)物產(chǎn)率高、選擇性強(qiáng)、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及木質(zhì)素轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種木質(zhì)素解聚生物油催化轉(zhuǎn)化制備環(huán)醇的方法。

背景技術(shù)

新能源技術(shù)在積極推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和發(fā)展替代傳統(tǒng)化石能源、助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”的進(jìn)程中具有重大作用。相比于太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等新能源，生物質(zhì)是自然界中唯一可再生的有機(jī)碳源，利用生物質(zhì)制取傳統(tǒng)化石燃料的“替代燃料”是實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳”的有效途徑。環(huán)醇是含氧燃料和柴油添加劑的重要組分，其較高的含氧量可有效提高燃料的原子利用率，起到提升能源效率和降低污染物排放的作用。因此，環(huán)醇的高效、可持續(xù)生產(chǎn)對(duì)于生物質(zhì)基替代燃料的合成與利用尤為關(guān)鍵。木質(zhì)素解聚生物油是木質(zhì)素通過(guò)熱化學(xué)方法降解得到的液體產(chǎn)物，主要成分為酚類單體、二聚體、寡聚體和多聚體，這些酚類化合物具有較高的不飽和度、粘度和含氧量，無(wú)法直接作為燃料使用。然而，酚類化合物具有豐富的芳香結(jié)構(gòu)和酚羥基結(jié)構(gòu)，使得該類物質(zhì)成為環(huán)醇的良好前驅(qū)體。因此，將木質(zhì)素解聚生物油中的酚類化合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為環(huán)醇具有重要意義。

在眾多轉(zhuǎn)化方式中，催化加氫是一種可實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素解聚生物油催化轉(zhuǎn)化制取環(huán)醇的方法，然而大多數(shù)催化加氫采用H₂作為氫源，其安全性和經(jīng)濟(jì)型較差，采用溶劑原位供氫既可以提供持久的氫源，又能有效抑制結(jié)焦。此外，包括Pd、Pt、Re、Ru等在內(nèi)的貴金屬催化劑及多金屬?gòu)?fù)合催化劑對(duì)木質(zhì)素解聚生物油的加氫提質(zhì)制備具有良好的催化效果和較強(qiáng)的產(chǎn)物選擇性。然而，貴金屬催化劑成本高昂，使得該類型催化體系的應(yīng)用受到極大限制。在這一背景下，探索以廉價(jià)金屬為催化活性組分，有機(jī)供氫溶劑為氫源的新催化體系成為研究熱點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，以廉價(jià)金屬為催化活性組分，有機(jī)供氫溶劑為氫源的新催化方法存在問(wèn)題是：催化所得的產(chǎn)物容易被過(guò)度脫氧成為環(huán)烷烴，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化過(guò)程不可控、目標(biāo)產(chǎn)物選擇性低、產(chǎn)物分離難度大等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種木質(zhì)素解聚生物油催化轉(zhuǎn)化制備環(huán)醇的方法，目的是提高轉(zhuǎn)化過(guò)程的可控性和目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種木質(zhì)素解聚生物油催化轉(zhuǎn)化制備環(huán)醇的方法，包括：

木質(zhì)素解聚生物油、供氫溶劑和廉價(jià)金屬催化劑置于反應(yīng)器中；

用惰性氣體洗氣、充壓后密封反應(yīng)器，加熱至指定溫度進(jìn)行保溫反應(yīng)；

反應(yīng)完成后，快速冷卻反應(yīng)器以中止反應(yīng)，過(guò)濾液相產(chǎn)物、去除供氫溶劑，得到環(huán)醇。

進(jìn)一步方案為：

所述廉價(jià)金屬催化劑為CuZnAlO_x催化劑。

CuZnAlO_x催化劑通過(guò)以下方法獲得：通過(guò)共沉淀法制備Cu-Zn-A1水滑石前驅(qū)體，將前驅(qū)體煅燒，而后將表面的氧化銅還原，再經(jīng)鈍化后得到。

CuZnAlO_x催化劑中Cu的質(zhì)量含量為5％-40％。

所述廉價(jià)金屬催化劑與所述木質(zhì)素解聚生物油的質(zhì)量比為(0.1-0.6)∶1。

所述供氫溶劑與所述木質(zhì)素解聚生物油的質(zhì)量比為(6-36)∶1。