[发明专利]一种木材生物质加氢催化液化制取高附加值多元醇类的方法

说明书

技术领域

一种木材生物质加氢催化液化制取高附加值多元醇类的方法

背景技术

木粉是指各种含纤维素的天然材料，包括绿色植物通过光合作用合成的有机物，一般为固态，主要形式有林木如枝条、农业秸秆如麦秸、稻秆、玉米秆，以及草类如芒草。木粉将太阳能转变为化学能，以可再生形式储存生物圈中的碳，为地球上碳循环的重要环节。我国木粉资源丰富，理论年产量为50亿吨左右，以木粉液化生产高值化学品和液体燃料具有巨大的资源优势。

目前木粉液化主要有两种工艺：一种是生物化方法，主要是以水解、发酵等生物化学方法将木粉转化为乙醇；另一种是热化学法，包括快速裂解、高温高压液化法和酸催化法。杨士春等人(流化床生物质快速裂解制液体燃料，《精细化工原料及中间体》)在常压和450-530℃的条件下在流化床反应器内进行生物质快速裂解制液体燃料的研究，研究表明在适当的裂解条件下液体产率可达53％，气体和焦产率为16％左右；秦特夫等人(一种含纤维素的再利用方法，200810103305.X)用高温高压催化液化的方法将木粉进行了液化，液化收率较高，并且得到了附加值较高的乙酸正辛酯，因此有很高的开发价值；洪立智等人(固体酸水相催化液化生物质研究)通过生物质催化液化反应，考察了不同工艺条件下催化剂的催化活性，得到了生物质液化的最佳工艺条件：以稻壳为原料时，催化剂Cl04^-/Fe203的最佳液化条件为：反应温度573K，反应时间为3h，催化剂用量为4％。上述文献中介绍的实验条件要求比较高或者实验成本比较大，使得该技术在工业化上具有一定的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种与现有技术完全不同的一种木材生物质加氢催化液化制取高附加值化学品的研究方法。

本发明的发明人发现，以木粉为原料，先将木粉进行软化，然后在贵重金属催化剂存在下，将木粉与溶剂混合接触，在150-300℃加热的条件下加氢还原使反应进行一段时间，即可得到木粉液化产物。从该液化产物中检测出五碳糖、六碳糖、蔗糖，另外还有其它一些未知化合物，具有很好的应用前景，从而完成了本发明。

本发明提供的方法与现有的酸催化木粉液化法相比，条件温和，无需高温高压设备。与单独的酸催化木粉液化法相比，本发明的木粉转化率较高，且催化剂能够回收重复利用。

具体实施方式

根据本发明提供的方法，当去离子水与木粉的重量比为5-15时，木粉的转化率为最高，具体的，在去离子水与木粉的重量比为5-15时，同时反应温度控制在200-250℃，压力控制在2-4MPa时，木粉转化率可达到80％，因此在优选情况下，去离子水与木粉的重量比不低于5，进一步优选为5-15。当去离子水与木粉的重量比大于15时，虽然木粉液化效果仍然很好，但是由于高压反应釜的体积有限，高压反应釜的利用率有限；当去离子水与木粉的重量比低于5时，木粉转化率较低。

本发明中，所述木粉液化率是指将所得木粉液化后的残渣收集后放于110℃烘箱中烘干24h后称重，木粉重量与该残渣重量之差并减掉反应中所用到催化剂的重量后占木粉重量的百分比。

本发明中，所述的软化条件为将重量为100的去离子水、重量为10-50的木粉、重量为5-10的双氧水和重量为0.01-0.1的磷酸铝混合接触，控制温度为90-100oC反应1-2h。本发明中，所述反应温度为150-300℃。具体的说，当温度低于150℃时，催化剂的活性比较低，木粉的转化率比较低，而当反应温度高于300℃时，虽然催化剂的活性较高，但是由于液化产物中的羟基化合物会发生自身聚合反应，使得木粉转化率同样降低。

本发明中，所述的反应压力为2-4MPa，当反应压力低于2MPa时，木粉的转化率较低，当反应压力高于4MPa时，木粉转化率并没有明显的提高，所以优选木粉的液化压力条件为2-4MPa。

本发明中，所述贵重金属催化剂的量相对于木粉的重量比为0.01-0.1。当催化剂的量低于0.01重量比时，木粉的转化率较低，当催化剂的量高于0.1重量比时，木粉转化率并没有明显的提高，所以优选催化剂的用量相对于木粉为0.01-0.1重量比。

下面的实施例将对本发明做进一步的说明。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的可应用的木粉液化方法。

木粉的软化