[发明专利]一种利用木质素定向制苯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用木质素定向制苯的方法。 

背景技术

苯是石化工业重要的基础化工原料。在煤炼焦过程中生成的轻焦油含有一定量的苯。从1吨煤中可以提取出约1千克苯。现在全球大部分的苯来源于不可再生的化石原料，目前生产苯最重要的三种工艺是石油催化重整、甲苯加氢脱烷基化和蒸汽裂化。随着煤和石油传统资源的大量消耗以及环境保护的重视，迫切需要开发可再生的绿色替代原料。 

地球上每年由光合作用生成的生物质总量超过2000亿吨，是最丰富的可再生资源。木质素在植物中是仅次于纤维素的第二大天然有机物，据估计，木质素以每年500亿吨左右的速度再生，仅造纸业产生的木质素副产品就达5000万吨/年，木质素也是基于农作物废弃物的第二代乙醇燃料生产中的大宗副产品。但是，木质素至今仍未能得到充分有效的利用。已报道的木质素转化研究主要包括木质素加氢还原、催化氧化、热裂解、生物油精练、木质素气化和生物化学转化等。例如文献：(1)Zakzeski J., Bruijnincx P. C. A., Jongerius A. L., Weckhuysen B. M., Chem. Rev., 2010, 110(6): 3552-3599；(2) Pandey M. P., Kim C. S., Chem. Eng. Technol., 2011, 34 (1): 29-41；(3) Effendi, A.; Gerhauser, H.; Bridgwater, A.V., Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2008, 12( 8): 2092-2116；(4) Suhas，Carrott, P.J.M., Ribeiro Carrott M.M.L., Bioresour. Technol., 2007, 98(12): 2301-2312；e) Sena-Martins, G., Almeida-Vara, E., Duarte, J.C., Ind. Crops Prod. , 2008, 27(2): 189-195)。木质素催化加氢还原是通过高压加氢，形成主要含酚类、烷基苯类和烷烃类等化合物。木质素催化氧化是在氧化剂(如O₂/H₂O₂)和催化剂作用下，得到包括醛、酸、芳香醇和醌类等混合产物。此外，木质素在400-600 ^oC中温和无氧条件下通过热裂解产生的有机液体，称为木质素基生物油，这种生物油成分复杂，其种类可达数百种(包括酚类、苯类、呋楠类、醇类、脂类和焦油等)。木质素催化裂解是在催化剂的作用下，得到简单芳香烃、萘和酚类等化合物，其中苯的选择性较低。此外，木质素和木质生物质气化产生生物质合成气，可用于供热和发电，也可用于制备化工品和液体燃料，考虑到木质素芳香聚合物的结构特征，木质素更合适作为生产芳香类化合物的原料加以利用。 

现有技术中，已报道的从木质素制苯主要有两种工艺途径：一种是采用木质素催化加氢方法，得到的产物是酚类、苯类和烷烃类等组成的芳香混合物，苯的选择性一般低于10%，并且该工艺需要使用外部氢源和在高压条件下进行反应。另一种木质素制苯工艺是木质素催化裂解工艺，该方法是利用木质素在ZSM-5分子筛等沸石催化剂上进行催化裂解，形成的产物主要有甲苯、二甲苯、萘、甲基萘、苯和酚类等物质组成，得到的芳香产物中苯的选择性一般不超过20%。可以看出，现有工艺中木质素制苯得到的产物分布很宽，而目标产物－苯的选择性很低，无法达到木质素定向制苯的目的。 

综上所述，木质素是自然界中唯一能提供可再生的大宗芳香基化合物的非石油资源。利用木质素制苯可以为石化工业提供基础化工原料和发展高端化学品的重要平个分子，但是，至今尚未见到有以定向制备苯为目标的木质素可控转化技术的相关报道。 

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中尚待解决的木质素定向可控地制取苯的技术难题，提供一种能够在无需外在氢源、中温常压和绿色温和反应环境下，使木质素定向制备苯的方法。 

本发明的目的通过以下技术方案实现。