[发明专利]一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质素高效催化转化与资源化利用领域，具体涉及一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法。

背景技术

生物圈中约含有3000亿吨木质素，每年新增量可达200亿吨，是重要的可再生资源之一。我国木质素利用率较低，常用于燃料直接烧掉、用作防腐剂或作为混凝土混合添加物、剩余部分则随意排放或原地堆积，不但严重污染环境，且造成资源的严重浪费。木质素结构较复杂，其分子结构中没有完全重复的结构单元，因此，采用常规的方法很难将其进行转化利用。由于木质素分子由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基三种C₉基本结构单元通过醚键和碳-碳键连接而成，是地球上富含芳烃结构最多且唯一能提供可再生芳香族化合物的非石油资源。因此，如何将木质素转化成的芳香族化合物，是提高木质素利用效率、避免污染环境、缓解化石能源短缺的重要方法。

范峰等（中国专利文献CN 102040483 B，2013.08.28）发明了双功能沸石类催化剂催化加氢裂解木质素生产芳基化合物的方法，液体芳基化合物收率可达42%以上，但该法需要采用溶剂分散木质素，同时需要加氢，操作成本较高。邱学青等（中国专利文献CN 103360192 B，2015.03.11）发明了微波协同催化氧化降解碱木质素制备单苯环类化合物的方法，该过程无需有机溶剂，催化剂可回收利用，成本低廉，但目标产物收率较低，仅为10%左右。徐杰等（中国专利文献CN 103508857 A，2014.01.15）通过将生物质基醇类化合物重整制氢反应和木质素加氢解聚反应结合起来，将木质素在催化剂作用下选择性裂解为苯酚基、愈创木酚基或紫丁香基等衍生的芳香族化合物。原料转化率可达50%，愈创木酚基和紫丁香基芳香化合物选择性可达90％以上。

钙钛矿类混合离子电子导体具有良好的O^2-和电子传导能力，同时具有较高的化学和热稳定性能，被广泛应用于能源催化转化、污染物处理、功能材料等领域。本发明提供了一种以钙钛矿混合离子电子导体为催化剂，催化转化木质素制备芳香族化合物的方法。

发明内容

本发明的目的是提供木质素催化转化生产芳香族化合物的方法，这种方法用于解决木质素利用效率较低，排放或烧掉污染环境的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法：

（1）钙钛矿类混合离子电子导体的制备：

采用高温固相反应法制备CaZr_xFe_1-xO₃或LaTi_xFe_1-xO₃两类钙钛矿类混合离子电子导体，其中0<x<1；

（2）木质素与步骤（1）制备的钙钛矿类混合离子电子导体混合压片：

将木质素与钙钛矿类混合离子电子导体充分混合后进行压片成型并粉碎为颗粒，其中木质素与所述钙钛矿类混合离子电子导体的质量比为0.1：1─5：1；

（3）木质素催化转化：

在微分固定床反应器中，在惰性气氛下，气体流量300─500mL/min，反应温度为300─700℃，反应时间1─3hr，进行木质素催化转化反应，将所得的液体混合物即为芳香化合物液体；所述反应后的钙钛矿类混合离子电子导体经氧化再生后循环使用。

上述方案中CaZr_xFe_1-xO₃制备原料为CaO、ZrO₂、Fe₂O₃，LaTi_xFe_1-xO₃制备原料为La₂O₃、TiO₂和Fe₂O₃，按一定比例进行充分混合后压片，压片压力为10─30Mpa，压片时间5─30min；压片后在焙烧温度为1000─1200℃，焙烧6─24hr后，得到钙钛矿类混合离子电子导体；所述的钙钛矿类混合离子电子导体经研磨、过筛，使其粒径<500目。

上述方案中所述的钙钛矿类混合离子电子导体与木质素经充分混合后压片，压片压力为10─30MPa，压片时间为5─30min，将混合片状物破碎为50─100mm颗粒。

上述方案中所述的木质素催化转化得到的液体混合物经离子水重复洗涤3-5次。