[发明专利]从木质纤维素制备乙苯的方法

说明书

本发明是关于一种从木质纤维素制备乙苯的方法，其包括以下步骤：将木质素原料、第一催化剂和第一溶剂混合，进行第一反应，使木质素降解，得到木质素单体，经分离提纯，得到第一产物；将得到的第一产物与第二催化剂和第二溶剂混合，进行第二反应，得到第二产物；将得到的第二产物与异丙醇、第三催化剂和第三溶剂混合，进行第三反应，得到乙苯。第一步中，木质素单体的产率可达到43‑58wt％，第二步中，4‑乙基苯酚类化合物的收率可达66‑86wt％，第三步中，乙苯的选择性达到77wt％。本发明所使用的催化剂均为市售的贱金属催化剂，廉价易得而且催化活性较高选择性较好。所使用催化体系的反应条件温和，产物收率高，易于扩大生产。

技术领域

本发明属于生物质能源利用的技术领域，特别涉及从木质纤维素制备乙苯的方法。

背景技术

乙苯作为一种重要的化工原料，最近几年的年产量逐年增长。2017年全球乙苯产量高达3626.3万吨。2013-2017年，由于需求量的增长，中国乙苯产品产量呈现不断增长的趋势，增速维持在3.5％-13.1％之间。目前，生产乙苯的方法主要是采用乙烷和苯进行烷基化，这些原料都属于石化产品，不可再生能源的过度开采会造成能源结构的不可逆破坏，世界石油资源短缺，迫切需要寻找可替代能源产品，且在液相或混合相体系中，烷基化反应容易生成异丙苯类、正丙苯类、二甲苯和二乙苯等杂质，这些杂质与乙苯的蒸气压相近，难以分离。由此可见，利用可再生的生物质能源制备乙苯具有及其重要的意义。

生物质作为一种可再生能源，储量丰富，分布广泛，尤其是其独特的分子结构为代替化石能源生产大宗和精细化学品提供了新的思路。木质纤维素是生物质能源中储量最为丰富的一种，由木质素，纤维素和半纤维素三种结构组成。木质素作为木质纤维素类生物质的重要组成部分含有大量的苯环结构。

当前木质素降解产物的转化研究主要集中于制备环己醇类及环烷烃类化合物，或者通过多步反应转化成苯酚。但选择性断裂C-O键和C-C键，将其转化为乙苯的报道却很少。这是由于木质素酚类单体中含有多种官能团，不同官能团中的C-O和C-C键的能量不同。将不同的官能团进行选择性转化需要对催化体系的合理设计和精细优化。现有从生物质可再生能源制备乙苯的方法均需要用到价格昂贵的贵金属催化剂，而且反应需要在高温高压条件下进行。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种从木质纤维素制备乙苯的方法，所要解决的技术问题是使反应条件温和，产物收率高。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的一种从木质纤维素制备乙苯的方法，其包括以下步骤：S1、将木质素原料、第一催化剂和第一溶剂混合，进行第一反应，使木质素降解，得到木质素单体，经分离提纯，得到第一产物；所述第一催化剂为氧化硅-氧化铝负载的镍催化剂；

S2、将步骤S1得到的第一产物与第二催化剂和第二溶剂混合，进行第二反应，得到第二产物；所述第二催化剂为氧化硅-氧化铝负载的镍催化剂；

S3、将步骤S2得到的第二产物与异丙醇、第三催化剂和第三溶剂混合，进行第三反应，得到乙苯；所述第三催化剂为雷尼镍催化剂和β分子筛催化剂的混合物。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的一种从木质纤维素制备乙苯的方法，其中所述氧化硅-氧化铝负载的镍催化剂包括：镍66±5％、氧化硅12％和氧化铝13％。

优选的，前述的一种从木质纤维素制备乙苯的方法，其中所述木质素原料和第一催化剂的质量比为：5:1-10:1；所述木质素原料和第一溶剂的质量比为：1:10-1:20。

优选的，前述的一种从木质纤维素制备乙苯的方法，其中所述第一产物和第二催化剂的质量比为：2:1-5:1；所述第一产物和第二溶剂的质量比为：1:300-1:100。