[发明专利]一种木质素解聚产物中轻质酚类组分制备烃类燃料的方法

说明书

本发明提供了一种木质素解聚产物中轻质酚类组分制备烃类燃料的方法，属于生物质液体燃料制备技术领域。本发明的木质素解聚产物制备烃类燃料的方法，实现了木质素解聚产物中轻质酚类组分的高效提取及高效加氢脱氧制备烃类燃料，操作简单，易实现，轻质酚类组分的提取率最高可达到92％，且提取的溶液里基本不含有中质酚类组分和重质酚类组分。本发明提出的磷钨酸处理后的Ru/C催化剂，结合了磷钨酸和碳载体的特殊物理化学特性，获得了金属组分和酸性组分的强相互作用。催化剂的加氢脱氧反应活性高，烃类燃料产物选择性好。在催化活性评价中，轻质酚类组分的转化率接近100％，烃类燃料的百分含量最高可达88.9％。

技术领域

本发明涉及生物质液体燃料制备技术领域，特别涉及一种木质素解聚产物中轻质酚类组分制备烃类燃料的方法。

背景技术

生物质能在自然界中分布广泛且具有可再生性，与石油资源相比，还能显著减少二氧化碳的净排放，在全球能源供应中潜力巨大。同时，我国作为农业大国，生物质资源的年均产量可达到8.25亿吨，符合大力发展生物质能的客观要求。然而，目前大量的生物质资源没有得到有效利用。例如，秸秆约占生物质资源总量的52％，却只有40％的秸秆资源得以回收利用，剩余的秸秆直接露天焚烧。这不仅阻碍了生物质资源的有效利用，而且严重危害了自然环境。生物质被认为是一种碳中性资源，大规模回收利用有助于实现减碳的目标，将生物质制备液体燃料和化学品还可以实现其高价值化应用。作为生物质资源的重要组成部分，木质纤维素类生物质(包括阔叶木、针叶木、禾本植物等)是可持续生产生物燃料和生物衍生化学品最具潜力的原料。木质纤维素是一种复杂而有价值的聚合物，主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素。纤维素和半纤维素结构相对简单，工业上已经部分实现了规模化利用，可以制备5-羟甲基糠醛、燃料乙醇等重要化学品和燃料，而木质素结构复杂，且非常稳定，转化利用难度大，工业上一般作为副产物直接丢弃或烧掉，造成了很大的浪费。木质素是由三种苯丙烷结构单体(对羟基苯酚H单元、愈创木基G单元和紫丁香基S单元)通过C-O键和C-C键随机键合形成的复杂三维高分子聚合物，是自然界中唯一存在的可直接提供苯环的可再生资源。苯环结构的含碳量高，燃烧热值大，木质素用于生产高品质液体燃料具有很大潜力。

木质素相对分子量巨大，要转化成高品质液体燃料，需要先解聚成相对分子量较低的化合物。木质素解聚主要有两种方法：一种是化学法，另一种是生物法。生物法解聚是用酶等助剂来断裂木质素分子间的连接，环保且目标产物选择性高，但反应时间较长、容易失活，难以在工业化生产中得到广泛地使用。相比之下，化学法反应速率快，对环境要求也比较小，对于工业化生产具有较大优势。其中，化学法中的液相催化解聚方法，由于有液相溶剂的参与，可以在相对温和的条件下实现木质素的高效解聚，得到高收率的轻质酚类组分。然而，木质素液相催化解聚方法得到的木质素解聚产物是溶解在溶剂中的，如果要进一步改质，就需要从溶剂中提取出来。而且，溶解在溶剂中的木质素解聚产物，除了轻质酚类组分外，还有中质酚类组分和重质酚类组分，这两大组分结构相对复杂，物理化学性质不稳定，利用难度大，且会和轻质酚类组分混合在一起，对轻质酚类组分的提取和利用产生消极影响。专利(CN106753549B)提出了采用旋转蒸馏结合乙酸乙酯萃取的方法来提取生物油中的轻质酚类组分，但该过程能耗高，且提取过程复杂，不可避免会有轻质酚类组分的损失。