[发明专利]一种木质素解聚轻质酚类产物加氢处理制备烃类燃料的方法

说明书

本发明公开了一种木质素解聚轻质酚类产物加氢处理制备烃类燃料的方法，包括如下步骤：以木质素解聚产物中分离的轻质酚类产物为原料，在乙醇溶剂中以Raney Ni为加氢催化剂进行预加氢反应，然后在Pd/Nb₂O₅‑SiO₂或Pt/Nb₂O₅‑SiO₂加氢脱氧催化剂催化作用下完成加氢脱氧反应生成烃类化合物，烃类化合物即为烃类燃料。本发明采用较廉价的Raney Ni催化剂对木质素解聚获得的轻质酚类产物在温和条件下进行预加氢处理，提高了轻质酚类产物的热稳定化，避免后续的加氢脱氧反应过程的聚合与积碳，从而延长后续贵金属加氢脱氧催化剂的使用寿命。

技术领域：

本发明属于生物质液体燃料制备技术领域，具体涉及一种木质素解聚轻质酚类产物加氢处理制备烃类燃料的方法。

背景技术：

木质素作为生物质的主要组成部分，是木质纤维素类生物质水解发酵制乙醇工业和造纸工业的主要副产物，由于得不到充分利用，变成了环境污染物，给环境带来了很大压力。因此，木质素高效地转化为液体燃料或化学品对提高生物质碳资源的利用率，改善生物质利用技术的经济性有着重要意义。理论上，通过催化解聚得到单环酚类平台化合物，再经加氢脱氧得到碳数在C₆-C₁₀之间的烃类化合物，这类化合物的蒸气压、碳数分布均与汽油组分类似，且其辛烷值相当高，是一种理想的交通燃料组分。

酚类化合物加氢脱氧的催化剂种类较多。其中研究较早的是以硫化钼为活性相的双功能催化剂(如负载的MoS₂、NiMoS₂、CoMoS₂等催化剂)。但该类催化剂需要较高的氢气压力，反应过程中容易积炭失活。此外，一般需在反应体系中持续提供一定浓度的H₂S以维持Mo的硫化态，避免催化剂活性中心的流失。负载的贵金属催化剂(如Pt、Pd、Rh、Ru等)亦具有很好的加氢脱氧(HDO)活性，且反应条件也较为温和。关于酚类化合物加氢脱氧研究方面的报道近几年迅速增多，并已有相关科技工作者对这一领域的工作进展进行详细的综述(Chin.J.Catal.2012,33:215；Energy Environ.Sci.,2014,7,103)。

然而，目前报道的研究工作中，以模型化合物为对象的研究较多，而真实木质素降解产物为原料的研究较少。模型化合物虽然具有一定的代表性，但木质素的降解产物组分均十分复杂。仅仅使用单一的化合物难以全面客观地反映真实原料的转化过程与催化反应机制，更无法考察各种组分之间的相互影响。此外，在较高温度的加氢脱氧过程中，酚类化合物容易聚合生成大分子有机聚合物，从而引起催化剂表面积碳。事实上，在生物质基的含氧化合物加氢改质过程中，含氧化合物的加氢反应与聚合反应是平行竞争关系。然而聚合反应的速率一般远远大于加氢反应的速率，因此，加氢改质过程往往伴随着聚合与结焦现象的发生，导致催化剂快速失活。这是正是目前生物质加氢脱氧炼制难以取得突破性进展的一个重要原因。目前，无论是传统的硫化催化剂还是贵金属催化剂，均未经过长时间运行的考验。为克服这一弱点，本发明设计合成了新型的双功能加氢脱氧催化剂，并采用低温预加氢与高温加氢脱氧相结合的工艺对木质素解聚的轻质酚类产物进行加氢精制，以其获得高品位的碳氢燃料油。

发明内容：