[发明专利]一种草本生物质制备4-乙烯基苯酚的方法

说明书

本发明提供了一种草本生物质制备4‑乙烯基苯酚的方法，该方法包括以下步骤：1)草本生物质原料预处理：将草本生物质原料浸渍在有机溶剂中，浸渍一定时长后取出并干燥；2)4‑乙烯基苯酚的制备：将步骤1)干燥处理后的草本生物质原料放入高温反应器中，在惰性气氛保护下快速升温至270～360℃进行闪速热解，之后将热解所生成的蒸气产物快速冷凝即得到富含4‑乙烯基苯酚的液体产物。本发明提供了一种草本生物质通过热解快速制备高纯度4‑乙烯基苯酚的新方法，其工艺简单，溶剂可进一步处理后继续使用。

技术领域

本发明涉及一种草本生物质制备4-乙烯基苯酚的方法，属于生物质能利用领域。

背景技术

4-乙烯基苯酚(4-VP)是一种非常重要的化学品，广泛应用于油墨、树脂、橡胶、食品香料及医用等行业，此外也可作为聚合物的单体，合成聚4-乙烯基苯酚等。目前，纯度为90％的4-乙烯基苯酚，每克价格高达360元。4-乙烯基苯酚主要通过4-乙基苯酚600℃在氧化铬/氧化铝催化下脱氢获得，整个过程不仅需要很高的温度以及能耗，还要使用昂贵的金属催化剂，此外4-乙基苯酚是从不可再生的化石资源中制取，因而生产4-乙烯基苯酚的原料是不可再生。生物质能作为一种洁净而又可再生的能源，是唯一可替代化石能源制取化工原料或者高附加值化学品的碳资源；生物质热解生物油中含有大量高价值的化学物质，可以替代化石能源制取一些化学品，实现生物质的资源化、高值化利用。4-乙烯基苯酚是一种缺少甲氧基的物质，主要来源于木质素中的对羟苯基结构，草本生物质含有大量的对羟苯基型木质素单体，因此草本生物质热解生物油中含有4-乙烯基苯酚。

草本生物质低温热解主要产物有4-乙烯基苯酚、糠醛和乙酸等。Qu等在《Selective production of 4-vinylphenol by fast pyrolysis of herbaceousbiomass》文献中报道了多种草本生物质(甘蔗渣、玉米秸秆、竹子、稻壳、稻草、棉花秆等)在低温下进行热解，甘蔗渣热解得到的4-乙烯基苯酚收率最高。Zhang等在《甘蔗渣两级快速热解特性研究》文献中报道了甘蔗渣两级快速热解，低温一级热解产物富含4-乙烯基苯酚。Ye等在《禾本科生物质选择性热解制备4-乙烯基苯酚的研究》文献中报道了玉米杆不同部位热解制备4-乙烯基苯酚的研究，结果表明，玉米芯更适合制备4-乙烯基苯酚。目前，对于生物质热解制备4-乙烯基苯酚的研究主要是在裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)上进行，而在更接近工业化的固定床和流化床上的研究较少，这些装置中由于二次反应难以控制，目标产品收率会大幅降低，需要添加合适的催化剂提高产品纯度和收率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种草本生物质制备4-乙烯基苯酚的方法，该方法可以实现低温热解草本生物质制备高纯度4-乙烯基苯酚，实现了草本生物质高值化利用，开辟了一条大规模生产4-乙烯基苯酚的新途径。

技术方案：本发明提供了一种草本生物质制备4-乙烯基苯酚的方法，该方法包括以下步骤：

1)草本生物质原料预处理：将草本生物质原料浸渍在有机溶剂中，浸渍一定时长后取出并干燥；

2)4-乙烯基苯酚的制备：将步骤1)干燥处理后的草本生物质原料放入高温反应器中，在惰性气氛保护下快速升温至270～360℃进行热解，之后将热解所生成的蒸气产物快速冷凝即得到富含4-乙烯基苯酚的液体产物。

其中：

所述的将草本生物质原料浸渍在有机溶剂中，用以改变生物质内部结构。

所述的草本生物质原料的粒径不大于0.5mm。

步骤1)所述的有机溶剂为纯溶液，种类为丙酮、甲醇或者甲苯。

步骤1)所述的浸渍一定时长后取出草本生物质原料并干燥中，浸渍过程的时长为1～24h，浸渍过程的温度为室温。