[发明专利]一种蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法

说明书

本发明公开了一种蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法，属于生物质资源利用技术领域。该方法中木质素在固定床反应器中进行热解，得到热解产物；利用饱和蒸汽作为萃取溶剂对热解产物进行连续脱除，得到愈创木酚类产物；所述热解温度为220‑400℃，饱和蒸汽温度为150‑300℃，饱和蒸汽流量为2.5‑12.5g/min，反应时间为0.5‑2h。本发明通过热解实现木质素组分含氧醚键断键，采用饱和蒸汽萃取实现热解产物连续脱除，提高液化产物产率并选择性制备愈创木酚类产物。本发明获得液化产物纯度高，过程简单，容易实现工业化推广。

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及一种蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法。

背景技术

化石能源的大量使用及由此引发的化石资源逐渐耗竭、环境污染等问题严重制约着当前社会经济的可持续发展。木质素是从制浆造纸过程中提取获得，被认为是自然界唯一的可再生芳香族资源，在制备化学品和附加值高的可再生生物燃料方面具有巨大的潜力。然而，只有少量(约2％)木质素被用作高附加值材料。因此，探索一种新的降解方法是提高木质素高附加值利用的关键。

当前，木质素解聚的方法主要包括：热解法、水热液化法、催化加氢法、氧化法或加氢裂化等。在已有的木质素解聚反应中常见的问题主要有副反应和目标产物选择性差。为了避免副反应发生，研究者开发了如热解过程中缩短停留时间、加氢及增加有机溶剂等方法。目标产物的选择性方面，液化得到的液体产物成分复杂，包括苯酚、甲酚、愈创木酚、丁香酚、邻苯二酚、香兰素、苯、甲苯、萘等。这些问题严重制约着木质素的目标产物选择性和高附加值利用。木质素的热解是木质素大分子结构向小分子化合物最有前途的热化学转化技术之一。木质素主要由C-C键及C-O醚键链接而成的天然高分子结构。热解主要分为200-400℃及＞400℃两个温度区间，即低温条件下醚键断裂、再聚合及侧链转化；高温条件下芳香环甲氧基均裂、焦化及多环芳烃生成。为实现木质素有效利用，通常采用高温(＞400℃)热解实现木质素大分子解聚并获得酚类化合物。

发明内容

解决的技术问题：在木质素热解过程中，如何做到酚类组分不稳定及产物选择性的问题，来实现热解产物定向、稳定转化；并且如何解决反应条件苛刻，浪费资源的问题。

技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法，木质素在固定床中进行热解，得到热解产物；利用饱和蒸汽作为萃取溶剂对热解产物处理进行连续脱除，得到愈创木酚类产物；所述热解温度为220-400℃，饱和蒸汽温度为150-300℃，饱和蒸汽流量为2.5-12.5g/min，反应时间为0.5-2h。包括如下步骤：

(1)将木质素加入到固定床反应器中，并升温至220-400℃；

(2)向蒸汽发生器中加入去离子水，并升温至150-300℃；

(3)打开蒸汽发生器阀门，对固定床反应器进行吹扫；

(4)固定床反应器出口获得的水蒸气经冷凝得到富含愈创木酚类产物的水相，经减压蒸馏得到愈创木酚类产物。

所述蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法，木质素为松木碱木质素。

所述蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法，饱和蒸汽温度为200-250℃。

所述蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法，固定床反应器温度为275-325℃。

所述蒸汽辅助固定床热解木质素制备愈创木酚类产物的方法，饱和蒸汽流量5-10g/min，反应时间2h。