[发明专利]一种高硅分子筛催化转化木质素制备苯酚的方法

说明书

本发明公开了一种高硅分子筛催化转化木质素制备苯酚的方法，属于生物质催化转化制备高附加值化学品领域。本发明的方法包括下述步骤：在惰性气氛下，以高硅分子筛作为催化剂，催化转化木质素为苯酚。本发明的催化剂体系简单、绿色、环保，木质素廉价易得，产物主要为苯酚，为木质素大规模催化转化利用提供了可能。

技术领域

本发明涉及生物质催化转化制备高附加值化学品领域，具体涉及的是一种高硅分子筛催化转化木质素制备苯酚的方法。

背景技术

在现代工业中，苯酚是一种重要的基础化工原材料，用于生产双酚A、酚醛树脂、己内酰胺、烷基酚、水杨酸、环己酮等重要化工原料，也可用作溶剂与消毒剂，在化学纤维、塑料、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油工业等领域有广泛的用途。2018年，中国苯酚消费量达236万吨，并保持增长趋势。目前，异丙苯法是苯酚工业生产的主流工艺路线，但是该工艺路线复杂，中间产物过氧化氢异丙苯是一种危险的易爆物质，在得到主产物苯酚的同时产生几乎等摩尔量的丙酮副产物，不符合绿色化学的发展要求，并且该工艺的原材料苯与丙烯均来自于不可再生的化石能源。

木质素是由对羟基苯基丙烷(H)、愈创木基丙烷(G)、紫丁香基丙烷(S)三种结构单元通过醚键和碳-碳键连接形成的天然高分子，含有大量的羟基、甲氧基官能团，广泛存在于自然界中，是一种具有巨大潜力的芳香族可再生能源。对于木质素醚键，特别是β-O-4间的断裂已经进行过很多研究，但是仅仅断裂β-O-4键可以得到应用范围远低于苯酚的烷基酚产物。因此，如果能够选择性的断裂β-O-4醚键和C_sp2-C_sp3碳碳键，则可获得以苯酚为主的非烷基酚产物，不仅符合绿色化学的理念，也有利于拓宽芳香化合物的来源，优化能源结构。然而，木质素结构单元内与结构单元之间β-O-4醚键和C_sp2-C_sp3碳碳键的稳定性以及木质素整体结构的复杂性，大大提高了木质素催化转化的难度。目前常见的催化转化方法，如加氢、氧化、水解、热裂解等方法只能将木质素转化为成分复杂的木质素油，大部分酚类单体都是连接有烷基的烷基酚，应用价值低，而且分离困难。因此，从木质素中高选择性的获得以苯酚为主的非烷基酚类化合物将有着重要的实用价值。

发明内容

本发明提供了一种高硅分子筛催化转化木质素制备苯酚的方法，该方法以高硅分子筛为催化剂，催化转化木质素为以苯酚为主的非烷基酚类化合物。

本发明所提供的高硅分子筛催化转化木质素制备苯酚的方法，包括下述步骤：在惰性气氛下，以高硅分子筛作为催化剂，催化转化木质素为苯酚。

上述的方法中，所述惰性气氛具体可为氩气和/或氮气气氛。

上述的方法中，所述高硅分子筛为HY分子筛和/或ZSM-5分子筛；

具体的，所述HY分子筛的Si、Al原子比为10～50；具体可为15～40；更具体为15、30或40；所述ZSM-5分子筛的Si、Al原子比为100～500；具体可为235。

所述高硅分子筛的质量为所述木质素质量的10％～200％，具体可为60％～150％。

上述的方法中，催化转化反应在溶剂中进行；具体的，所述溶剂为水；更具体可为去离子水、蒸馏水和/或自来水。

所述水与所述木质素的质量比为5～50:1；具体可为10～20:1。

上述的方法中，所述木质素为从杨木、松木、柳木、柏木和毛竹中提取得到的木质素中的至少一种。

所述木质素采用有机溶剂提取；具体的，所述有机溶剂为丙酮、丁酮、乙醇、异丙醇和二氧六环中的至少一种。

具体的，所述木质素的提取方法包括如下步骤：从木粉中经高温水水解或酸水解得到有机溶剂木质素；所述木粉为杨木、松木、柳木、柏木和毛竹中的至少一种。