選擇性催化熱解生物質(zhì)制備高附加值化學品.pdf

1、生物質(zhì)快速熱解液化是一種高效的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，但常規(guī)熱解獲得的生物油組成復雜，作為化工原料使用時，分離提純困難。因此必須建立一種新的工藝體系以制備性質(zhì)穩(wěn)定且富集了某些高附加值化學品的生物油，再利用現(xiàn)有的石油精煉系統(tǒng)對這種組成相對簡單的生物油進行精煉，實現(xiàn)部分化學品的工業(yè)化生產(chǎn)和實際應用，為進一步合理利用生物質(zhì)鋪平道路。
　　 生物油的化學組成受生物質(zhì)原料以及熱解條件的影響很大。單純熱解纖維素獲得的生物油，其化學組成相對于直接

2、熱解木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料簡單許多，且化學性質(zhì)較穩(wěn)定。我們通過適當?shù)氖侄螌ι镔|(zhì)的熱解實現(xiàn)定向控制，促進或抑制某些特定反應途徑，從而實現(xiàn)生物質(zhì)選擇性熱解液化，獲得預期的目標產(chǎn)物。本文以選擇性催化熱解獲取高附加值化學品為目標，通過小型熱解裝置實驗考察了多種催化劑的催化效果。
　　 將固體超強酸SO42-/ZrO2和纖維素機械混合后進行快速熱解，可獲得較高產(chǎn)率和純度的左旋葡萄糖酮（LGO）。SO42-/ZrO2可以有效的促進纖維素的轉(zhuǎn)

3、化和LGO的生成。制備LGO的最佳溫度區(qū)間在320-350℃。熱解溫度過高或者催化劑使用過量都不利于LGO的生成。SO42-/ZrO2是一種有效的固體酸催化劑，有望可以替代磷酸制備LGO，但是SO42-/ZrO2活性會隨著硫酸根的流失而降低。我們考察了催化劑的結(jié)構(gòu)性能對纖維素熱解的影響。在最佳的熱解條件下篩選了不同的金屬氧化物作為固體酸催化劑，發(fā)現(xiàn)LGO的產(chǎn)率受到了催化劑性質(zhì)的影響，其中銳鈦二氧化鈦表現(xiàn)出最佳的活性。催化劑比表面積和孔徑

4、也對LGO的生成有一定影響。
　　 對生物質(zhì)浸漬負載ZnCl2后進行快速熱解，可以實現(xiàn)糠醛、乙酸與高品質(zhì)的活性炭熱解聯(lián)產(chǎn)制備。ZnCl2的催化會抑制木質(zhì)素的熱解液化和綜纖維素的開環(huán)斷鍵，同時促進綜纖維素的解聚及脫水形成糠醛。以木聚糖含量較高的玉米芯為原料，在不低于15wt％的ZnCl2負載量和340℃的熱解溫度下，糠醛的最高產(chǎn)率可達8wt％以上，將剩余的固體產(chǎn)物進一步加熱到500℃活化可獲得高品質(zhì)的活性炭。
　　 甘蔗渣

5、在低溫下熱解可以提高4-乙烯基苯酚和4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚的選擇性，在降低能耗的同時，實現(xiàn)了部分化學品的富集。采用兩步法進行熱解甘蔗渣：先在300℃左右低溫熱解，選擇性富集4-乙烯基苯酚和4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚；所得的固體殘余物再浸漬一定濃度的磷酸進行第二次熱解，可以獲得純度很高的左旋葡萄糖酮。而直接用磷酸氫銨、磷酸氫二銨或磷酸溶液浸漬處理甘蔗渣，在350℃左右熱解可以選擇性的富集乙酸、糠醛和左旋葡萄糖酮。
　　 生