简介
(1) 开展了木质素的解聚技术研究。在考察的ZnCl2、NiCl2、CuCl2与AlCl3四种金属氯化物中,ZnCl2催化效果相对较好。相对于水,醇溶剂不仅可以溶解反应产物,而且可以木质素降解的活泼碎片反应,避免降解产物重新聚合,是较为理想的反应溶剂;而在正辛烷溶剂中,由于路易斯酸ZnCl2的作用,促进了木质素的降解,也可以获得较为理想的挥发性组分得率。反应温度对木质素的降解反应有着重要影响,过高的反应温度可以提高转化率,但同时容易引起反应产物的重新聚合从而降低液体产物与挥发性组分产物的得率,300℃是比较适合的反应温度。一般2h内,木质素的降解反应基本完成。
(2)开展了酚类模型化合物催化脱氧制备芳烃化学品的研究。MoO3催化剂对酚类化合物加氢脱氧制备芳烃化学品具有优异的催化活性。在340℃、0.5 MPa H2与3 MPa N2混合气氛的优化工况下,苯酚的转化率达到98.1%,产物苯的选择性达到99.5%。较高的反应温度,可有效提高苯酚转化率与产物中芳烃苯的选择性。MoO3催化材料中的氧缺陷位是催化苯酚分子中CAR-OH键直接氢解生成芳烃苯的主要活性位。在反应体系中添加惰性的N2,可有效防止反应过程中钼氧化合物的过度还原,保留具有催化活性的Mo5+,从而提高催化剂加氢脱氧催化活性。
(3)开展了热解木质素一步转化制备烃类燃料的技术研究。研究发现Ru/α-Al2O3催化剂在醇热体系下对热解木质素具有良好的加氢解聚催化活性,芳醚键的氢解与加氢作用使热解木质素高效转化为环烷烃类产物,收率高达23%。同时,研究发现Ru/α-Al2O3催化剂在消碳再生使用过程中展示了优异的结构稳定性与催化活性。探索了MoO3作用下的热解木质素一步转化特性研究。在釜式反应器中 ,340℃和H2气氛下催化剂热解木质素,得到芳烃和酚类产物的产率为9.2%和7.9%。
(4)研制了小试试验装置并开展运行试验研究。建立了一台5L的高压反应釜、一套催化剂填装量为2L的固定床为核心的小试试验装置,芳烃产能约为1 kg/d。在该装置上填装压制成型的MoO3催化剂时,芳烃产品的碳摩尔收率达到48%。
(5)催化剂的使用寿命仍是制约木质素转化为烃类燃料或化学品的难点。在下一步的工作中,应着重关注这一技术瓶颈的突破。