木质素加氢液化制芳烃的研究

摘要

木质素来源于造纸黑液，通过加氢液化制备芳烃不仅能够解决由于石油资源枯竭带来的工业芳烃短缺问题，同时能够有效利用资源减少环境污染。本实验在高压反应釜中，研究不同催化剂对木质素磺酸盐进行加氢液化制备芳烃的影响。利用元素分析、红外光谱(FTIR)和热重分析等仪器对木质素原料进行分析：研究催化剂及溶剂、反应温度、固液比、恒温时间、初始氢压、搅拌速率对木质素加氢液化及制备芳烃的影响；最后利用GC-MS对不同催化剂条件下液化产物芳烃进行定性定量分析。
　　 (1)原料分析：原料中木质素含量约为65％;C/H原子比较高，氧元素比例高此木质素中苯环及羟基、甲氧基、醚键的较多。红外波谱分析：木质素样品中羟基含量较高，并含有一定量的甲基、亚甲基取代，含有很高的甲氧基，以及一定的磺化程度。热重分析表明：室温到100℃以前木质素干燥失水；100～220℃脱除小分子侧链；220～490℃大分子链断裂；490℃失重趋于平缓。
　　 (2)采用ZnCl2做为木质素液化制备芳烃的催化剂，催化活性相对Co-Mo/γ-Al2O3，HZSM-5(分子筛催化剂Si/Al=150，50)提高10多倍。
　　 (3)ZnCl2催化条件下，木质素转化最佳反应条件为溶剂甲醇、反应温度310℃、固液比1:5、恒温时间1小时、初始氢压为2.5MPa、搅拌速度700r.min1。
　　 (4)ZnCl2催化条件下，芳烃选择性最佳反应工艺条件为溶剂甲醇、反应温度280℃、固液比1:2、恒温时间45分钟、初始氢压为2MPa、搅拌速度700r.min-1。最佳反应条件下芳烃选择性为19.77％，相应提高1.55倍。
　　 (5)ZnCl2催化条件下芳烃选择性最高为19.77％,相比Co-Mo/γ-Al2O3、HZSM-5固体催化剂，ZnCl2催化条件下所得芳烃不仅纯度高且选择性高。