一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法技术

本发明专利技术涉及一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法。本发明专利技术包括步骤：S1、将分子筛催化剂进行活化处理；S2、然后在600～800℃的温度条件下以及惰性气体的保护气氛中，将粉碎后甲壳素逐步加入到所述分子筛催化剂中进行催化裂解反应；S3、反应结束，分离收集产物。本发明专利技术为甲壳素的开发利用提供了解决办法，并且得到了重要的有机化工基础原料：萘以及甲基萘；同时，本发明专利技术也减少了因提取制备萘以及甲基萘而对化石资源的开采利用，符合环境友好的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化工领域，具体是涉及一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法。
技术介绍
目前生物质资源是唯一一种能够得到液体燃料的可再生能源，已经受到了世界各国的广泛关注。甲壳素属于生物质的一种，甲壳素在自然界的含量是仅次于纤维的天然高分子，甲壳素的开发和应用具有重要的意义。海洋节肢动物(如虾、蟹)的甲壳中大量存在甲壳素，甲壳素也存在于昆虫、藻类细胞膜和高等植物的细胞壁中，其分布极其广泛。甲壳素在自然界的储量仅次于纤维素，每年生物合成的甲壳素有100亿吨之多，因此它是一种取之不尽、用之不竭的再生资源。甲壳素形成一种线性的生物聚合物并具有高度结晶的微纤丝，比纤维素的聚合度更高。由于甲壳素在结构上与纤维素有差异导致了它们热裂解的不同，甲壳素比纤维难液化，然而大量的甲壳素作为废物还尚无有效利用途径。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，该方法为甲壳素的开发利用提供了解决办法，并且得到了重要的有机化工基础原料：萘以及甲基萘。为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，包括以下步骤：S1、将分子筛催化剂进行活化处理；S2、然后在600～800℃的温度条件下以及惰性气体的保护气氛中，将粉碎后甲壳素逐步加入到所述分子筛催化剂中进行催化裂解反应；S3、反应结束，分离收集产物。进一步的技术方案，所述S1中分子筛催化剂在活化前先造粒，再筛选得到30目催化剂颗粒。进一步的技术方案，所述S1中分子筛催化剂的活化温度为500℃，活化时间为4h。优选技术方案，所述S2中催化裂解反应温度为680～720℃。优选技术方案，所述S2中催化裂解反应温度为700℃。进一步的技术方案，所述甲壳素总质量与所述分子筛催化剂的质量比为1：1。进一步的技术方案，所述分子筛催化剂为ZSM-5分子筛、HZSM-5分子筛、MCM-41分子筛、NaY分子筛和Beta分子筛中的任一种。优选技术方案，所述分子筛催化剂为HZSM-5分子筛。优选技术方案，所述S3中产物包括气体产品、液体产品、固体产品，其中所述液体产品通过对产物进行冷凝处理获得。本专利技术的有益效果在于：(1)通过本专利技术方法，将甲壳素进行催化裂解反应得到了萘、甲基萘产品。萘、甲基萘化合物是有机化工的重要基础原料，而且广泛的应用于我们生活的各个方面，影响到人类的衣食住用行等。目前萘、甲基萘基本上都是从化石资源中提取和制备，而化石能源的使用将带来资源危机和日益严重的环境污染问题。因此本专利技术利用甲壳素为原料制备萘，甲基萘化学品是非常有意义的，同时本专利技术也为甲壳素的开发利用开辟了新的途径。本专利技术方法中所得裂解产物通过分离收集到液体、气体和固体产品，其中：收集到的固体产品占总裂解产物的质量分数为12～22％，气体产品占总裂解产物的质量分数为34～56％，液体产品占总裂解产物的质量分数为25～50％。所述液体产品进行GC/MS分析，其中主要组分包括萘、甲基萘，它们占液体产品总质量的83.29％。所述气体产品用GC测定，其中甲烷和一氧化碳占总气体的体积百分数超过85％。所述固体产品主要成分是碳，所占的质量分数在63～73％之间。(2)本专利技术提供了优选的反应条件，比如分子筛种类、分子筛粒径大小、分子筛的活化温度、活化时间、催化裂解反应温度等，使得甲壳素催化裂解反应得到的液体产品中萘、甲基萘的含量更高，所述气体产品中甲烷、一氧化碳以及固体产品中碳均可以用作燃料，经济价值高。附图说明图1为本专利技术提供的甲壳素催化裂解方法所用的反应装置结构示意图。附图中标记的含义如下：11-直管12-侧管13-反应炉14-液体冷凝装置20-甲壳素30-石英棉40-分子筛催化剂50-液体产品具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的方法进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。下述实施例中所用的甲壳素购于阿拉丁试剂公司，使用前需在室温下进行真空干燥处理；所用的分子筛催化剂使用前通过筛选，得到30目的催化剂颗粒，然后干燥活化，活化温度为500℃，活化时间为4h。下述实施例均在图1所示的反应装置中进行，该反应装置包括直管11以及与直管11垂直布置的侧管12，所述直管11位于竖直方向，所述直管11上端为保护气体氮气的进气口，所述侧管12靠近所述进气口，所述直管11中间段穿过高温反应炉13且下端接液体冷凝装置14和尾气吸收装置，位于反应炉13内的直管11中间段内布置有分子筛催化剂40，所述分子筛催化剂40整体位于反应炉13的中下部位置。实验时：将所述甲壳素20置于侧管12内慢慢加入到直管11中间段，甲壳素进料量为0.15g/min，氮气流速50ml/min。实施例中甲壳素催化裂解后得到的液体产品通过GC/MS进行定性定量分析，气体产品主要组分的含量用GC(外标法)测定，固体产品进行元素分析。“wt％”表示质量百分含量。实施例1、ZSM-5催化裂解甲壳素取1份ZSM-5分子筛催化剂、1份甲壳素，炉温升到600℃时，慢慢加入甲壳素(进料量的大小与反应装置有关，对于实施例所用的实验装置，进料量为0.15g/min)，使得甲壳素通过高温区催化裂解，甲壳素催化裂解的产物通过分离，得到液体、气体和固体产品。实施例2、ZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例1操作相同，不同的条件在于：该实施例中炉温为650℃。实施例3、ZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例1操作相同，不同的条件在于：该实施例中炉温为680℃。实施例4、ZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例1操作相同，不同的条件在于：该实施例中炉温为700℃。实施例5、ZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例1操作相同，不同的条件在于：该实施例中炉温为720℃。实施例6、ZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例1操作相同，不同的条件在于：该实施例中炉温为750℃。实施例7、ZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例1操作相同，不同的条件在于：该实施例中炉温为800℃。表1.实施例1中甲壳素ZSM-5催化裂解产物随温度的变化实施例1～7得到的产物分布如表1：从表1中可以看出焦炭产物的产量随着温度的升高而降低，液体有机物产量首先会随着温度升高而增加，在700℃达到一个最大值后，随着温度的进一步升高，部分挥发分的二次热解会使液体产量降低，气体产量随着温度的升高而增加。在700℃是产生的有机物含量较高(主要产物见表1)，气体产品用GC测定，其中甲烷和一氧化碳占总气体的体积百分数超过90％；所述固体产品主要成分是碳，所占的质量分数在55～85％之间。因此以下催化裂解实施例主要讨论700℃时甲壳素的裂解情况。实施例8、HZSM-5催化裂解甲壳素该实施例与实施例4操作相同，不同的条件在于：该实施例中选用的催化剂为HZSM-5分子筛催化剂。实施例9、MCM-41催化裂解甲壳素该实施例与实施例4操作相同，不同的条件在于：该实施例中选用的催化剂为MCM-41分子筛催化剂。实施例10、NaY分子筛催化裂解甲壳素该实施例与实施例4操作相同，不同的条件在于：该实施例中选用的催化剂为NaY分子筛催化剂。实施例11、Beta分子筛催化裂解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，包括以下步骤：S1、将分子筛催化剂进行活化处理；S2、然后在600～800℃的温度条件下以及惰性气体的保护气氛中，将粉碎后甲壳素逐步加入到所述分子筛催化剂中进行催化裂解反应；S3、反应结束，分离收集产物。

【技术特征摘要】
1.一种催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，包括以下步骤：S1、将分子筛催化剂进行活化处理；S2、然后在600～800℃的温度条件下以及惰性气体的保护气氛中，将粉碎后甲壳素逐步加入到所述分子筛催化剂中进行催化裂解反应；S3、反应结束，分离收集产物。2.如权利要求1所述的催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，其特征在于：所述S1中分子筛催化剂在活化前先造粒，再筛选得到30目催化剂颗粒。3.如权利要求1所述的催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，其特征在于：所述S1中分子筛催化剂的活化温度为500℃，活化时间为4h。4.如权利要求1所述的催化裂解甲壳素制备萘、甲基萘的方法，其特征在于：所述S2中催化裂解反应温度为680～720℃。5.如权利要求1所述的催化裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34