一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法技术

本发明专利技术提供了一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，该方法包括：第一步，一定条件下，生物质在溶剂与催化剂共同作用下转化为C2‑

【技术实现步骤摘要】
一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法


[0001]本专利技术涉及生物质转化领域，更具体地，提供了一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法。

技术介绍

[0002]低碳烯烃作为石油化工重要的基础原料，被广泛用于石油化工和精细化学品合成等领域，如生产树脂、橡胶和纤维等含碳有机化合物。长期以来，低碳烯烃的生产主要依赖于传统石脑油的蒸汽催化裂解。然而，随着石油资源的日益匮乏以及国际原油价格出现震荡上行的趋势，使得以煤炭、天然气、生物质等非石油资源为原料制取低碳烯烃的化工工艺已成为各国研究的热点。
[0003]目前，主要有三种非石油为原料生产低碳烯烃的工艺，分别是：一、合成气制备烯烃。以天然气和煤为原料生产合成气，通过费
‑
托(F
‑
T)合成制备低碳烯烃。这种方法受反应机理影响，产品分布较宽，而且反应放出的强热会使催化剂局部过热，产生大量烷烃，这限制了该工艺的应用。二、甲烷制烯烃。以甲烷为原料，通过氧化偶联或氯化法制备低碳烯烃。我国天然气主要分布于塔里木盆地和川东地区，交通不便限制了这种工艺的发展。三、甲醇制备烯烃。以天然气、煤或生物质为原料，生产甲醇中间体，通过甲醇制烯烃(MTO)反应生产低碳烯烃。相比前两种生产工艺，MTO反应具有甲醇转化率高和低碳烯烃选择性高的优点，受到了国内外化工企业和科研院所的广泛关注。
[0004]生物质作为一种绿色能源，具有来源广、清洁和可再生的优势。纤维素作为生物质中含量最多的组分之一，约占总量的35
‑
50%，其高效利用是生物质原料高值化利用的重点。其中，纤维素可以通过水解和水解产物的加氢/氢解反应，催化转化制备具有较高附加值的混合醇。
[0005]生物质是唯一的含碳可再生能源，部分学者研究了以生物质为原料制备低碳烯烃。专利CN112048327公开了一种以生物质为原料制备低碳烯烃的方法，其主要通过先将生物质在通入一定水蒸汽的条件下热解生成热解蒸汽，再将蒸汽进一步催化转化得到低碳烯烃的气体产物，其实施例中表明低碳烯烃产物相对于生物质原料的最高碳产率仅为16.8%。结合文献检索发现，目前大部分生物质制备低碳烯烃的主要思路为：将生物质通过热解获得气态挥发分再经ZMS
‑
5催化剂进行催化反应制备低碳烯烃，由于制备过程中催化剂的使用会导致催化剂积碳失活，从而导致其产率较低。

技术实现思路

[0006]为解决上述低碳烯烃产率低，催化剂积炭失活等技术问题，本专利技术提供了一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，该方法提供了一种两步分级转化策略，第一步将生物质高选择性地转化为C2‑
C6混合醇，提高生物质向低碳烯烃转化过程中间产物产率，从而提高低碳烯烃产率；并在第二步采用高温闪速裂化技术制备烯烃，裂化过程无需使用催化剂，可防止催化剂积炭失活。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，该方法包括：第一步，一定条件下，生物质在溶剂与催化剂共同作用下转化为C2‑
C6的混合醇；第二步，所得C2‑
C6的混合醇在一定条件下裂化转化为低碳烯烃。
[0008]进一步的，所述生物质为纤维素、半纤维素、或其按一定比例的混合物。
[0009]进一步的，所述溶剂为超临界状态甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮中的一种或其混合物，所述溶剂优先选择为甲醇。
[0010]进一步的，所述催化剂为按一定比例的铜、镁、铝、铈氧化物按一定比例的混合物，所述催化剂优先选择CuMgAlOx，但不限于CuCeAlOx等类似的催化剂，所述一定比例为可选择CuO：MgO：Al2O3=6:24:5。
[0011]进一步的，所述一定条件下转化为混合醇，其反应温度为260
‑
320 ℃，反应时间为2
‑
8 h，其中反应温度优先选择为300
‑
320 ℃，反应时间优先选择为6
‑
8 h。
[0012]进一步的，所述一定条件下高温裂化，其反应温度为750
‑
950 ℃，气体停留时间为1
‑
100 ms，其中反应温度优先选择为900
‑
950 ℃，气体停留时间优先选择为20
‑
50 ms。
[0013]总体而言，本专利技术与现有技术相比，具备的技术优点是：1、本专利技术所需生物质原料来源广泛，工艺操作简单。
[0014]2、本专利技术第一步可将生物质高选择性地转化为C2‑
C6混合醇，从而提高低碳烯烃产率。
[0015]3、本专利技术第二步通过裂化制备低碳烯烃，其过程无需使用催化剂，不存在催化剂积碳失活问题，提高了产品的产率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的原理示意图。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。
[0018]一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，该方法包括：第一步，一定条件下，生物质在溶剂与催化剂共同作用下转化为C2‑
C6的混合醇；第二步，所得C2‑
C6的混合醇在一定条件下裂化转化为低碳烯烃。
[0019]进一步的，所述生物质为纤维素、半纤维素、或其按一定比例的混合物。
[0020]进一步的，所述溶剂为超临界状态甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮中的一种或其混合物，所述溶剂优先选择为甲醇。
[0021]进一步的，所述催化剂为按一定比例的铜、镁、铝、铈氧化物按一定比例的混合物，所述催化剂优先选择CuMgAlOx，但不限于CuCeAlOx等类似的催化剂，所述一定比例为可选择CuO：MgO：Al2O3=6:24:5。
[0022]进一步的，所述一定条件下转化为混合醇，其反应温度为260
‑
320 ℃，反应时间为2
‑
8 h，其中反应温度优先选择为300
‑
320 ℃，反应时间优先选择为6
‑
8 h。
[0023]进一步的，所述一定条件下高温裂化，其反应温度为750
‑
950 ℃，气体停留时间为
1
‑
100 ms，其中反应温度优先选择为900
‑
950 ℃，气体停留时间优先选择为20
‑
50 ms。
[0024]结合生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，我们对不同条件下获得产物的碳产率进行了分析。
[0025]实施例1第一步：将0.3 g纤维素，0.3 g CuMgAlOx，7.2 g甲醇，在反应温度为300 ℃，反应时间为6 h的条件下，生成混合醇的碳产率为73.2 wt.%；第二步：并将第一步所得混合醇在进料量为5 g/h，反应温度为900 ℃，氮气压力为0.1MPa，停留时间为50ms条件下，生成产物中相比于纤维素烯烃碳产率为43.3 w本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，该方法包括：第一步，一定条件下，生物质在溶剂与催化剂共同作用下转化为C2‑
C6的混合醇；第二步，所得C2‑
C6的混合醇在一定条件下裂化转化为低碳烯烃。2.根据权利要求1所述生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，其特征在于，所述生物质为纤维素、半纤维素、或其按一定比例的混合物。3.根据权利要求1所述生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，其特征在于，所述溶剂为超临界状态甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮中的一种或其混合物，所述溶剂优先选择为甲醇。4.根据权利要求1所述生物质经两步转化过程制备低碳烯烃的方法，其特征在于，所述催化剂为按一定比例的铜、镁、铝、铈氧化物按一定比例的混合物，所述催化剂优先选择CuMgAlOx，但不限于CuCeAlOx等类似的催化剂，所述一定比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建，杨和平，白小薇，代正华，亚力昆江，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：