【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可再生农林废弃物高效资源化利用，特别是涉及一种利用木质素制备苯乙烯的方法。
技术介绍
1、苯乙烯是一种重要的基础有机化工原料，可用于生产聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丁苯橡胶和丁苯乳胶、不饱和聚酯树脂以及苯乙烯热塑性弹性体等，此外还可用于制药、燃料、农药以及选矿等行业。近年来全球苯乙烯工业需求量保持快速增长态势，2022年全球苯乙烯产能约4310.1万吨。目前生产苯乙烯主要以石油基化学品为原料，通过化学法合成制备得到。例如乙苯为原料，经过脱氢法，选择性得到苯乙烯。这一工艺是目前的主流工艺，但过程中均采用化石基原料，且过程中消耗大量能量，排放出二氧化碳，不利于苯乙烯生产的可持续发展。
2、近年来绿色苯乙烯的合成取得了一些进展，例如有文献报道通过热催化生物质转化技术，用zsm-5沸石分子筛对木屑等生物质催化，快速热解生产苯-甲苯-二甲苯混合物(btx)等芳烃，再通过生物乙烯和生物苯的常规烷基化反应合成苯乙烯。然而上述工艺反应过程复杂，能耗成本高；探索一种替代石油基路线的苯乙烯的绿色简单生产路线尤为重要。
3、木质素是可再生生物质的重要组分之一，是世界上含量最多的可再生芳香资源。利用木质素生产高附加值精细化学品具有很大的潜力。然而，由于木质素结构的复杂性，使得木质素转化制备得到的小分子化学品往往是混合物。近年来由于优异的产物选择性，木质素加氢解聚制备芳香化学品受到了广泛的关注。然而，过程中需要使用高压氢气，且由于氢气溶解度低，其氢气利用率不足5%，所以目前木质素氢解工艺存在经济成本高
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于，提供一种利用木质素制备苯乙烯的方法，所要解决的技术问题是如何利用木质素制备苯乙烯，使木质素可以在无外源氢的条件下发生木质素氢解，高选择性生成苯乙烯，且在优选条件下苯乙烯的选择性高达99.99%，拓展了木质素的应用和苯乙烯的原料，从而更加适于实用。
2、本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种利用木质素制备苯乙烯的方法，其包括以下步骤：
3、s11向密闭的反应体系中加入木质素，水和三元金属催化剂；所述催化剂包括载体和负载于所述载体上的活性金属；所述活性金属均为零价态金属；所述活性金属包括脱氢金属，重整金属和氢解金属；所述脱氢金属选自钯、铁和钴中的至少一种；所述重整金属为镍和/或铜；所述氢解金属选自铂，钌和铑中的至少一种；所述载体选自二氧化钛、氧化铌、氮化碳、碳化钼和氮化钼中的至少一种；
4、s12在氮气氛围下，在加热和搅拌条件下进行反应；
5、s13反应结束后，向反应体系中加入溶剂萃取，收集溶剂相，旋干，得到苯乙烯。
6、本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
7、优选的，前述的方法，其中以所述催化剂的总质量为100%计，所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的总含量为0.5%~5%；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：0.5~2。
8、优选的，前述的方法，其中在所述三元金属催化剂投料前，还包括预催化剂还原的步骤；所述还原是将所述预催化剂置于氢气气氛中，于350 ℃下进行反应；反应时间为4~5h。
9、优选的，前述的方法，其中所述预催化剂的制备方法包括以下步骤：
10、s41将载体分散于水中，向载体的分散液中加入脱氢金属、重整金属和氢解金属，形成均匀的悬浮液，得到表面涂覆浸渍液的载体；
11、s42干燥；于400~500 ℃进行焙烧，得到预催化剂。
12、优选的，前述的方法，其中所述焙烧是在氮气气氛下于450 ℃焙烧4 h。
13、优选的，前述的方法，其中所述木质素中包含甲氧基、酚羟基和脂肪族羟基；所述木质素能够通过所述三元金属催化剂的作用原位产氢；所述木质素、三元金属催化剂和水的质量比为1：0.5~4：10~200。
14、优选的，前述的方法，其中所述反应的反应温度为250~300 ℃ ，反应时间为6~16h，氮气压力为0.1~1 mpa。
15、优选的，前述的方法，其中所述脱氢金属选自钯和/或铁；所述重整金属为镍；所述氢解金属选自铂和/或钌；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：0.5~2；所述反应的反应温度为250~300 ℃，反应时间为8~16 h，氮气压力为0.1~1 mpa，所述苯乙烯的得率＞3%。
16、优选的，前述的方法，其中所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：1~2；所述反应的反应温度为275~300 ℃，所述苯乙烯的得率＞7%。
17、优选的，前述的方法，其中所述脱氢金属为钯；所述氢解金属为钌；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：1：1；所述载体为二氧化钛；所述反应的反应时间为12~16 h，所述苯乙烯的得率＞10%。
18、借由上述技术方案，本专利技术提出的一种利用木质素制备苯乙烯的方法至少具有下列优点：
19、本专利技术提出的利用木质素制备苯乙烯的方法，其通过将金属载体、脱氢金属，重整金属和氢解金属分散于溶剂中形成悬浮液，得到表面涂覆浸渍液的载体；将其干燥后，于400~500 ℃的高温下对其进行焙烧，得到预催化剂；在进行催化转化之前，再对预催化剂进行还原处理，使三元金属催化剂中的活性金属均为零价态金属；同时，通过优选三种活性金属及载体的种类组合，得到一种特定的脱氢-重整-氢解三元金属催化剂；该三元金属催化剂，其一方面可以使木质素结构中的甲氧基和羟基彻底脱氢，使木质素结构重整原位产氢，另一方面可以使该原位产氢得到的氢气充分用于木质素自身的氢解，从而使得木质素在氮气氛围下，无需从外部通入高压氢气就可以通过木质素结构中的氢源直接发生氢解，既避免了外源氢气的使用，减少了二氧化碳排放，又能避免外源氢气的运输成本，经济性好，还能降低生产过程中的危险性；同时，由于应用上述的三元金属催化剂恰当地对脱氢金属，重整金属和氢解金属种类进行组合，从而使其较好地控制了木质素在氢解过程中的加氢效果，从而使应用该催化剂对木质素进行催化转化处理时可以提高木质素氢解产物的选择性，使其能够高选择性生成苯乙烯，且，在优选条件下仅能生成苯乙烯，取得了突破性的技术效果；这一点可以通过实施例产品的色谱图进行验证；且，通过本专利技术的技术方案制备苯乙烯的产率较高；优选后的工艺条件下，苯乙烯的得率＞10%；本专利技术的技术方案既拓展了木质素的应用领域，使其可以用于制备苯乙烯，同时也增加了苯乙烯的原料选择范围。
20、进一步的，本专利技术中所使用的三元金属催化剂可以全部从产品中分离出来，可多次循环使用，工况稳定，降低成本。
21、进一步的，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用木质素制备苯乙烯的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述催化剂的总质量为100%计，所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的总含量为0.5%~5%；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：0.5~2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述三元金属催化剂投料前，还包括预催化剂还原的步骤；所述还原是将所述预催化剂置于氢气气氛中，于350 ℃下进行反应；反应时间为4~5 h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预催化剂的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述焙烧是在氮气气氛下于450 ℃焙烧4h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木质素中包含甲氧基、酚羟基和脂肪族羟基；所述木质素能够通过所述三元金属催化剂的作用原位产氢；所述木质素、三元金属催化剂和水的质量比为1：0.5~4：10~200。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应的反应温度为250~300 ℃，反应时
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱氢金属选自钯和/或铁；所述重整金属为镍；所述氢解金属选自铂和/或钌；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：0.5~2；所述反应的反应温度为250~300 ℃，反应时间为8~16 h，氮气压力为0.1~1MPa，所述苯乙烯的得率＞3%。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：1~2；所述反应的反应温度为275~300 ℃，所述苯乙烯的得率＞7%。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述脱氢金属为钯；所述氢解金属为钌；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：1：1；所述载体为二氧化钛；所述反应的反应时间为12~16 h，所述苯乙烯的得率＞10%。
...【技术特征摘要】
1.一种利用木质素制备苯乙烯的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述催化剂的总质量为100%计，所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的总含量为0.5%~5%；所述脱氢金属，重整金属和氢解金属的摩尔比为1：0.5~2：0.5~2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述三元金属催化剂投料前，还包括预催化剂还原的步骤；所述还原是将所述预催化剂置于氢气气氛中，于350 ℃下进行反应；反应时间为4~5 h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预催化剂的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述焙烧是在氮气气氛下于450 ℃焙烧4h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木质素中包含甲氧基、酚羟基和脂肪族羟基；所述木质素能够通过所述三元金属催化剂的作用原位产氢；所述木质素、三元金属催化剂和水的质量比为1：0.5~4：10~20...
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