超臨界技術實現(xiàn)木質(zhì)素一步制芳烴

    5月13日從天津大學化工學院傳來消息，該院李永丹教授科研團隊首創(chuàng)的木質(zhì)素一步法高效催化轉(zhuǎn)化工藝——木質(zhì)素提取芳烴技術目前已完成實驗室全部工作，轉(zhuǎn)入中試和成果轉(zhuǎn)化階段。實驗表明，采用該技術可從3噸木質(zhì)素原料中提取近1噸芳烴。造紙工業(yè)副產(chǎn)的大量“用之困難，棄之污染”的木質(zhì)素，可望變廢為寶。

　　“我們以堿木質(zhì)素為原料，采用鉬基金屬納米催化劑，在超臨界乙醇中，一步反應將木質(zhì)素解聚為高附加值的有機小分子化合物。之后采用閃蒸技術將反應后的乙醇溶劑迅速分離，液體產(chǎn)物通過連續(xù)精餾實現(xiàn)精制與分離，這就是木質(zhì)素提取芳烴技術的工藝原理?！崩钣赖そ淌诮榻B說。

　　現(xiàn)有的木質(zhì)素催化煉制過程多是把木質(zhì)素氣化，通過費托、甲醇等合成工藝合成液體產(chǎn)物，能耗高、效率低，且產(chǎn)生焦油等廢料。李永丹教授帶領科研團隊獨辟蹊徑，將木質(zhì)素提取芳烴技術作為研究方向。實驗過程中他們發(fā)現(xiàn)，只有木質(zhì)素的長鏈分解為個體單位時，芳香烴等才能成為可持續(xù)供應的有用化學品的基礎成分，從而達到提取芳烴的目的。但木質(zhì)素的分子結(jié)構很穩(wěn)定，極難分解為有價值的亞單位，尤其是要以一種節(jié)約成本的方式加以提取更是困難。于是李永丹他們在國際上首次采用了納米結(jié)構的α碳化鉬基催化劑。這種價格便宜的催化劑卻在解聚木質(zhì)素過程中效用不凡，除了能產(chǎn)生芳香烴，還產(chǎn)生長鏈醇類、脂類這些本身制備困難、價格頗高的小分子化合物，可謂“一舉多得”。他們同時利用納米催化材料與超臨界流體的協(xié)同促進原理，不需要酸性環(huán)境，只需超臨界乙醇溶劑就能“一步反應”將木質(zhì)素解聚，進一步簡化了制備的條件和步驟。

　　此外，一步法高效催化轉(zhuǎn)化木質(zhì)素技術的液體產(chǎn)物總收率高達1.64g/g木質(zhì)素，這為創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力提供了可能。如今，研發(fā)團隊采用山東一紙業(yè)公司的副產(chǎn)木質(zhì)素為原料，1200元/噸的木質(zhì)素經(jīng)過一步法催化轉(zhuǎn)化工藝，液體產(chǎn)物收率達到1530毫克/克木質(zhì)素，1噸木質(zhì)素的總產(chǎn)值高達5.14萬元。
 
　　天津市科委主任趙海山對木質(zhì)素提取芳烴工藝給予了高度評價。他認為，李永丹研發(fā)團隊利用木質(zhì)素這一可再生生物質(zhì)作為原料生產(chǎn)燃料或化學品，掌握了生物煉制的一項關鍵技術，對減少環(huán)境污染和能源消耗具有重要意義。