[发明专利]一种活性炭催化热解甘蔗渣制备4-乙基苯酚的方法

说明书

本发明属于生物质能的利用领域，具体涉及一种活性炭催化热解甘蔗渣制备4‑乙基苯酚的方法。本发明是以甘蔗渣为原料，活性炭为催化剂，所述活性炭由生物质通过水蒸气活化法制备获得；将甘蔗渣与上述活性炭机械混合后在氢气氛围下于240～410℃下进行催化热解，对热解气进行冷凝后即可得到富含4‑乙基苯酚的液体产物；4‑乙基苯酚的产率及其在液体产物中的纯度都较高。此外，本发明的方法以来源广泛的甘蔗渣为原料，以价格低廉的活性炭为催化剂，能够显著降低4‑乙基苯酚的生产成本。

技术领域

本发明属于生物质能的利用领域，具体涉及一种活性炭催化热解甘蔗渣制备4-乙基苯酚的方法。

背景技术

4-乙基苯酚是一种具有特殊气味的无色针状晶体，被广泛用于酚醛树脂、橡胶防老化剂、塑料抗老化剂、表面活性剂、非离子乳化剂、合成香料、农药的原料、食用香料、有机合成中间体及化学试剂。虽然已有中国专利申请201010123979.3公开了4-乙基苯酚的制备方法，但是其原料的不广泛性，从而使得制备4-乙基苯酚的经济性难以保证。

甘蔗渣作为一种重要的生物质资源，是环境友好的可再生资源。甘蔗渣在常规低温热解过程中可以生成较多的4-乙烯基苯酚，中国专利申请201110134872.3公开了此项技术；而4-乙基苯酚作为4-乙烯基苯酚的加氢产物在常规生物质热解液体产物中的含量极少(不超过1％)，这使得直接通过甘蔗渣热解难以制备4-乙基苯酚。为了提高4-乙基苯酚的产率，必须在4-乙烯基苯酚的前驱物热解生成4-乙烯基苯酚的同时，实现对4-乙烯基苯酚及其前驱物的在线加氢，从而直接获得4-乙基苯酚。实现这一过程最为有效的方式是引入合适的催化剂，促进甘蔗渣催化热解直接形成4-乙基苯酚而非4-乙烯基苯酚。中国专利申请201410558325.1报道了利用钯系贵金属催化剂，对生物质催化热解制备4-乙基苯酚，由于钯系贵金属催化剂价格昂贵，难以实际应用，从而大大限制了此项技术的工业化应用。

此外，陆强等人在《活性炭催化热解甘蔗渣选择性制备4-乙基苯酚》(Catalyticfast pyrolysis of bagasse using activated carbon catalyst to selectivelyproduce 4‐ethyl phenol,EnergyFuels,2016,30,10618-10626)的文章中首次报道了以活性炭为催化剂，在氮气氛围下对甘蔗渣进行催化热解从而制备4-乙基苯酚，虽然活性炭表现出了一定的催化加氢活性，但基于该工艺得到的4-乙基苯酚产率较低，其产率最高仅为2.49％；而且在有机液体产物中的选择性最高仅为10.71％。因此，提供一种新颖的4-乙基苯酚的制备方法，实现环保、低成本、高效率的4-乙基苯酚的生产己成为当务之亟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种活性炭催化热解甘蔗渣制备4-乙基苯酚的方法。

根据本发明提供的方法，以甘蔗渣为原料，活性炭为催化剂，将甘蔗渣与活性炭催化剂按照质量比为(10：1)～(1：5)进行机械混合，然后在氢气氛围下于240～410℃下进行快速热解，热解反应的时间少于50s，对热解气进行冷凝后即可得到富含4-乙基苯酚的液体产物。

优选的，所述活性炭催化剂为生物质通过水蒸气活化法制备获得的活性炭，其具体制备方法如下：

生物质原料经破碎至粒径1mm之下，在惰性氛围下首先炭化并冷却；将炭化后的物料在水蒸气氛围下活化；冷却后即得到活性炭。

所述炭化过程的升温速率为5～20℃/min，炭化温度为300～500℃，炭化时间为0.5～2h。

所述活性炭制备的活化过程的升温速率为15～50℃/min，活化温度为700～1000℃，活化时间为1.5～3h。

所述活性炭制备的水蒸气氛围是在反应体系中通入水蒸气和惰性无氧保护气的混合气。