[发明专利]一种利用废弃木质素联产吸附活性炭和生物航空燃油前驱体的方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃木质素联产吸附活性炭和生物航空燃油前驱体的方法，包括如下步骤：(1)以废弃木质素为原料，加入ZSM‑5和/或HZSM‑5催化剂，在300‑600℃下对废弃木质素进行碳化，碳化时通入流速为100‑120mL/mi n的氮气；(2)碳化过程中得到碳化材料和气体产物，将得到的气体产物冷凝，即得生物航空燃料前驱体；(3)将碳化材料活化预处理后再进行活化，即得吸附活性炭，活化过程中产生的尾气通入步骤(1)中参与碳化过程。本发明方法的液体收率可达到17％‑25％，生物油中单酚含量最高可达到266.51mg/g，活性炭收率为32％‑34.5％，在不影响活性炭收率的情况下，增加了生物油单酚收率，解决了活性炭制备过程中能源的浪费和焦油难处理的问题，同时活化尾气参与碳化热解过程，实现了废弃物的充分利用。

技术领域

本发明涉及生物质能源利用技术领域，特别是涉及一种利用废弃木质素联产吸附活性炭和生物航空燃油前驱体的方法。

背景技术

废弃木质素一般是工业生产的副产物，是生物质在造纸、酸碱水解中不能被利用的那部分物质。废弃木质素的特点是伴随着强酸或者强碱存在，用于燃烧发电时对于发电设备的耐酸碱性要求也非常高，同时过渡的堆积会对环境造成污染。

木质素是由芳香环连接而成的大分子物质，具有大量的含氧官能团，是制备单酚类产品的重要原料，而单环芳香类化合物是制备生物航空燃油的前驱体之一。木质素，因其富含碳、氧元素，也是制备碳材料的原料之一。Hooman等人以水解木质素为原料利用快速热解方式，在450℃下得到了50.5％的生物油收率，单酚含量为146.2mg/g，而单环芳香化合物是制备生物航空燃油的前驱体之一，这表明木质素热解制备单酚类产品，进而制备生物航空燃油可以实现。Gao等人以造纸黑液木质素为原料，以KOH为活化剂在750℃高温下得到了比表面积为2943m²/g的高比表面积活性炭材料。分析了热解温度、活化剂比例、活化时间等因素对活性炭比表面积的影响，高比表面积活性炭具有较强的静电吸附能力，对镍金属离子吸附表现出良好的效果。冼学权等人利用KOH活化蔗渣造纸黑液木质素得到高比表面积的活性炭材料，对染料结晶紫具有很高的吸附除色效果。木质素热解制备活性炭应用于废水净化吸附的研究表明，木质素的高碳含量、丰富官能团特性是制备高比表面积、丰富孔隙结构活性炭的优良属性。

对于以上的文献报道，木质素在热解制备单酚类化合物方面的应用以及木质素在制备活性炭方面的应用都表现良好，但是，木质素在高温的作用下会产生气、液、固三种产物，先前的研究只针对某一种产物进行的，其他产物作为副产物基本都在制备的过程中流失，未被充分利用。据调查了解，木质素制备活性炭的收率在20-30％左右，木质素热解制备生物油最高的收率为60％左右，目前对木质素热解单一产物的研究不能实现能源的充分利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种利用废弃木质素联产吸附活性炭和生物航空燃油前驱体的方法，以实现废弃木质素的充分利用。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种利用废弃木质素联产吸附活性炭和生物航空燃油前驱体的方法，包括如下步骤：

(1)以废弃木质素为原料，加入占原料重量比重为1/8-1的ZSM-5和/或HZSM-5催化剂，在300-600℃下对废弃木质素进行碳化，碳化时通入流速为100-120mL/min的氮气；

(2)碳化过程中得到碳化材料和气体产物，将得到的气体产物冷凝，冷凝温度为0-5℃，即得生物航空燃料前驱体；

(3)将碳化材料活化预处理后再进行活化，即得吸附活性炭，活化过程中产生的尾气通入步骤(1)中参与碳化过程。

本发明以废弃木质素为原料，采用先碳化、后活化的方式制备具有优异吸附性能的活性炭；在碳化过程中，同时使用重整催化剂可联产单环芳香类化合物；活化产生的含还原性尾气作为载气用于木质素碳化过程，以改善活性炭性能及单环芳香化合物的组成。