木质素催化热解用催化剂的研究进展

木质素是一种结构复杂、产量丰富但利用率较低的生物质资源,可通过催化热解解聚为高附加值产物,具有广阔的应用前景。本文介绍了催化剂机理研究方法和催化剂作用方式,比较了催化木质素热解常用的分子筛类催化剂、金属氧化物类催化剂和金属盐类催化剂的催化性能、产物收率、产品分布、催化机理及优缺点。文中指出：分子筛类催化剂的脱氧能力强、酸度高,但液体产物收率较低;金属氧化物类催化剂具有液体产物收率较高、热稳定性强等优点,但依赖于催化剂酸碱性的调控;金属盐类催化剂虽高效、价格低廉,但热稳定性差、易失活。同时,本文对木质素催化热解领域提出了展望,未来热解催化剂的研究有待深入和系统化,根据木质素种类和目标产物设计复合型催化剂、核壳型催化剂和多催化剂协同催化是未来热解催化剂发展的趋势。     

生物质精细化学品崭露头角

变性淀粉淀粉是多糖家族中产量最大的一种,由其制备的各种助剂广泛应用于造纸、纺织、食品、饲料、医药、日化、石油化工等行业。一些淀粉基精细化学品可以作为重金属离子的絮凝剂,有效消除各类重金属在生产和应用环节对环境不可修复的污染。如今在国外的水处理剂市场上,已有不     

生物质双级催化热解制备燃料化学品的研究进展

生物质热解所得目标产物生物油因高含氧量、组分复杂等问题难以直接应用,通过使用适宜的催化剂升级热解蒸气可实现生物油的脱氧提质。本文基于前人研究,首先总结了生物质催化热解中金属氧化物和分子筛催化剂的结构特点、催化原理与催化效果。然后详细介绍了微介孔复合型、金属氧化物/ZSM-5复合型双级催化体系的构建原理、催化模式及其对于生物质催化热解产物分布规律产生的影响,并说明了双级催化体系的可行性与实用性;同时概述了影响生物质催化热解的其他因素,包括原料特性、工艺参数、操作模式等。最后针对目前双级催化热解研究与发展中存在的问题,对进行双级催化模式的比较研究、改进催化体系以降低生产成本、发掘双级催化剂的多种使用价值等方向提出了展望。     

生物质精细化学品的发展机遇

生物质经济时代正在到来。生物质产品正冲击着石油资源精细化学品以及其他石油资源化学品。介绍了一些具有代表性的,在世界范围内可规模生产应用的并且受到广泛关注的生物质精细化学品,如单糖、二糖类和多糖类精细化学品。由于生物质精细化学品制备过程的环境友好性和产品的可生物降解性都为循环经济和可持续发展提供了实际可行性,生物质精细化学品正面临着良好的历史发展机遇。     

生物质选择性催化热解制备芳香烃的研究进展

芳香烃是一种重要的化工原料,生物质常规热解难以形成大量的芳香烃,但在催化热解条件下可显著提高芳香烃的产率,由此可望提供一种新型的芳香烃制备方法。首先阐述了生物质催化热解生成芳香烃的机理,包括综纤维素经解聚、开环和芳构化等反应生成芳香烃;木质素由小分子酚类生成芳香烃。随后讨论了原料、催化剂、预处理及工艺条件等因素对生物质选择性催化热解生成芳香烃的影响,并提出了生物质热解制备芳香烃工艺参数优化方案。     

生物质转化制备乳酸及其酯类物质研究进展

乳酸是重要的精细化工中间体,在食品、医药、日化及可降解材料等领域具有重要的应用.利用农林废弃物为原料转化制备乳酸,不仅能够充分利用生物质资源,更能缓解乳酸供需矛盾,对推动碳减排及绿色发展具有重要意义.分别从微生物发酵法和化学催化法对生物质转化制备乳酸(酯)的最新研究进展进行了综述,并对当前阶段制约乳酸生产的各方面因素进行了分析总结,最后全面比较了这两种方法的优缺点,展望了生物质转化制备乳酸潜在研究方向、存在的机遇和面临的挑战.     

精细化学品的催化氧化与绿色化学

绿色化学是一门致力于从源头消除污染的科学，自20世纪90年代提出以来受到国际社会的普遍关注，已成为当今的环保趋势，绿色化学在传统的化学工业中引起了一场绿色革命，正在迫使化学工业调整传统的思维方式和研究方向。在这场革命中催化氧化起着关键的作用。是实现绿色合成的一种重要手段。根据这一趋势，综述了在精细有机合成中催化氧化与绿色化学以及原子经济性的关系，对催化氧化反应的发展前景进行了展望。     

生物质热解焦油的热裂解与催化裂解

生物质气化过程中产生的焦油对气化系统和用气设备都有极大的危害。为了开发适合于商业应用的焦油缩减方法,探索达到最优焦油脱除效果的操作条件,在固定床反应器上,利用石灰石、白云石、高铝砖作为催化剂研究了生物质(稻秆、稻壳、木屑等)热解焦油的催化裂解反应,利用炭化硅作为热载体研究了焦油的热裂解反应,对热解煤气中焦油含量的变化以及热解煤气组成和热值的变化进行了比较,并对裂解温度、气相停留时间等因素对裂解效果的影响进行了探讨。实验发现,600-900℃范围内ηtar随裂解温度升高而升高,900℃时热裂解条件下可达60％,而催化裂解条件下可达90％以上。0．5～1s范围内,ηtar随停留时间增加而升高,幅度约7％～10％。相比于原始煤气,裂解后煤气组成出现了较大变化,热裂解后煤气热值增加,而催化裂解后煤气热值下降,且热裂解与催化裂解处理后煤气组成也有较大差异。     

生物质精细化学品

近年来,化石资源日趋紧张、生态环境日益恶化的现实制约着现代工业化经济进程。通过开发新的化学、生物方法,以可再生生物资源为基础原料生产化学品、材料与能源的新型工业模式--生物炼制产     

木质素催化氧化解聚研究进展

木质素是自然界中唯一能直接提供芳环的可再生资源。然而,受制于其分子中致密的三维网状芳环结构和复杂化学键合方式,超过98%的工业木质素在纸浆和造纸工业中被焚烧,造成极大的资源浪费。木质素氧化解聚转化为香草醛等高度官能化的单体是一个重要且有前景的手段。文章主要介绍了木质素的结构、种类和解聚方法,从催化剂以及催化转化路线方面详细介绍了目前国内外在木质素氧化解聚研究领域的最新进展。在此基础上,对近期热门的非常规活化方法进行了调研与分析。最后总结了当前木质素氧化解聚研究存在的问题,并提出了未来可能的发展方向。     

生物质热解制燃料油及化学品的工艺技术研究进展

从生物质热解制液体燃料油(生物油)的收率和品质两方面论述了生物质热解关键技术和热解制备液体燃料工艺。通过对比分析了传统的生物质快速热解关键技术———热解反应器、加料技术、气-固快速分离技术及热解蒸汽快速冷凝技术的研究现状、难点和不足,并提出了新型生物质快速热解关键技术———旋转筛板热解工艺。同时针对现行生物质热解制燃料油工艺存在的不足,对比分析了4种热解制取燃料油工艺,并提出了汽爆、固态发酵的生化转化与快速热解相结合制取液体燃料的方法。     

叔丁胺的催化合成及其在精细化工中的应用

综述了国内外叔丁胺的生产工艺和催化合成方法的研究进展。指出固体酸催化甲基叔丁基醚的氨化是值得开发的绿色化工技术。介绍了叔丁胺在医药、农药、橡胶促进剂等精细化工领域的应用。     

Catalytic cracking of tar in biomass pyrolysis gas in the presence of calcined dolomite

The possibility of decreasing the content of tar in the fuel gas obtained by biomass pyrolysis has been studied. Catalytic cracking of the tar in presence of dolomite was used. Dolomite showed a high catalytic activity. The overall effect of the dolomite is to increase the gas yield by decreasing the tar yield. The dolomite and the steam used seem to affect the amount of naphthalene produced. By adjusting both the amounts of catalyst and steam, we were able to decrease significantly naphthalene (13 mg/kg dry substance biomass) and amount of tar (164 mg/kg dry substance biomass).     

Fe-Zn共改性ZSM-5催化作用下生物质快速热解特性研究

选取木屑和花生壳作为原料进行生物质热解,研究有机产物分布,催化剂使用Fe、Zn两种金属元素进行改性。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外（FT-IR）、比表面积测试（BET）对Fe-Zn改性的ZSM-5进行分析。使用闪速裂解-气质联用仪（PY-GC/MS）对原料进行热解,探究生物质催化热解的产物分布变化。催化剂的使用使得芳烃类产物产率获得较大提升,在木屑热解中,Fe负载的分子筛催化获得了酚类的最高产率,比ZSM-5催化热解产率提升18.30%。金属改性催化剂在花生壳热解中,大幅提升了芳烃类产物产率,其中Zn负载催化剂芳烃类产物产率最高,Zn负载催化热解比直接热解的酚类产率降低了18.92%。Zn负载催化获得了最低的酮类产率,与直接热解相比酮类产率降低19.74%,显示出较强的脱羟基效果。此外Zn负载催化和Fe-Zn双金属负载催化在花生壳热解中都大幅降低了酸类产物产率,与直接热解相比酸类产率分别降低了30.46%、36.71%。     

Secondary char formation in the catalytic pyrolysis of biomass

Samples of four types of wood and pure cellulose, both untreated and impregnated with salt (Na₂CO₃, K₂CO₃, NaCl, KC1), were pyrolysed. Two experimental systems with different geometries and secondary reaction patterns were used, viz. a McBain thermogravimetric balance and a Gray-King retort. The substrates were pyrolysed under a stream of nitrogen in the thermobalance and in some of the Gray-King runs, using a modified retort. Salt impregnation was found to modify weight loss rates and to increase the charcoal yield in the presence of an inert carrier gas in both experimental systems. Longer residence times of volatiles in the hot zone gave rise to larger charcoal yields from untreated substrates. However, long residence times of volatile matter over Na₂CO₃-impregnated cellulose were found to be detrimental to char formation. These results indicate that primary volatiles may undergo secondary reactions through competitive pathways, either polymerizing to form char or cracking to form lighter volatiles. Long residence times of light volatiles appear to enhance the latter pathway in the presence of Na₂CO₃.     

生物质催化热解制备左旋葡萄糖酮的研究进展

左旋葡萄糖酮是一种重要的手性合成子,催化热解生物质制备左旋葡萄糖酮具有经济、环保等特点,是生物质资源开发与利用的又一新平台。本文综述了催化热解生物质制备左旋葡萄糖酮催化剂的研究现状,着重介绍了无机酸、固体酸、固体超强酸、氯化物等催化剂对热解制备左旋葡萄糖酮的影响。阐述了各催化剂的优势与局限性：无机酸催化剂价格低廉、催化效率高,但原料预处理复杂、易腐蚀设备且难以回收;固体酸催化剂腐蚀性较小,易于分离回收,但催化效果较弱;固体超强酸催化效果良好且易于回收利用,但制备过程较为复杂;氯化物催化剂价格便宜、易于获得,但催化效果不佳。开发安全高效、绿色环保、可回收利用的催化剂是今后热解制备左旋葡萄糖酮的研究热点和难点。     

Pyrolytic lignin removal for the valorization of biomass pyrolysis crude bio‐oil by catalytic transformation

BACKGROUND: The catalytic processes for valorizing the bio‐oil obtained from lignocellulosic biomass pyrolysis face the problem that a great amount of carbonaceous material is deposited on the catalyst due to the polymerization of phenol‐derived compounds in the crude bio‐oil. This carbonaceous material blocks the catalytic bed and contributes to rapid catalyst deactivation. This paper studies an on‐line two‐step process, in which the first one separates the polymerizable material and produces a reproducible material whose valorization is of commercial interest. RESULTS: The establishment of a step for pyrolytic lignin deposition at 400 °C avoids the blockage of the on‐line catalytic bed and attenuates the deactivation of a HZSM‐5 zeolite based catalyst used for hydrocarbon production. The origin of catalyst deactivation is coke deposition, which has two fractions (thermal and catalytic), whose content is attenuated by prior pyrolytic lignin separation and by co‐feeding methanol. The morphology and properties of the material deposited in the first step (pyrolytic lignin) are similar to lignins obtained as a by‐product in wood pulp manufacturing. CONCLUSIONS: The proposed reaction strategy, with two steps (thermal and catalytic) in series, valorizes the crude bio‐oil by solving the problems caused by the polymerization of phenolic compounds, which are obtained in the pyrolysis of the lignin contained in lignocellulosic biomass. Given that a by‐product (pyrolytic lignin) is obtained with similar properties to the lignin from wood pulping manufacturing, the perspectives for the viability of lignocellulosic biomass valorization are promising, which is essential for furthering its implementation in biorefinery processes. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry     

生物质模化物催化热解制取烯烃和芳香烃

采用愈创木酚作为生物质模型化合物,以ZSM-5为催化剂,在固定床反应器中研究了反应温度、质量空速以及分压对热解产物产率、选择性的影响,并考察了催化剂的积炭情况。结果表明,愈创木酚催化热解的主要产物为酚类,其次是芳香烃。温度对产物分布有显著影响。催化剂适量的积炭有利于提高烯烃和芳香烃的产率。根据愈创木酚催化热解反应产物分布,推测其主要反应为脱除甲氧基形成酚类,进一步芳构化形成芳香烃。本文研究结果为研究生物质催化热解反应机理提供了理论依据。