木质素降解产物两步法加氢炼制生产烷烃燃料的基础研究

针对木质素的降解产物酚类衍生物在加氢脱氧改质过程中容易聚合的特点，提出了两步法加氢炼制获取烷烃燃料的技术研究路线：采用高活性的w-6型Raney Ni催化剂对酚类衍生物进行低温加氢处理，将其转化为脂肪族含氧化合物，再以ZrO2-SiO2复合氧化物负载的Ni基催化剂对其进行加氢脱氧改质，实现木质素降解产物脱氧向烷烃燃料的转化。揭示催化剂的制备工艺与催化剂结构、表面形貌的调控规律，阐明催化剂结构特性与反应性能之间的关系，对反应过程进行热力学与动力学分析，优化酚类衍生物两步法加氢炼制的工艺参数，明确酚类衍生物低温加氢、加氢脱氧的反应特性及反应机理，为木质素的高品质利用提基础供理论依据与技术指导。

项目执行期间，按照项目的研究计划与合同任务书要求，围绕木质素解聚的酚类化合物高效转化为碳氢燃料的研究目标，在如下几个方面开展了大量的研究工作并取得了一定的研究成果。（1）在醇类溶剂中，以金属氯化物为催化剂开展了木质素降解制备酚类平台化合物的工艺技术体系研究。其中，甲醇溶剂、ZnCl2催化剂作用下，在优化的工况下获得的单环酚类化合物收率可达38%以上，其中愈创木酚的收率最高可达17.5%。（2）以愈创木酚、苯酚等模型化合物评价了SiO2-ZrO2、HZSM-5、γ-Al2O3等固体酸负载的Ni基催化剂，优选出的Ni/SiO2-ZrO2催化剂在苯酚、愈创木酚的加氢脱氧反应中展示了优异的催化活性与稳定性。（3）在模型化合物优选的催化剂与工况下，木质素降解的酚类混合物经加氢脱氧成功制备了碳氢化合物燃料产品，碳氢化合物的总得率可以达到62.81%，其中环烷烃得率为54.99%，烷基取代苯的碳氢化合物得率为7.82%。（4）开展了酚类化合物两步加氢转换制备烃类产物的工艺技术研究。在较低温度下，将酚类化合物转化为饱和醇，再进行后续的HDO反应，避免了高温下酚类化合物HDO过程中容易引起催化剂的积碳失活。本项目已在国内外Bioresource Technology、Applied Energy、Energy、催化学报等专业期刊上发表研究论文11篇，其中SCI论文9篇，EI论文1篇；授权发明专利1项，申请发明专利1项，培养博士研究生1名，硕士研究生2名。