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的木質素一步法高效催化轉化工藝——木質素提取芳烴技術目前已完成實驗室全部工作,轉入中試和成果轉化階段。實驗表明,采用該技術可從3噸木質素原料中提取近1噸芳烴。造紙工業副產的大量“用之困難,棄之污染”的木質素,可望變廢為寶。
“我們以堿木質素為原料,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,液體產物通過連續精餾實現精制與分離,這就是木質素提取芳烴技術的工藝原理。”李永丹教授介紹說。
現有的木質素催化煉制過程多是把木質素氣化,通過費托、甲醇等合成工藝合成液體產物,能耗高、效率低,且產生焦油等廢料。李永丹教授帶領科研團隊獨辟蹊徑,將木質素提取芳烴技術作為研究方向。實驗過程中他們發現,只有木質素的長鏈分解為個體單位時,芳香烴等才能成為可持續供應的有用化學品的基礎成分,從而達到提取芳烴的目的。但木質素的分子結構很穩定,極難分解為有價值的亞單位,尤其是要以一種節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素過程中效用不凡,除了能產生芳香烴,還產生長鏈醇類、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同促進原理,不需要酸性環境,只需超臨界乙醇溶劑就能“一步反應”將木質素解聚,進一步簡化了制備的條件和步驟。
此外,一步法高效催化轉化木質素技術的液體產物總收率高達1.64g/g木質素,這為創新成果轉化為現實生產力提供了可能。如今,研發團隊采用山東一紙業公司的副產木質素為原料,1200元/噸的木質素經過一步法催化轉化工藝,液體產物收率達到1530毫克/克木質素,1噸木質素的總產值高達5.14萬元。
天津市科委主任趙海山對木質素提取芳烴工藝給予了高度評價。他認為,李永丹研發團隊利用木質素這一可再生生物質作為原料生產燃料或化學品,掌握了生物煉制的一項關鍵技術,對減少環境污染和能源消耗具有重要意義。
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