本發(fā)明涉及一種選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對化石能源的需求越來越大，煤炭占一次能源中30％的份額，用于全球40％以上的電力生產(chǎn)。由于化石能源的大規(guī)模使用，使環(huán)境遭受了嚴(yán)重的污染，急需找到一種可再生資源來替代化石能源生產(chǎn)化學(xué)品。
生物質(zhì)作為一種可持續(xù)發(fā)展能源，來源廣泛，價(jià)格低廉。國內(nèi)外大多數(shù)研究是在不做任何處理的和催化劑的作用下，通過使生物質(zhì)慢速熱解，產(chǎn)生的熱解氣體經(jīng)冷凝后得到木醋原液。木醋原液對人、畜無害，對環(huán)境友好，將木醋原液進(jìn)一步加工成綠色產(chǎn)品如滅菌劑、植物生長促進(jìn)劑、葉面肥、殺蟲劑、除草劑、防腐劑等，能被廣泛利用到農(nóng)林畜牧業(yè)、化工業(yè)、食品加工業(yè)與醫(yī)藥衛(wèi)生業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
人們在對木醋原液的進(jìn)一步加工利用時(shí)發(fā)現(xiàn)，木醋原液中的有效化學(xué)成分相對復(fù)雜且不易于分離，導(dǎo)致木醋原液的利用率降低。同時(shí)木醋原液中含有的高價(jià)值化學(xué)品如酮類化學(xué)品的含量較低，分離難度大，不易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法。
本發(fā)明提供了一種選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法，具有這樣的特征，包括：步驟一，將Fe(NO3)3水溶液和ZrO(NO3)2水溶液混合攪拌后加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，過濾后得到沉淀物，將沉淀物在一定條件下煅燒成粉狀，冷卻后將沉淀物在無任何粘結(jié)劑下造粒成直徑為200～900μm的顆粒狀的沉淀物，該顆粒狀的沉淀物為催化劑；步驟二，取一定體積的木醋原液，加入陽離子交換樹脂在1～8℃下保存12～36h，過濾，得到與離子交換后的木醋液；步驟三，將催化劑放入到固定床反應(yīng)器中，以一定的速率加熱至200～450℃并恒溫1～2h；步驟四，將木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例混合，以2～4mL/h的速率注入固定床反應(yīng)器中，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率導(dǎo)出，將導(dǎo)出的氣體冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟一中，混合攪拌的時(shí)間為30～120s。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟一中，煅燒的條件是在空氣氛圍中煅燒，煅燒溫度為400～600℃，煅燒時(shí)間為1～3h。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，所述木醋原液為沒有經(jīng)過精制、提純的木醋原液。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，所述木醋原液的體積為5～10mL，陽離子交換樹脂的加入量為2～4g。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，熱解反應(yīng)器的加熱速率為5～10℃/min。
在本發(fā)明提供的選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟四中，催化反應(yīng)的時(shí)間為2～4h，所述載氣為惰性氣體或者氮?dú)狻?/p>
發(fā)明的作用與效果
根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法，因?yàn)椴捎肸rO2·FeOx作為催化劑，選擇性的將木醋液中大分子物質(zhì)和部分小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂族酮，提高了木醋液中高價(jià)值化學(xué)品的含量，同時(shí)在轉(zhuǎn)換的過程中沒有增加額外的溫室氣體，對環(huán)境友好，具有巨大的利用潛力。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中催化反應(yīng)的裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明選擇性催化木醋液轉(zhuǎn)化為酮類化學(xué)品的方法作具體闡述。
如圖1所示，進(jìn)行催化反應(yīng)的裝置10包括固定床反應(yīng)器1、加熱器2、注射泵3、載氣瓶4、流量控制器5、冰水混合槽6、收集瓶7以及氣包8。
固定床反應(yīng)器1提供木醋液與催化劑反應(yīng)的場所。
加熱器2對固定床反應(yīng)器1進(jìn)行加熱。
注射泵3與固定床反應(yīng)器連接，控制木醋液與去離子水注入速率。
載氣瓶4通過流量控制器5與固定床反應(yīng)器1連接，提供載氣。
冰水混合槽6與固定反應(yīng)器1連接，提供低溫環(huán)境，對固定反應(yīng)器1中導(dǎo)出的氣體進(jìn)行冷凝。
收集瓶7設(shè)置在冰水混合槽中，收集富含酮類化學(xué)品的冷凝液。
氣包8與收集瓶7連接，收集固定反應(yīng)器1產(chǎn)生的不凝性氣體。
實(shí)施例一
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為2mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為4.5℃/s，加熱至450℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為4.5g，熱解時(shí)間為60s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為30s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為400℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為200μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為5mL，陽離子交換樹脂的量為2g，保存溫度為1℃，保存時(shí)間為12h，在保存過程中，每隔30min震蕩30s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為12.5℃/min，升溫至200℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:1，注入速率為2mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為2h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為10cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量18.8％，羧酸含量8.3％，小分子化合物含量為10.5％，大分子化合物的含量為7.8％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.3％，羧酸含量為8.6％，小分子化合物含量為16.0％，大分子化合物含量為45.1％。脂族酮的含量提升了4.37倍。
實(shí)施例二
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為3mm，保存時(shí)間為10h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.75g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為1h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為4.5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為12.5℃/min，升溫至325℃恒溫1h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:2，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量23.4％，羧酸含量12.5％，小分子化合物含量為8.6％，大分子化合物的含量為12.2％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為3.6％，羧酸含量為9.4％，小分子化合物含量為14.6％，大分子化合物含量為56.1％。脂族酮的含量提升了6.50倍。
實(shí)施例三
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為4mm，保存時(shí)間為14h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為8.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為15g，熱解時(shí)間為200s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為120s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為600℃，煅燒時(shí)間為3h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為900μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為10mL，陽離子交換樹脂的量為4g，保存溫度為8℃，保存時(shí)間為36h，在保存過程中，每隔60min震蕩120s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為20℃/min，升溫至450℃恒溫2h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為4mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為4h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為20cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量32.8％，羧酸含量6.6％，小分子化合物含量為7.2％，大分子化合物的含量為15.6％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.5％，羧酸含量為7.2％，小分子化合物含量為12.1％，大分子化合物含量為60.5％。脂族酮的含量提升了7.29倍。
實(shí)施例四
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為5mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量41.3％，羧酸含量4.9％，小分子化合物含量為6.4％，大分子化合物的含量為16.7％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.8％，羧酸含量為6.5％，小分子化合物含量為10.8％，大分子化合物含量為65.3％。脂族酮的含量提升了8.60倍。
實(shí)施例五
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為5mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量49.3％，羧酸含量5.5％，小分子化合物含量為5.5％，大分子化合物的含量為18.1％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為5.3％，羧酸含量為5.1％，小分子化合物含量為9.3％，大分子化合物含量為65.3％。脂族酮的含量提升了9.30倍。
實(shí)施例六
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為7mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量51.2％，羧酸含量4.9％，小分子化合物含量為6.4％，大分子化合物的含量為19.9％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.9％，羧酸含量為4.5％，小分子化合物含量為8.7％，大分子化合物含量為67.3％。脂族酮的含量提升了10.45倍。
實(shí)施例七
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為8mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量52.3％，羧酸含量4.8％，小分子化合物含量為5.5％，大分子化合物的含量為19.5％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.6％，羧酸含量為4.1％，小分子化合物含量為7.5％，大分子化合物含量為68.6％。脂族酮的含量提升了11.37倍。
實(shí)施例八
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為9mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量53.3％，羧酸含量4.8％，小分子化合物含量為4.3％，大分子化合物的含量為18.7％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.4％，羧酸含量為3.8％，小分子化合物含量為6.6％，大分子化合物含量為65.5％。脂族酮的含量提升了12.11倍。
實(shí)施例九
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為10mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:5，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量54.1％，羧酸含量3.5％，小分子化合物含量為3.1％，大分子化合物的含量為16.9％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.3％，羧酸含量為4.8％，小分子化合物含量為7.5％，大分子化合物含量為58.3％。脂族酮的含量提升了12.58倍。
實(shí)施例十
步驟一，將能熱解產(chǎn)生木醋液的木質(zhì)生物質(zhì)粉碎成粒徑為2～10mm的顆粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本實(shí)施例中采用的木質(zhì)生物質(zhì)是杉木屑，粉碎粒徑為10mm，保存時(shí)間為12h。
步驟二，將熱解反應(yīng)器以4.5～8.5℃/s的加熱速率加熱至450～500℃后密封。在本實(shí)施例中，加熱速率為6.5℃/s，加熱至475℃后密封。
步驟三，取粉碎后的杉木屑顆粒4.5～15g放入熱解反應(yīng)器中，熱解60～200s后取出，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)的氣體導(dǎo)出冷凝成液體并收集，得到木醋原液。在本實(shí)施例中，杉木屑顆粒的加入量為9.5g，熱解時(shí)間為130s。
步驟四，將Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分別配成水溶液后放入試管中混合攪拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本實(shí)施例中，混合攪拌時(shí)間為75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能確定，只可以確定是氧化鐵但不確定具體化學(xué)式。
步驟五，將沉淀物ZrO2·FeOx置于空氣氛圍中，在400～600℃下煅燒1～3h成粉狀，冷卻至室溫后，在無任何粘結(jié)劑下將粉狀的沉淀物造粒。在本實(shí)施例中，煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為2h。
步驟六，將造粒后的沉淀物壓碎并篩分出直徑為200～900μm的顆粒作為催化劑。在本實(shí)施例中，篩分出的催化劑顆粒直徑為550μm。
步驟七，取步驟三得到的木醋原液5～10mL放入反應(yīng)器中，加入2～4g的陽離子交換樹脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存過程中，每隔30～60min震蕩30～120s。之后過濾得到交換后的木醋液。在本實(shí)施中，木醋原液的量為7.5mL，陽離子交換樹脂的量為3g，保存溫度為5℃，保存時(shí)間為24h，在保存過程中，每隔45min震蕩75s。
步驟八，將步驟六得到的催化劑放入固定床反應(yīng)器中，對固定床反應(yīng)器以5～20℃/min的加熱速率升溫至200～450℃，并恒溫1～2h。在本實(shí)施例中，加熱速率為13℃/min，升溫至325℃恒溫1.5h。
步驟九，將步驟七得到的木醋液與去離子水按質(zhì)量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反應(yīng)器中。在本實(shí)施例中，木醋液與去離子水的質(zhì)量比為1:10，注入速率為3mL/h。
步驟十，木醋液在催化劑的作用下進(jìn)行催化反應(yīng)2～4h，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體通過載氣以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)的時(shí)間為3h，載氣為氦氣，引入氣體的速率為15cm3/min。
步驟十一，對收集器中的氣體進(jìn)行冷凝，得到富含酮類化學(xué)品的冷凝液，不凝性的氣體通過氣包收集。
對得到的冷凝液進(jìn)行測定，其中脂族酮含量55.0％，羧酸含量1.2％，小分子化合物含量為2.7％，大分子化合物的含量為14.2％。未經(jīng)催化的木醋原液中脂族酮的含量為4.2％，羧酸含量為2.4％，小分子化合物含量為6.1％，大分子化合物含量為51.3％。脂族酮的含量提升了13.09倍。
實(shí)施例的作用與效果
根據(jù)上述的實(shí)施例，因?yàn)椴捎肸rO2·FeOx催化劑，該催化劑選擇性的將木醋液中的大分子物質(zhì)和部分小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂族酮，提高了酮類化學(xué)品在木醋液中的含量。而且在整個(gè)轉(zhuǎn)化過程中沒有另外產(chǎn)生溫室氣體，對環(huán)境友好，具有巨大的利用潛力。同時(shí)該方法也提供了一種替代化石能源生產(chǎn)有用化學(xué)品的方法。
上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。