Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Reductive fractionation of larch in a supercritical ethanol medium in the presence of bifunctional Ru/C catalyst and hydrogen donors

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.18412/1816-0387-2020-2-127-139

Ключевые слова: Ru/С, larch, reductive fractionation, Supercritical ethanol, hydrogen, formic acid, catalyst, древесина лиственницы, восстановительное фракционирование, сверхкритический этанол, водород, муравьиная кислота, катализатор

Аннотация: Лигнин является крупнотоннажным отходом гидролизной и целлюлозно-бумажной промышленности. Для решения проблемы его использования разрабатываются подходы к комплексной переработке древесной биомассы, основанные на ее предварительном каталитическом фракционировании на основные компоненты с последующим получением из них целевых продуктов. В работе впервые проведено исследование процесса восстановительного каталитического фракционирования древесины лиственницы в присутствии бифункционального катализатора 3%Ru/С, содержащего кислотные группы, в среде сверхкритического этанола. Цель работы - установить влияние катализатора и природы донора водорода (этанол, H2, муравьиная кислота) на выходы и состав продуктов. Показано, что гемицеллюлозы древесины эффективно (около 95 мас.%) деполимеризуются в этаноле при 250 °С. Использование водорода в присутствии катализатора позволяет увеличить конверсию лигнина до 61 мас.% при сохранении 47 мас.% целлюлозы в твердом остатке. Максимальная конверсия лигнина 67 мас.% достигнута в присутствии муравьиной кислоты, однако в этих условиях происходит нежелательная деполимеризация целлюлозы (конверсия 66 мас.%). Основными мономерными продуктами превращения лигнина на катализаторе являются пропенилгваякол и пропилгваякол. В жидких продуктах, полученных с этанолом и муравьиной кислотой в качестве восстановителей, содержание пропенилгваякола достигает 36 и 33 отн.% соответственно. В продуктах, полученных с применением водорода, содержание пропилгваякола увеличивается до 33 отн.% в присутствии катализатора. Lignin is a bulky waste of the hydrolysis and paper-pulp industry. To solve the problem of its utilization, approaches to deep processing of wood biomass are being developed; they are based on a preliminary catalytic fractionation of wood biomass into main components, which are processed into target products. For the first time, the reductive catalytic fractionation of larch was studied in a supercritical ethanol medium in the presence of 3%Ru/С bifunctional catalyst containing acid groups. The goal of the study was to reveal the effect of the catalyst and features of a hydrogen donor (ethanol, H2, formic acid) on the yields and composition of the products. It was shown that wood hemicelluloses efficiently (ca. 95 wt.%) depolymerize to ethanol at 250 °С. The use of hydrogen in the presence of the catalyst makes it possible to increase the conversion of lignin to 61 wt.% with retaining 47 wt.% cellulose in a solid residue. The maximum conversion of lignin equal to 67 wt.% was obtained in the presence of formic acid; however, the indicated conditions lead to undesirable depolymerization of cellulose (the conversion of 66 wt.%). The main monomeric products of lignin conversion on the catalyst are propenylguaiacol and propylguaiacol. In the liquid products obtained with ethanol and formic acid as the reductants, the content of propenylguaiacol reaches 36 and 33 rel.%, respectively. In the products obtained with hydrogen, the content of propylguaiacol increases to 33 rel.% in the presence of the catalyst.

Журнал: Катализ в промышленности

Выпуск журнала: Т. 20, № 2

Номера страниц: 127-139

ISSN журнала: 18160387

Место издания: Москва

Издатель: Сибирское отделение РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, ООО "Калвис"

• Таран О.П. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Шарыпов В.И. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Барышников С.В. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Береговцова Н.Г. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Мирошникова А.В. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Казаченко А.С. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Сычев В.В. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Кузнецов Б.Н. (Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)