Разработка научных основ получения компонентов жидких топлив методом гидропереработки щелочного технического лигнина

Проведено исследование соотношения субстрат/катализатор. Исследование проводилось при оптимальных условиях, установленных на предыдущем этапе исследований: температура 300°С, время процесса 1 ч, начальное давление водорода 1 МПа, количество субстрата 0,1 г (для чистого лигнина), 1 г (для опилок), pH = 7. Исследованы различные соотношения субстрат/катализатор (q) 185 моль/моль, 327 моль/моль, 339 моль/моль, 441 моль/моль, 574 моль/моль, 808 моль/моль. По результатам экспериментов оптимальным соотношением субстрат/катализатор является q = 808 моль/моль и 327 моль/моль. При этом достигается максимальная селективность по фенолам, являющимся основным продуктом. При q = 339 моль/моль селективность снижается значительно. Из выбранных оптимальных соотношений наилучшим является q = 808 моль/моль, потому экономически более выгодно наименьшее количество катализатора. Проанализирован состав продуктов жидкой фазы реакции гидрогенолиза, проведенной в оптимальных условиях. Для начала состав продуктов жидкой фазы был проанализирован на примере модельного соединения лигнина – анизола. Основными продуктами являлись фенол, бензол, циклогексан, толуол, ксилол, ксиленол. По результатам исследований было выявлено, что максимальный выход достигается по циклогексану. Фенолы составляют в общей смеси не более 5%. При использовании лигнина в качестве субстрата наблюдалась противоположная картина: максимальный выход достигался по фенолам. Газообразные продукты были проанализированы на хроматографе «Кристаллюкс4000М». Газ собирался в конце реакции в емкость для газа. Были найдены углеводороды С1-С4, СО₂ и СО. Исследованы данные о возможных путях протекания реакции гидрогенолиза на основе продуктов реакции. Основными продуктами являлись фенол, бензол, циклогексан, толуол, ксилол, ксиленол. Все вещества имеют схожую структуру. На основании проведенных исследований определено, что изучение механизма расщепления лигнина на основе модельного содинения - анизола - не позволяет провести достоверную оценку путей образования основных продуктов реакции, так как при одинаковых условиях различные продукты имеют различный выход. На основании проведенных работ по проекту подобран материал, который был включен в 2017 г. в учебное пособие «Химические аспекты синтеза биотоплив».