本發(fā)明涉及一種利用磁性離子液體定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的方法，屬于生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著全球不可再生能源資源的日益枯竭，化石能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞和利用過(guò)程中產(chǎn)生大量的溫室氣體二氧化碳等問(wèn)題的日趨突出，迫切要求尋找替代能源及開(kāi)發(fā)高效節(jié)能技術(shù)。生物質(zhì)主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素交錯(cuò)連接而成的復(fù)雜化合物，資源含量豐富，作為一種可再生、產(chǎn)能高、含污染物質(zhì)少的含碳資源，可逐步替代部分化石燃料，對(duì)緩解能源危機(jī)及減少環(huán)境污染有重要意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了大量生物質(zhì)裂解熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、裂解機(jī)理、裂解反應(yīng)器等方面的研究工作。例如，大量研究表明存在過(guò)渡金屬鹽、金屬氧化物、堿金屬鹽等作為催化劑時(shí)對(duì)催化裂解生物質(zhì)裂解溫度、產(chǎn)物組成分布、抑制聚合等都有顯著影響；生物質(zhì)的粒徑越小越有利于其裂解轉(zhuǎn)化；含水量的增加會(huì)導(dǎo)致生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率下降。生物質(zhì)熱裂解技術(shù)轉(zhuǎn)化速率快，可利用低能耗獲得具有較高熱值的燃料氣、燃料油或高附加值的化工原料，是能滿(mǎn)足我國(guó)發(fā)展需求的生物質(zhì)再生利用的前景性技術(shù)。目前，生物質(zhì)的熱裂解過(guò)程及裂解產(chǎn)物的演化復(fù)雜多變，生物質(zhì)資源再生利用效率非常低，若能根據(jù)裂解產(chǎn)物的性質(zhì)和價(jià)值，有選擇性的進(jìn)行催化熱裂解，控制其裂解生成具有高利用價(jià)值的燃料或化工原料，提高生物質(zhì)資源的利用率，這對(duì)生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用將具有重大意義。專(zhuān)利申請(qǐng)《一種纖維類(lèi)生物質(zhì)定向熱降解的方法》（公開(kāi)號(hào)：CN101787006A）介紹了將纖維類(lèi)生物質(zhì)粉碎后，加入一定濃度的定向熱降解催化劑預(yù)處理，攪拌、過(guò)濾，并用去離子水洗滌，在80～120℃溫度下干燥，在250～600℃范圍內(nèi)進(jìn)行快速裂解，能得到高含量的糠醛，左旋葡烯糖和左旋葡聚糖等。但該方法操作過(guò)程繁瑣、適用范圍小以及難以靈活控制裂解產(chǎn)物的種類(lèi)。專(zhuān)利申請(qǐng)《一種用于生物質(zhì)加氫液化的過(guò)渡金屬離子液體催化劑》（公開(kāi)號(hào)：CN102407161A）提供了一種用于生物質(zhì)加氫液化的過(guò)渡金屬離子液體催化劑，該催化劑充分利用了離子液體系的強(qiáng)溶解性、不揮發(fā)、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地促進(jìn)生物質(zhì)的加氫轉(zhuǎn)化，提高液相產(chǎn)物收率。但該復(fù)合型催化劑難以回收重利用，并且生物質(zhì)加氫轉(zhuǎn)化的液相產(chǎn)物依然復(fù)雜不可控。磁性離子液體是一種新型具有磁性的綠色溶劑，除了具有傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的優(yōu)點(diǎn)，還有許多獨(dú)特的性能，如熱穩(wěn)定性良好，呈現(xiàn)較寬的液態(tài)可操作范圍，蒸汽壓低，不揮發(fā)，不易燃易爆，具有良好的導(dǎo)電性和溶解性等。磁性離子液體一般是由不對(duì)稱(chēng)的有機(jī)陽(yáng)離子和含磁性過(guò)渡金屬元素的陰離子組成，具有強(qiáng)極性，對(duì)有機(jī)或無(wú)機(jī)材料具有良好的溶解性。在分離方面，磁性離子液體可通過(guò)外加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)快速分離和回收利用，避免了使用精餾、萃取等傳統(tǒng)方法而造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問(wèn)題；在催化方面，磁性離子液體一般都含有過(guò)渡金屬元素，因而可以專(zhuān)門(mén)針對(duì)某些反應(yīng)體系，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出具有良好金屬催化效果的催化體系，又可通過(guò)外加磁場(chǎng)對(duì)催化體系進(jìn)行控制，使反應(yīng)體系能夠達(dá)到最佳的效果；在傳質(zhì)傳熱方面，良好的熱穩(wěn)定性、分散性以及磁可控性，使得磁性離子液體成為新型的綠色磁性介質(zhì)，通過(guò)磁場(chǎng)控制，可以使磁性離子液體在反應(yīng)設(shè)備中均勻的分布和自由的移動(dòng)，達(dá)到良好的傳質(zhì)傳熱效果。本發(fā)明由此提出了一種利用磁性離子液體定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的方法，能夠調(diào)控生物質(zhì)的熱裂解過(guò)程，大大提高了生物質(zhì)資源的利用效率，并且對(duì)環(huán)境友好、操作工程簡(jiǎn)單，對(duì)生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種利用磁性離子液體定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的方法，這種方法利用磁性離子液體可同時(shí)作為熱裂解生物質(zhì)過(guò)程中的熱媒介質(zhì)、溶劑、催化劑的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)控溫度以及磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向進(jìn)而控制磁性離子液體的行為和活性狀態(tài)，定向調(diào)控生物質(zhì)催化熱裂解的過(guò)程，使得生物質(zhì)在不同溫度條件下能夠有選擇性的催化熱裂解，在相應(yīng)溫度下檢測(cè)裂解產(chǎn)物，確定調(diào)控條件進(jìn)行定向催化裂解生物質(zhì)，收集具有高附加值的燃料和化工原料等目標(biāo)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的資源化利用，為清潔能源的開(kāi)發(fā)提供方向，緩解能源危機(jī)。本發(fā)明所述磁性離子液體為：咪唑類(lèi)磁性離子液體[Cnmim]ABx、吡啶類(lèi)磁性離子液體[CnPy]ABx、吡咯類(lèi)磁性離子液體[CnmP]ABx、季銨類(lèi)磁性離子液體[NCn]ABx、季磷類(lèi)磁性離子液體[PCn]ABx中的一種或幾種，其中A為Fe、Eu、Dy、Ni、Co、Mn或Pd；B為Cl、Br或羰基；P為磷；N為氮；Cn為烷基；n為2～14。本發(fā)明所述磁性離子液體為：可以是單獨(dú)的某種磁性離子液體或附加某種（或多種）添加劑形成的催化體系；也可以是多種磁性離子液體或附加某種（或多種）添加劑形成的催化體系；其中添加劑：可以是鹽酸等酸性物質(zhì)；NaCl、MgCl2、KCl、CaCl2等堿金屬類(lèi)物質(zhì)；CuCl2、ZnCl2、MnCl2、PdCl2等過(guò)渡金屬類(lèi)物質(zhì)；LaCl3、CeCl3等稀土金屬類(lèi)物質(zhì)。本發(fā)明所述生物質(zhì)為：含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等的農(nóng)作物秸稈、木材、農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)。所述裂解反應(yīng)中磁性離子液體與生物質(zhì)的質(zhì)量比為5:1～10:1，添加劑與生物質(zhì)的質(zhì)量比為0.5:1～1:1。本發(fā)明中所述可控磁場(chǎng)為：可以是利用直流電源產(chǎn)生的強(qiáng)度為1～30T的恒定磁場(chǎng)；可以是利用交變電流電源產(chǎn)生的強(qiáng)度為0～30T，周期為1～10min的交變磁場(chǎng)；可以是利用脈沖電流電源產(chǎn)生的強(qiáng)度為0～30T，脈沖寬度tw為1～5min，脈沖周期T為6～15min的脈沖磁場(chǎng)；也可以是以上多種不同類(lèi)型的磁場(chǎng)混合聯(lián)用。本發(fā)明方法在0℃～400℃下實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明另一目的是提供一種利用磁性離子液體定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的反應(yīng)裝置，該裝置包括磁場(chǎng)發(fā)生器1、反應(yīng)器2、加熱器3、產(chǎn)物收集裝置4、溫度控制器5、光滑斜面梯6、磁性離子液體收集裝置7、揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8、氣體收集裝置9、冷凝裝置10、原料入口11。其中原料入口11設(shè)置在反應(yīng)器2上端，反應(yīng)器2內(nèi)設(shè)置有加熱器3和光滑斜面梯6，光滑斜面梯6與磁性離子液體收集裝置7連通，產(chǎn)物收集裝置4和磁性離子液體收集裝置7分別與反應(yīng)器2連接，反應(yīng)器2通過(guò)冷凝裝置10與揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8連接，揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8與氣體收集裝置9連通，溫度控制器5設(shè)置在反應(yīng)器2上并與加熱器3連接并按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行溫度控制，可移動(dòng)的磁場(chǎng)發(fā)生器1設(shè)置在反應(yīng)器2周?chē)纬煽筛采w反應(yīng)器2的磁場(chǎng)工作區(qū)域，產(chǎn)物收集裝置4和磁性離子液體收集裝置7與反應(yīng)器2連接處分別設(shè)置有閥門(mén)。本發(fā)明反應(yīng)裝置適用溫度為0℃～400℃，運(yùn)行方式依據(jù)處理要求而定，為連續(xù)式或間歇式。在裂解生物質(zhì)時(shí)，使生物質(zhì)和磁性離子液體混合于反應(yīng)器中，作為強(qiáng)極性物質(zhì)的磁性離子液體可以消弱和破壞生物質(zhì)分子間和分子內(nèi)的氫鍵，使得其聚合結(jié)構(gòu)被破壞，分子鏈斷開(kāi)，大大促進(jìn)了生物質(zhì)在磁性離子液體中的溶解性；磁性離子液體中的磁性過(guò)渡金屬離子可作為高效的催化劑，在磁場(chǎng)的控制下，可以很好的與生物質(zhì)分子接觸，并在各溫度區(qū)間內(nèi)有選擇性的定向催化生物質(zhì)分子間及分子內(nèi)的各類(lèi)化學(xué)鍵，使其斷裂或重排，大大提高了生物質(zhì)的熱裂解效率和大幅度的降低生物質(zhì)裂解所需的反應(yīng)溫度；由于過(guò)渡金屬元素的存在，磁性離子液體熱穩(wěn)定良好，還可作為熱媒介質(zhì)而擁有良好的傳質(zhì)傳熱效果，能夠快速穩(wěn)定的加熱生物質(zhì)，在生物質(zhì)裂解過(guò)程中發(fā)揮著巨大的作用。添加劑的使用，能夠有效的促進(jìn)磁性離子液體的催化活性和生物質(zhì)在磁性離子液體中的溶解能力，并對(duì)生物質(zhì)裂解過(guò)程中的溫度、產(chǎn)物組成分布等都有顯著影響。在裂解生物質(zhì)的過(guò)程中，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生器來(lái)調(diào)控磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，使得磁性離子液體能夠在反應(yīng)體系中自由移動(dòng)，這種特征能影響反應(yīng)器中混合液體的表面張力、液體中各組分的分壓、生物質(zhì)在混合液體中的溶解度、反應(yīng)體系內(nèi)的傳質(zhì)傳熱過(guò)程，同時(shí)還能攜帶生物質(zhì)及裂解產(chǎn)物移動(dòng)，使其分布均勻，保證磁性離子液體與其最大程度上接觸，促進(jìn)生物質(zhì)催化裂解反應(yīng)或裂解產(chǎn)物二次反應(yīng)的進(jìn)行。待反應(yīng)結(jié)束后，控制磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度大小，可實(shí)現(xiàn)磁性離子液體與反應(yīng)產(chǎn)物之間的分離，可達(dá)到磁性離子液體回收利用、節(jié)能減排等多重目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果如下：（1）本發(fā)明方法通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)、溫度、磁性離子液體種類(lèi)及添加劑種類(lèi)等條件使磁性離子液體在不同溫度段下有選擇性的定向催化生物質(zhì)熱裂解的過(guò)程，可以大幅度降低生物質(zhì)的裂解溫度以及提高生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高熱值、高附加值目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，克服了生物質(zhì)資源利效率低、生物質(zhì)熱裂解過(guò)程和裂解產(chǎn)物復(fù)雜不可控的技術(shù)難題；（2）本發(fā)明中使用的磁性離子液體性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性高、熱穩(wěn)定性良好、溶解能力強(qiáng)，具有良好的分散性、傳熱性以及磁可控性，可同時(shí)作為熱媒介質(zhì)、溶劑和催化劑應(yīng)用于定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的過(guò)程中，并且可通過(guò)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控及分離回收重利用，回收率可達(dá)到80%以上，克服了一般液相催化劑利用效率低、難以分離回收重復(fù)利用、排放污染環(huán)境等缺點(diǎn)，使得該方法成為一種高效裂解生物質(zhì)的新技術(shù)；（3）本發(fā)明中利用磁性離子液體定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的方法，是一種新型的節(jié)能、環(huán)保、操作簡(jiǎn)便、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的方法，可以推廣到更多的領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。例如可應(yīng)用于石油的精化裂解、塑料的催化降解、納米聚合物的合成以及其它一些催化反應(yīng)體系。附圖說(shuō)明圖1是利用磁性離子液體定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：1-磁場(chǎng)發(fā)生器；2-反應(yīng)器；3-加熱器；4-產(chǎn)物收集裝置；5-溫度控制器；6-光滑斜面梯；7-磁性離子液體收集裝置；8-揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置；9-氣體收集裝置；10-冷凝裝置；11-原料入口。圖2是交變磁場(chǎng)的周期信號(hào)示意圖；圖3是脈沖磁場(chǎng)的周期矩形脈沖信號(hào)示意圖；圖4是交變磁場(chǎng)的周期信號(hào)示意圖；圖5是脈沖磁場(chǎng)的周期矩形脈沖信號(hào)示意圖；圖6是交變磁場(chǎng)的周期信號(hào)示意圖；圖7是不同溫度下定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)木屑熱裂解氣體產(chǎn)物組成。具體實(shí)施方式下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。實(shí)施例1：磁性離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氯化鐵鹽（[bmim]FeCl4）定向調(diào)控液相催化纖維素?zé)崃呀夥椒ǎ唧w操作如下：（1）磁性離子液體的制備，參考文獻(xiàn)《Discoveryofamagneticionicliquid[bmim]FeCl4》中方法制備[bmim]FeCl4待用；（2）采用如圖1所示的裝置，并采用步驟（1）制得的磁性離子液體[bmim]FeCl4進(jìn)行定向調(diào)控液相催化纖維素?zé)崃呀?，將磁性離子液體與纖維素混合通過(guò)原料入口11置于反應(yīng)器2中，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生器1外加磁場(chǎng)并在不同溫度下（溫度控制器5控制加熱器3加熱）進(jìn)行定向調(diào)控液相催化熱裂解；反應(yīng)完成后，打開(kāi)反應(yīng)器2與磁性離子液體收集裝置7連接的閥門(mén)，通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)使磁性離子液體在磁場(chǎng)力的作用下經(jīng)過(guò)光滑斜面梯6流入磁性離子液體收集裝置7中，進(jìn)行分離回收，回收率可達(dá)91%；液態(tài)和固態(tài)裂解產(chǎn)物可收集于產(chǎn)物收集裝置4中；通過(guò)冷凝裝置10可將揮發(fā)性裂解產(chǎn)物收集于揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8中；裂解產(chǎn)生的氣體可收集于氣體收集裝置9中。具體操作、調(diào)控過(guò)程如下：按磁性離子液體與纖維素的質(zhì)量比為6:1的比例稱(chēng)取磁性離子液體和纖維素粉末置于反應(yīng)器2中充分混合，在水平方向上通過(guò)直流電源控制線圈施加強(qiáng)度為3T的恒定磁場(chǎng)，使得磁性離子液體在水平方向上朝磁場(chǎng)方向規(guī)則取向排列，以一種穩(wěn)定、規(guī)則的形態(tài)接觸纖維素，并且通過(guò)調(diào)控溫度，進(jìn)行液相催化熱裂解反應(yīng)2h。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為120℃時(shí)，經(jīng)磁性離子液體的催化作用，纖維素中的葡萄糖單體發(fā)生裂解，生成大量小分子化合物，主要為2-乙基己醇、2-糠醇、3-戊醇等醇類(lèi)物質(zhì)；其中纖維素分子經(jīng)脫水反應(yīng)生成鏈狀葡萄糖和環(huán)狀葡萄糖，鏈狀葡萄糖具有醛基和羥基，在催化作用下，其長(zhǎng)鍵斷裂，發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)生成2-乙基己醇；而環(huán)狀六元吡喃葡萄糖發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)生成五元呋喃果糖，五元呋喃果糖再次脫水生成2-糠醇；鏈狀葡萄糖醛基被還原變成長(zhǎng)鏈醇，然后脫水?dāng)嗔咽ヒ粋€(gè)碳變成3-戊醇。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為170℃時(shí)，纖維素主要裂解為5-甲基糠醛、4-羥基丁酸、1,4-丁內(nèi)酯等物質(zhì)；其中5-甲基糠醛是纖維素水解成葡萄糖后脫水及環(huán)內(nèi)重排形成；而由于濃度關(guān)系，5-甲基糠醛會(huì)進(jìn)一步被催化開(kāi)環(huán)裂解為兩個(gè)碳和四個(gè)碳的碎片，形成1,4-丁二醇進(jìn)而氧化形成4-羥基丁酸；同時(shí)5-甲基糠醛也會(huì)進(jìn)一步脫甲基形成糠醛與1,4-丁二醇耦合脫氫形成1,4-丁內(nèi)酯。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為250℃時(shí)，裂解產(chǎn)物主要為4-甲基-2（5H）呋喃酮、3,5-二甲基-2（5H）呋喃酮、3-甲基環(huán)戊二酮、1-乙酰氧基-2-丁酮等酮類(lèi)物質(zhì)；其中4-甲基-2（H）呋喃酮、3,5-二甲基-2（5H）呋喃酮、3-甲基-2（3H）-呋喃酮、均為糠醛被催化氧化后所得的異構(gòu)體；丙酸乙烯酯與小分子酮類(lèi)經(jīng)縮合變?yōu)榄h(huán)形生成3-甲基環(huán)戊二酮；1-乙酰氧基-2-丁酮?jiǎng)t是因?yàn)檫拎潜谎趸搔?吡喃酮，然后裂解開(kāi)環(huán)生成。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為320℃時(shí)，裂解產(chǎn)物主要為己二烯酸、3-甲基-2-環(huán)戊烯酮、2-丁基-1,3-環(huán)戊二酮、2-氧-3-環(huán)戊烯-1-乙醛等物質(zhì)；其中己二烯酸為直鏈葡萄糖醛基氧化成羧基后脫去部分羥基而形成；3-甲基-環(huán)己酮?jiǎng)t為直鏈葡萄糖被氧化成環(huán)而形成；2-丁基-1,3-環(huán)戊二酮為吡喃糖裂解，兩間位羥基脫水，對(duì)位羥基被氧化生成二羥基吡喃酮后開(kāi)環(huán)重組形成；2-氧-3-環(huán)戊烯-1-乙醛是由3-甲基-2-環(huán)戊烯酮脫去甲基后被乙醛基取代生成。在不同溫度段下均會(huì)有CO2生成，隨著溫度升高，纖維素會(huì)生成CO和H2，并且含量隨溫度升高而升高，但是在高溫段下，CO消失，只剩CO2和H2。由上可知，由于磁性離子液體具有良好的溶解能力以及催化活性，可使纖維素在相對(duì)較低溫度下就發(fā)生快速裂解，并且在不同溫度段，磁性離子液體可以有選擇性的催化纖維素?zé)崃呀猓岣吣承┝呀猱a(chǎn)物的產(chǎn)率，控制纖維素的裂解方向，由此可以根據(jù)需要，選擇合適的溫度進(jìn)行調(diào)控纖維素的熱裂解過(guò)程，得到高含量有高附加值的目標(biāo)產(chǎn)物。實(shí)施例2：磁性離子液體二1-丁基-3-甲基咪唑四氯化鎳鹽（[bmim]2NiCl4）定向調(diào)控液相催化木質(zhì)素?zé)崃呀猓?）磁性離子液體的制備，參考文獻(xiàn)《Thermo-solvatochromismofchloro-nickelcomplexesin1-hydroxyalkyl-3-methyl-imidazoliumcationbasedionicliquids》中方法制備[bmim]2NiCl4待用；（2）采用如圖1所示的裝置，并采用磁性離子液體[bmim]2NiCl4和一種添加劑鹽酸（HCl）進(jìn)行定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解，將磁性離子液體、添加劑鹽酸（HCl）與木質(zhì)素混合置于反應(yīng)器2中，施加磁場(chǎng)并在不同溫度下進(jìn)行定向調(diào)控液相催化熱裂解。反應(yīng)完成后，打開(kāi)反應(yīng)器2與磁性離子液體收集裝置7連接的閥門(mén)，通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)使磁性離子液體在磁場(chǎng)力的作用下經(jīng)過(guò)光滑斜面梯6流入磁性離子液體收集裝置7中，進(jìn)行分離回收，回收率可達(dá)88%；添加劑鹽酸（HCl）、液態(tài)和固態(tài)裂解產(chǎn)物可收集于產(chǎn)物收集裝置4中；通過(guò)冷凝裝置10可將揮發(fā)性裂解產(chǎn)物收集于揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8中；裂解產(chǎn)生的氣體可收集于氣體收集裝置9中。具體操作、調(diào)控過(guò)程如下：按磁性離子液體、添加劑鹽酸（HCl）與木質(zhì)素的質(zhì)量比為8:1:1的比例稱(chēng)取磁性離子液體和木質(zhì)素粉末置于反應(yīng)器2中充分混合，在水平方向上施加如圖2所示磁場(chǎng)強(qiáng)度為5T，周期為6min的交變磁場(chǎng)，使得磁性離子液體在水平方向上帶動(dòng)反應(yīng)器中的混合物呈周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)調(diào)控溫度，進(jìn)行催化熱裂解反應(yīng)2h。磁性離子液體的這種周期性運(yùn)動(dòng)，會(huì)促進(jìn)木質(zhì)素在磁性離子液體中充分溶解，使反應(yīng)體系內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程變得快速、均勻，同時(shí)還能最大程度增加磁性離子液體與木質(zhì)素的接觸面積，使得催化效果能夠充分發(fā)揮，促進(jìn)催化裂解反應(yīng)快速進(jìn)行。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為230℃左右時(shí)，復(fù)雜的木質(zhì)素分子被初步催化裂解，苯環(huán)周?chē)B接的長(zhǎng)的碳鏈斷裂，取而代之的是短的化學(xué)鍵連接在苯環(huán)周?chē)纬稍S多相對(duì)較小的小分子物質(zhì)。如與苯環(huán)連接的長(zhǎng)的C-C鏈斷裂，形成了新的苯甲基鍵，并且會(huì)有少量的CO2生成。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為280℃左右時(shí)，初步裂解產(chǎn)物中較大分子量的產(chǎn)物進(jìn)一步被催化裂解生成更小分子量的化合物，主要為鄰甲基苯酚、對(duì)甲基苯酚和對(duì)甲氧基乙基苯等，同時(shí)CO2含量也會(huì)隨溫度緩慢的持續(xù)升高。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為350℃左右時(shí)，磁性離子液體分子運(yùn)動(dòng)更加劇烈，催化活性更高，熱裂解的程度也更加徹底，苯環(huán)周?chē)B接的一些官能團(tuán)消失，取而代之的是揮發(fā)性的烯烴和不飽和C=C鍵等。官能團(tuán)的斷裂和重組同時(shí)在發(fā)生，而且種類(lèi)和強(qiáng)度也發(fā)生了很大的變化。主要生成4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為400℃時(shí)，經(jīng)過(guò)磁性離子液體的選擇性催化作用，可獲得高產(chǎn)率的酚類(lèi)化學(xué)品，主要為甲氧基鄰苯二酚、2,6-二甲氧基苯酚等。由上可知，對(duì)于比纖維素更加穩(wěn)定的木質(zhì)素，磁性離子液體仍然具有良好的溶解能力和催化效果，可使木質(zhì)素在相對(duì)較低溫度下就發(fā)生快速裂解，并且在不同溫度段，磁性離子液體可以選擇性催化木質(zhì)素?zé)崃呀?，提高某些裂解產(chǎn)物的產(chǎn)率，控制木質(zhì)素的裂解方向。其中增加鹽酸（HCl）可以增強(qiáng)混合溶液中的酸度，破壞木質(zhì)素的聚合結(jié)構(gòu)，促進(jìn)木質(zhì)素的溶解，使其更容易發(fā)生裂解。由此可以根據(jù)需要，選擇合適的溫度進(jìn)行調(diào)控木質(zhì)素的熱裂解過(guò)程，得到高含量有高附加值的目標(biāo)產(chǎn)物。實(shí)施例3：磁性離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四羰基鈷鹽（[bmim]Co(CO)4）對(duì)半纖維素定向調(diào)控液相催化熱裂解（1）磁性離子液體的制備，參考文獻(xiàn)《1-Butyl-3-methylimidazoliumcobalttetracarbonyl[bmim][Co(CO)4]:acatalyticallyactiveorganometallicionicliquid》中方法制備[bmim][Co(CO)4待用；（2）采用如圖1所示的裝置，并采用磁性離子液體[bmim][Co(CO)4和一種添加劑KCl進(jìn)行定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解，將磁性離子液體、添加劑與半纖維素混合置于反應(yīng)器2中，施加磁場(chǎng)并在不同溫度下進(jìn)行定向調(diào)控液相催化熱裂解。反應(yīng)完成后，打開(kāi)反應(yīng)器2與磁性離子液體收集裝置7連接的閥門(mén)，通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)使磁性離子液體在磁場(chǎng)力的作用下經(jīng)過(guò)光滑斜面梯6流入磁性離子液體收集裝置7中，進(jìn)行分離回收，回收率可達(dá)84%；添加劑KCl、液態(tài)和固態(tài)裂解產(chǎn)物可收集于產(chǎn)物收集裝置4中；通過(guò)冷凝裝置10可將揮發(fā)性裂解產(chǎn)物收集于揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8中；裂解產(chǎn)生的氣體可收集于氣體收集裝置9中。具體操作、調(diào)控過(guò)程如下：按磁性離子液體、添加劑KCl和半纖維素的質(zhì)量比為10:1:1的比例稱(chēng)取磁性離子液體、KCl和半纖維素粉末置于反應(yīng)器2中充分混合，在豎直方向上向上施加如圖3所示磁場(chǎng)強(qiáng)度為8T，脈沖寬度tw為2min，脈沖周期T為6min的周期性脈沖磁場(chǎng)，使得磁性離子液體帶動(dòng)反應(yīng)器中的混合物在豎直方向上周期性向上涌動(dòng)，然后又通過(guò)自身重力下沉或分散，并且通過(guò)調(diào)控溫度，進(jìn)行液相催化熱裂解反應(yīng)2h。磁性離子液體的這種周期性運(yùn)動(dòng)，會(huì)影響反應(yīng)器中各組分之間的表面張力和各組分的分壓，促進(jìn)半纖維素在磁性離子液體混合液中充分溶解，使反應(yīng)體系內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程變得快速、均勻，同時(shí)還能最大程度增加磁性離子液體、KCl和木質(zhì)素三者之間的接觸面積，使得催化效果能夠充分發(fā)揮，促進(jìn)催化裂解反應(yīng)快速進(jìn)行。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為250℃左右時(shí)，半纖維素經(jīng)磁性離子液體催化作用初步裂解發(fā)生脫水反應(yīng)，側(cè)鏈發(fā)生斷裂，主要生成大量的乙酸；當(dāng)調(diào)控裂解溫度為340℃左右時(shí)，聚糖結(jié)構(gòu)被催化解聚、破裂，初步裂解的產(chǎn)物乙酸會(huì)進(jìn)一步分解減少，生成1-羥基丙酮、1-羥基丁酮、糠醛等小分子物質(zhì)以及CH4、CO、CO2等氣體；當(dāng)調(diào)控裂解溫度為400℃時(shí)，小分子產(chǎn)物比例減少，會(huì)被催化重組，生成大分子環(huán)化物（如環(huán)戊烯酮）和一些芳香化合物（如苯酚、二甲苯等）。其中K+有利于裂變和岐化反應(yīng)，促進(jìn)一次產(chǎn)物乙酸的分解及分子量低的醇基、醛基、酮基化合物的生成。因此，可根據(jù)不同溫度下磁性離子液體和添加劑對(duì)半纖維素液相催化熱裂解的作用規(guī)律，可以根據(jù)需要控制不同溫度、添加劑等條件，調(diào)控半纖維素的熱裂解過(guò)程，得到高含量有高附加值的目標(biāo)產(chǎn)物。實(shí)施例4：磁性離子液體三己基十四烷基磷四氯化鐵鹽（[P(C6)3C14]FeCl4）對(duì)鐵觀音茶梗定向調(diào)控液相催化熱裂解（1）磁性離子液體的制備，參考文獻(xiàn)《Agroupcontributionmethodfortheinfluenceofthetemperatureintheviscosityofmagneticionicliquids》中方法制備[P(C6)3C14]FeCl4待用；（2）采用如圖1所示的裝置，并采用磁性離子液體[P(C6)3C14]FeCl4進(jìn)行定向調(diào)控液相催化鐵觀音茶梗熱裂解，將磁性離子液體與鐵觀音茶梗碎屑混合置于反應(yīng)器2中，施加磁場(chǎng)并在不同溫度下進(jìn)行定向調(diào)控液相催化熱裂解。反應(yīng)完成后，打開(kāi)反應(yīng)器2與磁性離子液體收集裝置7連接的閥門(mén)，通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)使磁性離子液體在磁場(chǎng)力的作用下經(jīng)過(guò)光滑斜面梯6流入磁性離子液體收集裝置7中，進(jìn)行分離回收，回收率可達(dá)85%；液態(tài)和固態(tài)裂解產(chǎn)物可收集于產(chǎn)物收集裝置4中；通過(guò)冷凝裝置10可將揮發(fā)性裂解產(chǎn)物收集于揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8中；裂解產(chǎn)生的氣體可收集于氣體收集裝置9中。具體操作、調(diào)控過(guò)程如下：按磁性離子液體和鐵觀音茶梗的質(zhì)量比為10:1的比例稱(chēng)取磁性離子液體和鐵觀音茶梗碎屑置于反應(yīng)器2中充分混合，在水平方向上施加如圖4所示磁場(chǎng)強(qiáng)度為7T，周期為8min的交變磁場(chǎng)，使得磁性離子液體在水平方向上帶動(dòng)反應(yīng)器中的混合物呈周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)調(diào)控溫度，進(jìn)行催化熱裂解反應(yīng)2h。磁性離子液體的這種周期性運(yùn)動(dòng)，會(huì)促進(jìn)鐵觀音茶梗在磁性離子液體中充分溶解，使反應(yīng)體系內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程變得快速、均勻，同時(shí)還能最大程度增加磁性離子液體與鐵觀音茶梗的接觸面積，使得催化效果能夠充分發(fā)揮，促進(jìn)催化裂解反應(yīng)快速進(jìn)行。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為250℃左右時(shí)，鐵觀音茶梗經(jīng)磁性離子液體催化作用初步裂解，主要生成大量的乙酸和（E,E）-2,4-庚二烯醛；當(dāng)調(diào)控裂解溫度為340℃左右時(shí)，鐵觀音茶梗聚合結(jié)構(gòu)進(jìn)一步被催化解聚、破裂，初步裂解的產(chǎn)物乙酸快速減少，并且主要生成大量的糠醛和糠醇；當(dāng)調(diào)控裂解溫度為400℃時(shí)，小分子產(chǎn)物比例減少，會(huì)被催化重組，糠醛產(chǎn)量繼續(xù)增加，同時(shí)生成大量的2-甲氧基-4-乙烯基苯酚。整個(gè)過(guò)程會(huì)有CO2生成和少量CO生成。因此，可根據(jù)不同溫度下磁性離子液體對(duì)鐵觀音茶梗液相催化熱裂解的作用規(guī)律，可以根據(jù)需要控制不同溫度、添加劑等條件，調(diào)控半纖維素的熱裂解過(guò)程，得到有價(jià)值的目標(biāo)產(chǎn)物。實(shí)施例5：多種混合磁性離子液體對(duì)木屑定向調(diào)控液相催化熱裂解采用兩種或多種含不同金屬元素的磁性離子液體進(jìn)行定向協(xié)同液相催化生物質(zhì)熱裂解，利用不同金屬元素對(duì)生物質(zhì)中不同化學(xué)鍵的催化效果不同，可以大大加快生物質(zhì)的裂解速率，并且通過(guò)使用添加劑，進(jìn)一步加速生物質(zhì)的裂解速率和影響裂解產(chǎn)物的組成，并且使一些難斷裂的化學(xué)鍵斷裂，生成需要的目標(biāo)產(chǎn)物。（1）磁性離子液體的制備，參考文獻(xiàn)《Synthesisandcharacterizationoftheiron-containingmagneticionicliquids》制備磁性離子液體N-丁基吡啶四氯化鐵鹽（[bPy]FeCl4）和N-丁基吡啶四氯化鐵鹽（[bmP]FeCl4）待用；采用如圖1所示的裝置，并采用兩種磁性離子液體[bPy]FeCl4和[bmP]FeCl4及兩種添加劑MgCl2、CaCl2進(jìn)行定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解，將兩種磁性離子液體、添加劑與生物質(zhì)木屑(主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種成分組成)混合置于反應(yīng)器2中，施加磁場(chǎng)并在不同溫度下進(jìn)行定向調(diào)控液相催化熱裂解。反應(yīng)完成后，打開(kāi)反應(yīng)器2與磁性離子液體收集裝置7連接的閥門(mén)，通過(guò)調(diào)控磁場(chǎng)使磁性離子液體在磁場(chǎng)力的作用下經(jīng)過(guò)光滑斜面梯6流入磁性離子液體收集裝置7中，進(jìn)行分離回收，回收率可達(dá)82%；添加劑MgCl2和CaCl2、液態(tài)和固態(tài)裂解產(chǎn)物可收集于產(chǎn)物收集裝置4中；通過(guò)冷凝裝置10可將揮發(fā)性裂解產(chǎn)物收集于揮發(fā)類(lèi)產(chǎn)物收集裝置8中；裂解產(chǎn)生的氣體可收集于氣體收集裝置9中。具體操作、調(diào)控過(guò)程如下：分別按質(zhì)量比為5:5:0.5:0.5:1的比例稱(chēng)取[bPy]FeCl4、[bmP]FeCl4、MgCl2、CaCl2和生物質(zhì)木屑置于反應(yīng)器2中充分混合，在豎直方向上向上施加如圖5所示磁場(chǎng)強(qiáng)度為9T，脈沖寬度tw為3min，脈沖周期T為9min的周期性脈沖磁場(chǎng)，并且在水平方向上施加如圖6所示磁場(chǎng)強(qiáng)度為7T，周期為9min的交變磁場(chǎng)，組成聯(lián)合磁場(chǎng)進(jìn)行定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解，并且通過(guò)調(diào)控溫度，進(jìn)行液相催化熱裂解反應(yīng)2h。其中周期性脈沖磁場(chǎng)可以使磁性離子液體帶動(dòng)添加劑，生物質(zhì)木屑、裂解產(chǎn)物等混合物在豎直方向上周期性向上涌動(dòng)，然后在水平方向上的周期性交變磁場(chǎng)可以使磁性離子液體、添加劑和生物質(zhì)木屑等在水平方向上呈周期性來(lái)回運(yùn)動(dòng)，兩種磁場(chǎng)交替控制反應(yīng)器中的混合物，這會(huì)使反應(yīng)器中各物質(zhì)能夠充分分散，影響各組分在混合液中的溶解度以及生反應(yīng)體系內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程，同時(shí)還能最大程度增加磁性離子液體、添加劑和生物質(zhì)木屑的接觸面積，使得催化裂解速率大大加快。添加劑Mg2+可以促進(jìn)半纖維素中低溫度段氣體的析出和揮發(fā)產(chǎn)物的生成，增加小分子化合物的產(chǎn)率，促進(jìn)焦炭的形成。Ca2+在中高溫度段下可以抑制生物油的生成，并促進(jìn)生物油發(fā)生脫水轉(zhuǎn)化，提高焦炭的產(chǎn)率。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為250℃左右時(shí)，木屑初步裂解，主要是半纖維素發(fā)生裂解，木質(zhì)素部分裂解，發(fā)生脫水反應(yīng)，側(cè)鏈發(fā)生斷裂，主要生成乙酸、甲基苯酚等；當(dāng)調(diào)控裂解溫度為320℃左右時(shí)，木屑劇烈裂解，主要是纖維素和木質(zhì)素大量裂解，生成大量的生物油，生物半焦碳含量也快速增加。當(dāng)調(diào)控裂解溫度為400℃時(shí)，三者的裂解產(chǎn)物均會(huì)發(fā)生斷鍵重排，重新生成新的化合物，析出大量CH4和H2等小分子氣體，不揮發(fā)的固體殘余物變成半焦?fàn)畹臍堅(jiān)?。半纖維素和纖維素主要產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，而木質(zhì)素主要裂解為碳類(lèi)物質(zhì)。生物質(zhì)木屑熱裂解過(guò)程中主要產(chǎn)生四種氣體如圖7所示，分別為H2、CH4、CO和CO2，其中CO2含量最高，CO次之，并且CO在高溫下隨溫度的升高產(chǎn)量迅速升高；H2和CH4分別在500℃和300℃左右產(chǎn)量達(dá)到峰值，并且隨溫度增高產(chǎn)量逐漸降低。因此，對(duì)成分復(fù)雜的生物質(zhì)，更加適合使用多種磁性離子液體及添加劑進(jìn)行聯(lián)合液相催化熱裂解，使得各種磁性離子液體和添加劑在不同溫度條件下發(fā)揮不同的功用，定向調(diào)控液相催化生物質(zhì)熱裂解的過(guò)程，得到高含量有高附加值的目標(biāo)產(chǎn)物。