亞-超臨界稻草互補催化液化行為研究.pdf

1、隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，人類對化石燃料的消耗量也與日俱增。然而，化石燃料的不可再生性使得人類意識到開發(fā)可再生能源工藝的急迫性。做為自然界中儲藏量巨大、具有回收性的生物質(zhì)原料，生物質(zhì)原料的能源化轉(zhuǎn)化過程將有望緩解未來可能出現(xiàn)的能源危機。
　　 本文以溶劑體積比為1，4-二氧六環(huán)-水為反應(yīng)溶劑，考察了典型生物質(zhì)稻草在亞/超臨界1，4-二氧六環(huán)-水中的液化行為。在本項研究中，催化劑對稻草亞/超臨界液化行為的影響結(jié)果表明，堿性催化劑(Ca

2、CO3和Na2CO3)能夠促進油相產(chǎn)率的提高，并降低渣相產(chǎn)率，即提高稻草的液化轉(zhuǎn)化率。然而，其他幾種采用的催化劑能夠降低渣相產(chǎn)率，但是并不能有效地促進稻草液化轉(zhuǎn)化。其中，個別催化劑的加入，會降低油相產(chǎn)率，如TiO2和FeSO4等。原因可能是反應(yīng)釜內(nèi)側(cè)壁面及壁面沾附的由歷次實驗產(chǎn)生的固相薄層中的某些金屬本身也能夠?qū)Φ静莩?亞臨界液化過程產(chǎn)生催化作用。因此，額外加入的這些催化劑并不能對液化產(chǎn)生影響，甚至有些本身就存在負催化效果。
　　

3、 本文重點研究了在碳酸鈉催化條件下，液化溫度和停留時間對稻草亞/超臨界液化行為的影響。在生物質(zhì)亞/超臨界液化過程中，生物質(zhì)降解的中間產(chǎn)物和自由基等會發(fā)生一系列聚合和再聚合反應(yīng)。在較低的液化溫度下，反應(yīng)產(chǎn)物中以固相產(chǎn)物，即殘渣相居多。當亞/超臨界液化溫度升高時，木質(zhì)素的降解效率大幅提高。木質(zhì)素降解生成的苯氧基自由基與纖維素和半纖維素降解所產(chǎn)生的自由基、產(chǎn)物以及產(chǎn)物二次降解所形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，形成各相液化產(chǎn)物。當反應(yīng)體系進入超臨界狀態(tài)時

4、，混合溶劑的溶解能力和傳質(zhì)特性得到明顯的提高。混合溶劑良好的溶解性能和傳質(zhì)特性使稻草亞/超臨界液化反應(yīng)更加激烈的進行，促進輕組分的生成。
　　 同時，1，4-二氧六環(huán)體積含量高(50、80和100 vol.％)能夠得到較高的油相產(chǎn)率。重油相的最高產(chǎn)率發(fā)生在1，4-二氧六環(huán)含量為20 vol.％的反應(yīng)中。同時，最低的渣相產(chǎn)物出現(xiàn)在1，4-二氧六環(huán)體積比例為50 vol.％的反應(yīng)中。當混合溶劑體積比不是1:1時，稻草不能更完全地發(fā)生