亚/超临界乙醇液化秸秆纤维素解聚反应研究与机理初探

利用间歇式高压反应釜,在反应温度200～330℃、乙醇用量0～150 mL条件下,考察了亚/超临界乙醇直接液化秸秆纤维素的解聚行为,并初步探讨了其液化机理。结果表明,反应温度、乙醇用量和反应停留时间对秸秆纤维素的液化均有显著影响,反应温度由200℃升高至330℃,重油和气体收率分别增加了12.55%、28.83%;乙醇用量增加,反应压力随之升高,乙醇进入超临界状态,残渣和气体收率相比单纯热裂解分别降低11.10%和8.44%。通过GC/MS、FT-IR分析生物油组分和残渣特性,表明秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中断键裂解,且酮类和乙酯类化合物是生物油的主要成分。

亚/超临界乙醇中羟基和氢自由基作用下的纤维素液化行为

以水杨酸为羟基自由基(HO·)捕捉剂、四氯化碳为氢自由基(H·)捕捉剂,采用间歇高压反应釜对玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中的液化行为进行了研究,通过考察自由基捕捉剂用量、反应温度和反应时间对纤维素液化行为的影响,研究亚/超临界乙醇产生的HO·和H·自由基对纤维素的液化作用。结果表明,随着水杨酸用量增加(0-4mL),HO·浓度升高,生物油收率由29.3%提高至47.9%,固体残渣收率从26.7%降低至24.3%;反应温度从250℃升高至320℃,HO·活性随之增强,生物油收率由35.9%升高至58.2%,固体残渣收率由51.8%降低至20.4%;随着四氯化碳用量由0增加为2mL时,H·浓度降低,生物油收率由24.7%降低至20.7%,固体残渣收率由54.1%增加至59.1%;反应时间从0到30min,液化作用不断增强,生物油收率从8.7%升高至28.5%,固体残渣收率由86.3%下降至60.9%;30min之后,四氯化碳对H·活性的抑制加强,导致液化作用减弱,生物油收率有所下降。实验结果表明,乙醇在亚/超临界状态下能够产生HO·和H·,且HO·和H·浓度和活性与反应条件相关,对纤维素液化产物的收率及其分布具有明显的影响。

亚/超临界乙醇-水体系中杜氏盐藻直接液化制备生物油

在间歇式高温高压反应釜中,以乙醇-水混合溶剂为介质,研究了在亚/超临界条件下杜氏盐藻直接液化制备生物油的工艺,探索了乙醇-水介质中不同乙醇体积分数和液化温度对盐藻液化率和产油率的影响,采用FT-IR和GC-MS方法分析了生物油的主要成分。结果表明,在亚/超临界乙醇-水体系中,当乙醇的体积分数为40%、液化温度为320℃时,杜氏盐藻的液化率为98.24%,产油率高达64.68%。在亚/超临界乙醇-水体系下,杜氏盐藻中各主要生化组分都能被有效液化。以亚/超临界乙醇-水为介质直接液化杜氏盐藻制备生物油时,随着介质中乙醇体积分数的增加,所得生物油中的酸性物质含量显著减少,酯类物质含量不断增加,从而提高了生物油的品质。

滇池蓝藻在亚/超临界乙醇中热化学催化液化制备生物油及其特性

在高压反应釜中,以亚/超临界乙醇为液化介质、以SO42/ZrO2为催化剂催化液化滇池蓝藻制备生物油,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、料液比等对蓝藻液化效果的影响.正交实验表明,反应温度270℃、反应时间40min、催化剂SO42/ZrO2加入量为蓝藻质量的2%、蓝藻与乙醇比为1:15g/mL是最佳的条件,在此条件下液化率为87.46%,油产率为63.32%.分析了生物油的特性和组分,生物油是一种组成复杂的有机混合物,其主要成分为十六烷酸乙酯.

秸秆纤维素亚/超临界液化中平台化合物的5集总动力学研究

采用GC-MS分析玉米秸秆纤维素与亚/超临界乙醇液化产物,将产物划分酮类(KE)、酯类(ES)、醇类(AL)、液化残渣(RE)和其他(OT)五集总,初步探索反应网络,建立12条反应路径的5集总模型,运用遗传算法简化优化后得出计算结果和最佳条件。结果显示,反应级数n在0.1~1.2之间,指前因子A在1.23×10~7/h到1.78×10^(15)/h之间,活化能Ea在76.75~153.45 k J/mol。模拟结果与实验数据相吻合,证实该5集总模型是可靠的,用遗传算法计算动力学参数是可行的,为生物质转化为平台化合物提供基础数据。