生物質(zhì)在超臨界水中液化轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著化石燃料的枯竭和全球環(huán)境的嚴(yán)重破壞，開發(fā)可再生的清潔能源迫在眉睫。若對生物質(zhì)能合理利用，它不但是一種可再生能源，也是一種清潔能源。近年來，以水為溶劑和反應(yīng)介質(zhì)的超臨界流體液化技術(shù)得到了廣泛研究。本文在綜述了大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，制定了一套生物質(zhì)在超臨界水中液化的實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究。 成功地自行設(shè)計(jì)了一套生物質(zhì)在超臨界水中液化的試驗(yàn)裝置。反應(yīng)釜的最高設(shè)計(jì)溫度為450℃，最高設(shè)計(jì)壓力為45MPa。采用錫浴加熱反應(yīng)釜

2、，故反應(yīng)速度快。試驗(yàn)證明，本實(shí)驗(yàn)裝置能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，具有操作簡單、維修方便、無二次污染和液化轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。 試驗(yàn)中，對木屑、飛機(jī)草和花生殼三種生物質(zhì)原料的主要成分進(jìn)行分析，它們的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。纖維素的質(zhì)量含量最大、其次是木質(zhì)素和半纖維素，三者之和達(dá)95％以上。 木屑、飛機(jī)草和花生殼在超臨界水中液化，產(chǎn)生的氣體有焦油味；液體產(chǎn)物顯酸性，PH值在2.5～4.8之間。部分液化產(chǎn)物不穩(wěn)定，在保存過程中，

3、顏色由淡黃色變?yōu)樽厣?，最后有黑色樹脂狀沉淀生成?對纖維素、木屑、飛機(jī)草和花生殼在不同反應(yīng)溫度下液化的產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析，其成分相當(dāng)復(fù)雜，里面含有幾十種有機(jī)物。其中濃度相對較大的物質(zhì)主要是含有3～9個(gè)碳的小分子有機(jī)酸、糠醛及含有甲基、甲氧基的醛、酮、苯酚類化合物。比較其它研究者對纖維素、半纖維素和木質(zhì)素水解和熱分解產(chǎn)物的研究和實(shí)驗(yàn)中所得主要產(chǎn)物，可以推測出生物質(zhì)在超臨界水中液化時(shí)，水解和熱解反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，最終產(chǎn)物是纖維素、半

4、纖維素和木質(zhì)素的水解和熱分解產(chǎn)物。且在水的臨界溫度(374.3℃)以上，反應(yīng)溫度對產(chǎn)物成分影響不明顯，但對不同產(chǎn)物成分的濃度有較大影響。 另外，分別研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)給水體積和反應(yīng)物料加入質(zhì)量三者對纖維素、木屑、飛機(jī)草和花生殼在超臨界水中液化轉(zhuǎn)化率的影響，來確定出優(yōu)化工藝條件。優(yōu)化工藝條件為：在其它反應(yīng)條件不變時(shí)，反應(yīng)溫度要控制在370℃～390℃；當(dāng)反應(yīng)釜體積為20毫升，在其它反應(yīng)條件不變時(shí)，反應(yīng)給水量要控制在10～11毫升