【摘要】：高壓液化由于溶劑的參于使液化溫度相對(duì)快速熱裂解液化大大降低，且溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)媒介又可以改善生物油的品質(zhì)，因此，高壓液化表現(xiàn)出了很好的工業(yè)應(yīng)用前景且備受各國(guó)關(guān)注。為此，開(kāi)展生物質(zhì)高壓液化新技術(shù)與液化機(jī)理的研究，可為生物質(zhì)液化技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)展提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下： （1）率先提出了輕度預(yù)處理液化新技術(shù)。該技術(shù)分成兩步，首先將生物質(zhì)通過(guò)酸/亞氯酸鈉或堿等方法進(jìn)行預(yù)處理，然后將處理后的生物質(zhì)再放到高溫高壓反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行液化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)輕度預(yù)處理可以明顯提高生物油的收率，同時(shí)降低液化最優(yōu)化反應(yīng)溫度。輕度酸/亞氯酸鈉處理后的玉米秸稈在乙醇中液化生物油的最高收率從23.4%達(dá)到31.4%，同時(shí)，最優(yōu)化溫從340℃下降到260℃。未處理的玉米秸稈在熱水中液化的總生物油得率是36.2%（260℃），經(jīng)過(guò)兩種酸/亞氯酸鈉處理后的玉米秸稈在熱水中液化后的最高總生物油收率在240℃分別達(dá)到39.1%（1.5小時(shí)）和39.6%（3小時(shí)）。堿處理1小時(shí)后的柏樹(shù)粉在亞/超臨界乙醇中液化提高生物油的收率最大，從未處理的最大值15.5%提高到了23.4%，總的提高量達(dá)7.9%，同時(shí)最優(yōu)化反應(yīng)溫度也從300℃降至了240℃。輕度預(yù)處理生物質(zhì)液化能夠增加生物油的產(chǎn)率和降低液化反應(yīng)溫度的主要原因是由于預(yù)處理改變了生物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。 （2）將集總方法應(yīng)用到了生物質(zhì)高壓液化體系中，率先提出了熱水液化玉米秸稈反應(yīng)系統(tǒng)七個(gè)集總劃分方法和亞/超臨界乙醇液化玉米秸稈反應(yīng)系統(tǒng)八集總劃分方法。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，熱水液化玉米秸稈體系中揮發(fā)物與重油存在著相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系，氣體的生成主要來(lái)源于水溶油的降解。水溶劑在液化過(guò)程中起到了反應(yīng)溶劑又參于了反應(yīng)，水溶劑在液化過(guò)程中也起到了減少裂解形成氣體和聚合形成大分子殘?jiān)淖饔�。在�?超臨界乙醇反應(yīng)體系中，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到260℃以后，生物油開(kāi)始向殘?jiān)修D(zhuǎn)移氮元素，而在反應(yīng)溫度達(dá)到320℃時(shí)，生物油中的碳元素也開(kāi)始向殘?jiān)修D(zhuǎn)移。 （3）率先提出了通過(guò)對(duì)液化后的固體殘?jiān)M(jìn)行系統(tǒng)分析的方法來(lái)研究液化機(jī)理，為生物質(zhì)液化機(jī)理提供更多的信息。通過(guò)研究水熱液化柏樹(shù)粉得到的固體殘?jiān)l(fā)現(xiàn)，高壓熱水液化生物質(zhì)可分為三步，首先，在反應(yīng)溫度初期（180-240℃），非結(jié)晶區(qū)的纖維素同時(shí)和半纖維素一起首先降解。其次，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到更高時(shí)（240-280℃），纖維素的結(jié)晶區(qū)開(kāi)始被破壞，纖維素大量降解；最后當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到最高時(shí)，碳水化合物已完全被降解，此時(shí)木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步的破壞，纖維素在熱水液化過(guò)程中可以分為兩個(gè)步驟，第一步是纖維素非結(jié)晶區(qū)的降解，隨著反應(yīng)溫度的升高進(jìn)行第二步快速的結(jié)晶區(qū)纖維素的降解。液化過(guò)程中形成的有機(jī)酸與固體殘?jiān)纬闪唆驶鶊F(tuán)，造成了固體殘?jiān)纳�。木質(zhì)素中的β-O-4鍵最不穩(wěn)定，在加熱過(guò)程中首先會(huì)被降解下來(lái)，而β-β′和β-5′這兩種鍵型相對(duì)于β-O-4鍵穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2751680