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探究纤维素亚/超临界稻草互补催化液化行为

收藏本文 2024-04-02 点赞:4455 浏览:10458 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着社会和经济的进展,人类对化石燃料的消耗量也与日俱增。然而,化石燃料的不可再生性使得人类意识到开发可再生能源工艺的急迫性。做为自然界中储藏量巨大、具有回收性的生物质原料,生物质原料的能源化转化历程将有望缓解未来可能出现的能源危机。本论文以溶剂体积比为1,4-二氧六环-水为反应溶剂,考察了典型生物质稻草在亚/超临界1,4-二氧六环-水中的液化行为。在本项探讨中,催化剂对稻草亚/超临界液化行为的影响结果表明,碱性催化剂(CaCO_3和Na_2CO_3)能够推动油相产率的提升,并降低渣相产率,即提升稻草的液化转化率。然而,其他几种采取的催化剂能够降低渣相产率,但是并不能有效地推动稻草液化转化。其中,个别催化剂的加入,会降低油相产率,如TiO_2和FeSO_4等。理由可能是反应釜内侧壁面及壁面沾附的由历次实验产生的固相薄层中的某些金属本身也能够对稻草超/亚临界液化历程产生催化作用。由此,额外加入的这些催化剂并不能对液化产生影响,甚至有些本身就有着负催化效果。本论文重点探讨了在碳酸钠催化条件下,液化温度和停留时间对稻草亚/超临界液化行为的影响。在生物质亚/超临界液化历程中,生物质降解的中间产物和自由基等会发生一系列聚合和再聚合反应。在较低的液化温度下,反应产物中以固相产物,即残渣相居多。当亚/超临界液化温度升高时,木质素的降解效率大幅提升。木质素降解生成的苯氧基自由基与纤维素和半纤维素降解所产生的自由基、产物以及产物二次降解所形成的中间产物结合,形成各相液化产物。当反应系统进入超临界状态时,混合溶剂的溶解能力和传质特性得到显著的提升。混合溶剂良好的溶解性能和传质特性使稻草亚/超临界液化反应更加激烈的进行,推动轻组分的生成。同时,1,4-二氧六环体积含量高(50、80和100vol.%)能够得到较高的油相产率。重油相的最高产率发生在1,4-二氧六环含量为20vol.%的反应中。同时,最低的渣相产物出现在1,4-二氧六环体积比例为50vol.%的反应中。当混合溶剂体积比不是1:1时,稻草不能更完全地发生降解。通过对油相和重油相的傅立叶红外光谱和气质联用浅析可得,稻草超/亚临界液化的油相产物主要有多种有机化合物组成,如酚类、芳香类、长链酯类、芳香酯类物质、烷烃类和醇类等;而重油相主要含有酚类、芳香酯类、醛类、烷烃类、酮类和醚类等。其中,酚类物质是油相和重油相中最主要的组成物质。其他物质成分按由多到少排列,依次为酯类衍生物、烃类、有机酸和醇类等。关键词:木质纤维素论文超/亚临界论文液化论文互补溶剂论文1论文4-二氧六环论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    插图索引10-11

    附表索引11-12

    第1章 绪论12-31

    1.1 课题探讨背景12-13

    1.2 生物质液化燃油13-14

    1.3 课题探讨对我国的作用14-15

    1.4 生物质、生物质能15

    1.4.1 生物质15

    1.4.2 生物质能15

    1.4.3 生物质能的特点15

    1.5 生物质的基本组成和主要性质15-18

    1.5.1 纤维素16-17

    1.5.2 半纤维素17

    1.5.3 木质素17-18

    1.6 生物质利用主要技术18-25

    1.6.1 直接燃烧19

    1.6.2 固化成型19-20

    1.6.3 生物质的生物化学转化20-22

    1.6.4 生物质的热化学转化22-25

    1.7 生物质高压液化25-27

    1.7.1 生物质原料26

    1.7.2 反应温度和时间26

    1.7.3 反应压力和液化气氛26-27

    1.7.4 催化剂27

    1.7.5 溶剂27

    1.8 催化剂对生物质制油的探讨27-29

    1.8.1 多相催化剂27-28

    1.8.2 均相催化剂28-29

    1.9 超临界流体技术29

    1.10 互补溶剂29-30

    1.11 探讨目的30-31

    第2章 试验设计与结果浅析31-36

    2.1 试验材料31

    2.2 试验操作流程31-36

    2.2.1 反应产物分离策略32-33

    2.2.2 1,4-二氧六环-水混合溶剂临界值的计算33

    2.2.3 稻草超/亚临界催化液化产物的 GC-MS 浅析策略33

    2.2.4 稻草原料的组分浅析策略33-34

    2.2.5 稻草及超/亚临界催化液化产物(油相和重油相)元素浅析策略34-35

    2.2.6 稻草及油相重油相的傅立叶红外光谱浅析35-36

    第3章 结果与讨论36-55

    3.1 催化剂类型对稻草超/亚临界催化液化各相产物产率的影响36-37

    3.2 温度对稻草催化液化行为的影响37-44

    3.2.1 停留时间为 0 min37-38

    3.2.2 停留时间为 5 min38-39

    3.2.3 停留时间为 10 min39-40

    3.2.4 停留时间为 15 min40-42

    3.2.5 停留时间为 20 min42-43

    3.2.6 浅析与讨论43-44

    3.3 停留时间对稻草超/亚临界催化液化各相产物产率的影响44-51

    3.3.1 液化温度 533K44-45

    3.3.2 液化温度 553 K45-46

    3.3.3 液化温度 573 K46-48

    3.3.4 液化温度 593 K48-49

    3.3.5 液化温度 613 K49-50

    3.3.6 浅析和讨论50-51

    3.4 1,4-二氧六环-水混合比例对稻草超/亚临界催化液化产率的影响51-52

    3.5 稻草在 1,4-二氧六环-水混合溶剂中超/亚临界催化液化产物的性质浅析52-55

    结论55-56

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