生物質(zhì)超臨界液化的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超臨界生物質(zhì)液化是利用超臨界狀態(tài)下的水作為反應(yīng)介質(zhì)，生物質(zhì)在其中進(jìn)行熱解、氧化、還原等一系列熱化學(xué)反應(yīng)的過程。主要的氣相產(chǎn)物是氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷和含C2-C4的烷烴等可燃的混合氣體，主要的液相產(chǎn)物是多糖及一些小分子的有機(jī)物。生物質(zhì)能源來源廣泛，利用超臨界水將生物質(zhì)液化制取燃料和有用化學(xué)品，是一種新型、高效的可再生能源轉(zhuǎn)化和利用過程，具有很高的能量轉(zhuǎn)化效率、很強(qiáng)的有機(jī)物無害化處理能力；與生物質(zhì)的可再生性和水的循環(huán)使用相結(jié)合，可

2、以實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化利用與大自然的良性循環(huán)，值得深入開展研究工作。 本論文利用自行設(shè)計(jì)建造的一套間歇式超臨界水生物質(zhì)液化實(shí)驗(yàn)裝置上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要研究在超臨界水環(huán)境中，以實(shí)際生物質(zhì)為原料，圍繞液化過程中生物質(zhì)的液化率，液相產(chǎn)率及液相組分的含量等指標(biāo)，研究反應(yīng)溫度、壓力、反應(yīng)物質(zhì)量、停留時(shí)間、催化劑等因素對(duì)液化反應(yīng)的影響規(guī)律；用氣質(zhì)聯(lián)用進(jìn)行了液相產(chǎn)物的定性定量分析，認(rèn)識(shí)了中間產(chǎn)物的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化過程，深入研究了超臨界水中生物質(zhì)液的反應(yīng)路徑和

3、反應(yīng)機(jī)理，獲得了生物質(zhì)液化最佳工藝和最佳工藝參數(shù)。 首先，在超臨界水中，以實(shí)際生物質(zhì)為原料，對(duì)生物質(zhì)液化工藝的有效性和主要影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)考察。通過對(duì)液相產(chǎn)物的綜合分析，明確了生物質(zhì)在超臨界水液化過程中發(fā)生的一系列反應(yīng)，以及新生成的大量中間產(chǎn)物。這些中間產(chǎn)物并不穩(wěn)定，隨著溫度的升高和停留時(shí)間的延長(zhǎng)，最終生成小分子的醛、酸以及氣體等。從而對(duì)現(xiàn)有的關(guān)于超臨界水中生物質(zhì)液化的反應(yīng)路徑和反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，得到了拓展和加深。 實(shí)驗(yàn)

4、研究結(jié)果表明，對(duì)于實(shí)際生物質(zhì)來說，壓力是反應(yīng)過程的主要影響因素。在一定壓力范圍內(nèi)，隨著壓力的升高，液化效果進(jìn)一步提高。反應(yīng)停留時(shí)間一般10min左右可得最好液化效果，隨反應(yīng)物的不同略有不同，但反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)于液化效果都無幫助。反應(yīng)溫度對(duì)液化效果也有一定的影響，在超臨界以上高溫有助于液化，但在臨界點(diǎn)附近影響不大。催化劑對(duì)超臨界水中生物質(zhì)液化的影響很大，結(jié)果表明，堿式催化劑可以有效地改善液化效果，可以促進(jìn)環(huán)狀化合物的開環(huán)及異構(gòu)化反應(yīng)的進(jìn)行。