生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用生物質(zhì)液化技術(shù)教學(xué)課件

生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用第四章生物質(zhì)直接液化技術(shù)物理化學(xué)法_壓縮成型一固體燃料燃燒供熱、木炭直接燃燒高壓蒸汽、熱氣流直接液化燃料油、化工原料生液化→間接液化甲醇、柴油、醚、氫氣物匚熱化學(xué)法匚共液化化品、體燃并質(zhì)氣化氫氣、木煤氣熱裂解木炭、生物油、木煤氣、醋液微生物法氫氣生物化學(xué)法發(fā)酵沼氣、乙醇41生物質(zhì)液化技術(shù)概述液化是通過化學(xué)方式將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過程。直接液化液化技術(shù)間接液化生物質(zhì)液化的實質(zhì):將固態(tài)大分子有機聚合物轉(zhuǎn)化為液態(tài)小分子有機物質(zhì)生物質(zhì)直接液化一在常壓或較高的壓力下和化學(xué)液化試劑存在條件下,借助催化劑的作用將生物質(zhì)由固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為液態(tài)混合物的熱化學(xué)反應(yīng)過程。生物質(zhì)間接液化一把生物質(zhì)氣化后,再進(jìn)一步合成液體產(chǎn)品或采用水解法把生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化為多糖然后利用生物質(zhì)技術(shù)發(fā)酵成乙醇?！溉軇勾呋瘎┥镔|(zhì)干燥粉碎直接收集生物油液化溫度壓力主要產(chǎn)物一碳?xì)浠衔?液化油)42生物質(zhì)液化機理(1)存在CO和催化劑Na2CO3的反應(yīng)體系的直接液化機理Appe!通過對存在CO和催化劑Na2CO3的液化反應(yīng)體系的研究,提出以下機理aNa2CO3和水、CO反應(yīng)生成甲酸鈉和CO2Na,CO2+2C0+H,O2HCOONa+CO2b.碳水化合物中的相鄰羥基脫水后生成烯醇,再異構(gòu)化為酮HOOHOHHC--CHHC=CH2C-Cc.新生成的羰基和甲酸根反應(yīng),被還原成相應(yīng)的醇HCooH2CH2C—cH+COOHH2C-CH+H2o-yH2C-CH+OHd.氫氧根和多余的CO反應(yīng)叉生成甲酸根離子(2)堿金屬鹽作催化劑的反應(yīng)體系的直接液化機理在催化劑的作用下,有機大分子經(jīng)由脫氫、朊水、脫氧和脫羰基反應(yīng)被降解為小分子化合物這些小分子具有極高的活性,會立即通過縮聚、環(huán)化和聚合等反應(yīng)再生成新的化合物。Russel等發(fā)現(xiàn),在堿溶液中對纖維素進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化時有芳香化合物生成。他們認(rèn)為這些芳香化合物是纖維素降解后生成的中間體經(jīng)縮聚和環(huán)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化而來。Yu等在纖維素的溶劑解實驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度升至2200C時,苯氧基化合物的烷氧基化合物得以生成。繼續(xù)升溫會使得含苯氧基的中間產(chǎn)物分解為羥甲基糠醛和苯酚,進(jìn)一步升溫至302°C將使痙甲基糠醛重新聚合成大分子量的產(chǎn)物。(3)反應(yīng)體系內(nèi)木質(zhì)素的直接液化機理木質(zhì)素是一種主要又烷基酚組成的具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的大分子有機物,在液化過程中,固體殘留物的產(chǎn)量隨著原料中木質(zhì)素含量的增加而增加。目前普遍接受的觀點:木質(zhì)素在大約250℃C以上會發(fā)生熱解并生成大量的苯氧基自由基,這些自由基可以通過縮聚和聚合反應(yīng)最終形成固體殘留物。當(dāng)反應(yīng)時間過長時,生物質(zhì)粗油的產(chǎn)量會降低,這歸因于一部分粗油發(fā)生了重聚反應(yīng),轉(zhuǎn)變成了固體殘留物。縮短生物質(zhì)在反應(yīng)溫度下的停留時間將有助于粗油產(chǎn)量的增加反應(yīng)機理生物質(zhì)大分子中的化學(xué)鍵斷裂生成兩個自由基2R此自由基從供氬劑DH2或大分子鏈段M中多的一個H大分子鏈段的自由基M聚合,終止反應(yīng)Biomass—-2RR+DH-RH+DH●R·+MH—-RH+MR·+DHRDHM·+MI43生物質(zhì)直接液化直接液化一以水或其他有機溶劑為介質(zhì),將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為少量的氣體產(chǎn)品、大量液體產(chǎn)品和少量固體產(chǎn)品的過程。液體產(chǎn)品用高壓直接液化一作燃料油根據(jù)壓力區(qū)分直接液化低壓直接液化熱解與高壓直