秸秆液化田俊义

秸秆液化田俊义第一页，共十八页，编辑于2023年，星期一搅拌共混液化加热玉米秸秆液化剂催化剂液化产物淀粉共混物异氰酸酯催化剂通过聚合反应测试共混物的反应活性第二页，共十八页，编辑于2023年，星期一液化技术是近年来生物质高效增值利用领域新兴的一项技术，它是在催化剂存在下对生物质材料进行加溶剂液化反应，使其转化成为具有一定活性、可进行化学修饰的新的化工原料一种方法。第三页，共十八页，编辑于2023年，星期一1、液化时间；2、液化剂的选择；3、催化剂的选择；4、原料的选择；5、液化工艺的选择；第四页，共十八页，编辑于2023年，星期一已有方案：

常温常压催化剂直接液化的方法液化玉米秸秆，以碳酸乙烯脂为液化剂，浓硫酸为催化剂，以油浴锅作为主要液化设备，液化后的产物作为多元醇。第五页，共十八页，编辑于2023年，星期一采用碳酸乙烯脂(EC)和碳酸丙烯酯(PC)在浓硫酸催化下120一150℃、使纤维素木材快速完全液化。催化剂为97%的硫酸、加入量为液化剂量的3%；乙二醇(EG)、聚乙二醇400(PEG一400)一EG混合溶剂{v(PEG400):v(EG)=8:2]、EC和PC为液化剂第六页，共十八页，编辑于2023年，星期一秸秆苯酚液化的工艺：方案一：原料：秸秆,粉碎成40~80目秸秆粉末,在105℃下干燥12h,置于干燥器中备用;苯酚、硫酸、甲醇、氧化镁,均为分析纯。秸秆液化物的合成：将秸秆粉末2g,苯酚10g放入100mL装有球形冷凝器和搅拌器的三口烧瓶中,置于预热至150℃的油浴中,开动搅拌装置,滴加硫酸0.2g,反应60min后,将反应液用甲醇洗涤,过滤除去残渣,滤液用氧化镁中和,过滤,滤液减压蒸馏回收苯酚,得到液化产物5.9g。第七页，共十八页，编辑于2023年，星期一方案二：原料：玉米秆，将其用高效粉碎机加工成20一80目的细粉。使用前置于105℃的干燥箱干燥12h，取出后放在装有变色硅胶吸附剂的干燥器中冷却至室温，装入袋中，置于干燥器中，供液化试验时使用。液化剂苯酚(分析纯)，催化剂浓硫酸，98%稀释剂无水甲醇，无水氧化镁(分析纯)。第八页，共十八页，编辑于2023年，星期一实验：将4g原料粉末，苯酚加入量按液比(苯酚与原料的质量比)2:1，4:1，6:1放入100ml装有球形冷凝器和搅拌器的三口烧瓶中，置于预先设定温度(分别为120℃、150℃、180℃)的油浴中，预热l0min中，开动搅拌装置，滴加浓硫酸0.29克，反应时间分别为5min、10min、3Omin、6Omin、90min、12Omin、180min。反应结束后，将三口烧瓶迅速放入冰浴中冷却，用无水甲醇稀释液化产物，经搪瓷漏斗过滤，滤液用无水氧化镁中和，过滤，取部分滤液由高效液相色谱HPLC定量结合酚，经减压蒸馏去除甲醇和游离酚(未反应的苯酚)，得到液化产物。第九页，共十八页，编辑于2023年，星期一热化学液化：材料：玉米秸秆，将其于105℃的烘箱中干燥12h，取出后置于装有变色硅胶吸附剂的干燥器中冷却至室温，装袋，放于干燥器中储存备用。试剂：(l)碳酸乙烯酯，常温下为无色无臭针状或片状结晶，熔点为37一39℃，闪点为160℃，沸点为243℃，分子式为c3H4o3，分子量为88.06。(2)l，4一二氧六环、聚乙二醇(400)、乙二醇、丙三醇、邻苯二甲酸酐、吡啶、邻苯二甲酸氢钾、浓硫酸、浓盐酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等，均为分析纯。主要仪器：HH一s数显恒温油浴锅、NDJ一79型旋转粘度计、PB一20标准型pH计、85一2型恒温磁力搅拌器、JASO03千分之一电子天平、THZ一82A水浴锅、JJ一2增力磁力搅拌器、SHB一B95循环水真空泵、布氏漏斗、1000mL抽滤瓶、101一3型电热恒温鼓风干燥箱。第十页，共十八页，编辑于2023年，星期一实验:(1)在装有搅拌器、冷凝管和温度传感器的250mL或500mL的三口烧瓶中，加入设定量的试验所需液化剂、催化剂，搅拌均匀，然后放入油浴锅中，升温至设定温度;(2)在恒速搅拌下，加入设定量的物料，反应开始，同时开始计时;(3)待反应到设定时间后，将三口烧瓶从油浴锅中取出，把烧瓶及反应混合物置于冷水中冷却，使温度迅速降低而使反应停止;(4)取出反应混合物。第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期一第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期一整个试验装置分为两个部分:恒温单元和反应单元。恒温单元由继电器9、加热电阻4和温度传感器8等组成，以保持系统温度在所需要的温度范围内。反应单元由反应容器7和搅拌装置5等组成。反应容器采用250mL或500mL的三口烧瓶，其中，中间的主口接一只搅拌桨;一口插回流冷凝管6，防止温度较高时，试剂因蒸发而损失掉;另外一口插温度计2，对反应温度进行监测。搅拌器采用JJ一2型增力电动搅拌器，搅拌速率由转速控制器调整，试验中将搅拌速率固定在同一个转速400/rmni。第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期一(1)选取液化剂碳酸乙烯酯(Ec)、乙二醇(EG)、聚乙二醇400(PEG400)+甘油(聚乙二醇:甘油二9:lw/w)和EC/EG混合溶剂(EC/EG=8:2ww/)，反应温度160℃，催化剂量3%(催化剂与液化剂的质量百分比)，物料量30%(物料与液化剂的质量百分比)，其中催化剂为97%一98%的浓硫酸，测试不同的液化剂对玉米秸液化得率的影响，筛选出适合秸秆液化的较好液化剂。(2)EC和EC/EG混合溶剂(EC/EG=8:Zw/w)作为液化剂，催化剂量为3%，物料量为30%，反应时间60min，选取97%一98%的浓硫酸、浓盐酸、磷酸、碳酸钠和氢氧化钠作为催化剂，试验不同的催化剂对玉米秸液化得率的影响，筛选出适合秸秆液化的较好催化剂。(3)在EC作为液化剂，97%一98%浓硫酸作为催化剂，催化剂量为3%，物料量为30%，反应温度160℃条件下考察反应时间对玉米秸液化各试验指标的影响，反应时间在0到120mni之间递增。(4)在EC作为液化剂，97%一98%浓硫酸作为催化剂，催化剂量为3%，物料量为30%，反应时间25min条件下考察反应温度对玉米秸液化各试验指标的影响，反应温度从110℃到200℃按10℃间隔递增。第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期一(5)在EC作为液化剂，97%~98%浓硫酸作为催化剂，催化剂量为3%，反应温度160℃，反应时间25，nin条件下考察物料量对玉米秸液化各试验指标的影响，物料量从20%到50%按5%的间}福递增。(6)在EC作为液化剂，97%一98%浓硫酸作为催化剂，物料量为30%，反应温度160℃，反应时间25mni条件下考察催化剂量对玉米秸液化各试验指标的影响，催化剂量从2%到5%按0.5%的间隔递增。(7)在Ec作为液化剂，97%一98%浓硫酸作为催化剂，催化剂量3%，物料量为30%，反应温度160℃，反应时间25mni条件下考察秸秆不同的含水率对玉米秸液化得率的影响。采用绝干秸秆、含水率2.5%、5%、7.5%和10%的秸秆作为试验材料。(8)97%一98%浓硫酸作为催化剂，催化剂量3%，物料量为30%，反应温度160℃条件下，考察Ec、EC/EG混合溶剂作为液化剂对稻草、麦秸、玉米芯、纤维素和木质素的液化效果。第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期一(1)Ec、Ec/Eg(8/2)混合溶剂、Eg和PEg+甘油均能够将玉米秸液化，Ec和Ec/EG混合溶剂在较短的时间内能够获得较高的液化得率，优于其它两种液化剂。对比EC与EC/EG对玉米秸的液化得率，二者区别不明显。(2)选用酸、碱以及碱式盐作为催化剂对玉米秸进行试验，发现碱以及碱式盐的催化效果较差，酸的催化效果较好，其中以浓硫酸的催化效果最好，其次是磷酸，最后是浓盐酸。(3)试验了不同液化温度、物料量、催化剂量以及不同的液化时间对玉米秸液化得率的影响，试验结果表明:130一180℃为较好的液化温度;20%一40%为较好的物料量范围;2.5%~4%为较好的催化剂添加量范围;60一90mni为较好反应时间范围。(4)试验了四种秸秆以及脱脂棉纤维素和碱木质素在EC以及EC/EG混合溶剂中的液化规律性。发现对于秸秆而言，在两种溶剂中的液化趋势基本相同，液化得率因秸秆的成分不同而有所差异。在EC中，碱木质素较纤维素容易被液化，半纤维素较难液化，秸秆中玉米秸最容易被液化，稻草和麦秸之间差异不显著，玉米芯最不容易被液化;在EC/EG混合溶剂中，木质素最容易被液化，纤维素最不容易被液化，秸秆中玉米芯最容易被液化，其次为玉米秸、稻草和麦秸。第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期一实验条件：130一180℃为较好的液化温度;20%一40%为较好的物料量范围;2.5%~4%为较好的催化剂添加