生物质资源转化与利用生物质液化技术教学课件

生物质资源转化与利用第四章生物质直接液化技术物理化学法_压缩成型一固体燃料燃烧供热、木炭直接燃烧高压蒸汽、热气流直接液化燃料油、化工原料生液化→间接液化甲醇、柴油、醚、氢气物匚热化学法匚共液化化品、体燃并质气化氢气、木煤气热裂解木炭、生物油、木煤气、醋液微生物法氢气生物化学法发酵沼气、乙醇41生物质液化技术概述液化是通过化学方式将生物质原料转化为液体产品的过程。直接液化液化技术间接液化生物质液化的实质:将固态大分子有机聚合物转化为液态小分子有机物质生物质直接液化一在常压或较高的压力下和化学液化试剂存在条件下,借助催化剂的作用将生物质由固态直接转化为液态混合物的热化学反应过程。生物质间接液化一把生物质气化后,再进一步合成液体产品或采用水解法把生物质中的纤维素、半纤维素转化为多糖然后利用生物质技术发酵成乙醇。「溶剂」催化剂生物质干燥粉碎直接收集生物油液化温度压力主要产物一碳氢化合物(液化油)42生物质液化机理(1)存在CO和催化剂Na2CO3的反应体系的直接液化机理Appe!通过对存在CO和催化剂Na2CO3的液化反应体系的研究,提出以下机理aNa2CO3和水、CO反应生成甲酸钠和CO2Na,CO2+2C0+H,O2HCOONa+CO2b.碳水化合物中的相邻羟基脱水后生成烯醇,再异构化为酮HOOHOHHC--CHHC=CH2C-Cc.新生成的羰基和甲酸根反应,被还原成相应的醇HCooH2CH2C—cH+COOHH2C-CH+H2o-yH2C-CH+OHd.氢氧根和多余的CO反应叉生成甲酸根离子(2)碱金属盐作催化剂的反应体系的直接液化机理在催化剂的作用下,有机大分子经由脱氢、朊水、脱氧和脱羰基反应被降解为小分子化合物这些小分子具有极高的活性,会立即通过缩聚、环化和聚合等反应再生成新的化合物。Russel等发现,在碱溶液中对纤维素进行热化学转化时有芳香化合物生成。他们认为这些芳香化合物是纤维素降解后生成的中间体经缩聚和环化反应转化而来。Yu等在纤维素的溶剂解实验中发现,当温度升至2200C时,苯氧基化合物的烷氧基化合物得以生成。继续升温会使得含苯氧基的中间产物分解为羟甲基糠醛和苯酚,进一步升温至302°C将使痉甲基糠醛重新聚合成大分子量的产物。(3)反应体系内木质素的直接液化机理木质素是一种主要又烷基酚组成的具有复杂三维结构的大分子有机物,在液化过程中,固体残留物的产量随着原料中木质素含量的增加而增加。目前普遍接受的观点:木质素在大约250℃C以上会发生热解并生成大量的苯氧基自由基,这些自由基可以通过缩聚和聚合反应最终形成固体残留物。当反应时间过长时,生物质粗油的产量会降低,这归因于一部分粗油发生了重聚反应,转变成了固体残留物。缩短生物质在反应温度下的停留时间将有助于粗油产量的增加反应机理生物质大分子中的化学键断裂生成两个自由基2R此自由基从供氩剂DH2或大分子链段M中多的一个H大分子链段的自由基M聚合,终止反应Biomass—-2RR+DH-RH+DH●R·+MH—-RH+MR·+DHRDHM·+MI43生物质直接液化直接液化一以水或其他有机溶剂为介质,将生物质转化为少量的气体产品、大量液体产品和少量固体产品的过程。液体产品用高压直接液化一作燃料油根据压力区分直接液化低压直接液化热解与高压直