杨木常压液化技术的研究

论文摘要

随着化石资源的日益枯竭,寻找一种新的替代能源已经成为世界各国的当务之急。生物质能以其可再生、无污染等特点逐渐受到人们的青睐。将生物质转化成液体产物,不仅可以用来制备燃料代替传统燃油,还可以从中生产出许多化学产品,具有广阔的应用前景。本文选用在我国广为种植的速生材树种杨木为原料,通过对比选定了乙二醇（EG）和碳酸乙烯酯（EC）作为液化溶剂,以甲烷磺酸（MSA）为催化剂进行液化。探讨了反应温度、时间、催化剂用量对液化率的影响。通过正交实验分别确定了最佳工艺条件,在此条件下液化率分别达到92.8%和96.9%。采用红外光谱对反应残余物进行了分析,结果表明:在液化的过程中,木质素和半纤维素易液化,纤维素较难液化,提高纤维素的液化率,对于提高杨木的液化率具有至关重要的作用。对液化产物的燃烧值测定表明:产物的燃烧值比原料提高了50%,经过适当的加工处理后可以作为工业燃料。对液化产物进行GC-MS分析,鉴定了其中的部分组分。讨论了两种溶剂的液化性能,结果表明:相对EG,用EC液化具有速度更快,催化剂的用量更低,溶剂易回收,液化产物燃烧值较高等优点,但其价格较贵。本论文系统、全面的研究了以乙二醇和碳酸乙烯酯作为溶剂,以甲烷磺酸为催化剂将杨木液化的方法,为生物质的液化和综合利用提供了理论基础和实验依据。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 生物质和生物质能
• 2.2 生物质能的利用
• 2.2.1 生物化学转化
• 2.2.2 化学处理法
• 2.2.3 热化学转化
• 2.2.3.1 直接燃烧
• 2.2.3.2 气化
• 2.2.3.3 热解
• 2.2.3.4 液化
• 2.3 生物质液化技术
• 2.3.1 生物质在溶剂中的液化反应
• 2.3.2 供氢溶剂在生物质液化反应中的应用
• 2.3.3 用于生物质液化的催化剂
• 2.3.4 生物质液化的反应产物
• 2.3.5 前景与展望
• 2.4 论文研究目的、主要内容及特色和创新
• 2.4.1 研究目的
• 2.4.2 研究的主要内容及特色和创新
• 3 原料分析
• 3.1 水分含量的测定
• 3.2 灰分含量的测定
• 3.3 苯-醇抽提物含量的测定
• 3.4 木质素含量的测定
• 3.5 综纤维素含量的测定
• 3.6 实验结果
• 4 溶剂和催化剂的选定
• 4.1 溶剂的选定
• 4.1.1 实验操作
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 催化剂的选定
• 4.2.1 实验操作
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 5 以乙二醇为溶剂杨木的液化
• 5.1 原料及试剂
• 5.2 仪器及设备
• 5.3 实验操作
• 5.4 实验分析
• 5.4.1 液化残余物分析
• 5.4.2 产物燃烧值测定
• 5.4.3 产物 GC-MS 分析
• 5.5 结果及讨论
• 5.5.1 反应温度对液化率的影响
• 5.5.2 反应时间对液化率的影响
• 5.5.3 催化剂用量对液化率的影响
• 5.5.4 正交实验及分析
• 5.5.4.1 正交设计实验计划
• 5.5.4.2 正交实验因素水平表
• 5.5.4.3 正交实验结果及数据分析
• 5.5.4.4 正交实验小结
• 5.5.4.5 稳定性实验结果与分析
• 5.5.5 红外表征分析
• 5.5.6 液化产物燃烧值分析
• 5.5.7 液化产物 GC-MS 谱图分析
• 5.5.7.1 液化产物 GC-MS 分析气相色谱图
• 5.5.7.2 产物化学成分分析结果和讨论
• 5.6 小结
• 6 以碳酸乙烯酯为溶剂杨木的液化
• 6.1 原料及试剂
• 6.2 仪器及设备
• 6.3 实验操作
• 6.4 实验分析
• 6.4.1 残渣分析
• 6.4.2 产物燃烧值测定
• 6.4.3 产物 GC-MS 分析
• 6.5 结果及讨论
• 6.5.1 反应温度对液化率的影响
• 6.5.2 反应时间对液化率的影响
• 6.5.3 催化剂用量对液化率的影响
• 6.5.4 正交实验及分析
• 6.5.4.1 正交设计实验计划
• 6.5.4.2 正交实验因素水平表
• 6.5.4.3 正交实验结果及数据分析
• 6.5.4.4 正交实验小结
• 6.5.4.5 稳定性实验结果与分析
• 6.5.5 液化残余物红外表征分析
• 6.5.6 液化产物燃烧值分析
• 6.5.7 产物 GC-MS 谱图分析
• 6.5.7.1 GC-MS 分析气相谱图
• 6.5.7.2 产物成分分析结果和讨论
• 6.6 小结
• 7. 结论
• 参考文献
• 详细摘要