沙柳在混合供氢溶剂中的液化工艺及产物特性

 采用单因素和正交实验, 考察了沙生灌木沙柳在苯酚和四氢萘混合供氢溶剂中液化的反应时间、反应温度、催化剂用量、苯酚用量和四氢萘用量等工艺参数对液化产物残渣率的影响, 得到沙柳在混合溶剂中的最优化工艺是: 反应温度120℃, 反应时间2 h, 催化剂(98%的浓硫酸)1 mL, 苯酚15 g, 四氢萘5 mL, 此条件下的液化率可达97.51%。各因素影响次序为: 反应温度> 反应时间> 催化剂用量> 四氢萘用量> 苯酚用量。不同反应时间下的沙柳液化液体产物红外谱图表明, 在反应时间30 min 前产生新峰, 在30 min 后谱图特征相同; 固体残渣红外谱图表明, 沙柳组分中的木质素和半纤维素首先发生了降解, 木质素结构单元中的酚醚键断裂先于木质素芳香核之间的碳碳键的断裂, 且液化反应的最终固体残渣中含有吡喃糖环和缔合羟基; 液化固体残渣热重分析表明, 产物中的有机质随液化的进行逐步减少, 且热分解反应分为2 个阶段, 表现出明显的阶段性。     

木质纤维原料各组分温和液化行为

为开发可再生资源和缓解能源危机,研究了木质纤维原料的常压温和液化过程。在浓硫酸催化下,将甘蔗渣、甘蔗渣综纤维和甘蔗渣纤维素在乙二醇中130~190℃液化。对不同液化条件下残渣率、产物质量分布和红外谱图的分析。结果表明:在较低温度下,纤维素不易液化,半纤维素和木质素易液化;在较高温度下,纤维素可有效液化,木质素和半纤维素易发生再聚合形成不溶残渣;先较低温度再较高温度两步液化可有效降低残渣率。纤维素和半纤维素液化产物主要分布在水相;木质素产物主要分布在丙酮相;残渣同时来自三种组分。     

沙柳降解液化制备多元醇的工艺研究

利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,以硫酸为催化剂,乙二醇为溶剂,对沙柳降解液化制备多元醇进行研究.考察了料液浓度、反应温度、反应时间、催化剂浓度等因素对沙柳液化降解制备多元醇的液化率和性质的影响,通过单因素实验对液化反应过程进行了分析,确定了较优化的液化反应工艺条件.实验结果表明:沙柳在乙二醇溶剂中具有良好的液化效果,在反应温度为170℃、反应时间为2h、催化剂浓度为0.03mL/mL、料液浓度为0.025g/mL的条件下,最高液化率达到94.3%,得到的多元醇液化产物的羟值为209.5~301.8mg/gKOH,酸值为27.1~34.5mg/gKOH,为低羟值多元醇.该制备工艺简单可行,反应条件温和,成本较低,为沙柳的综合利用和多元醇的绿色制备提供了一条新的途径.     

磷钨酸催化沙柳醇解制备乙酰丙酸乙酯

研究了在磷钨酸催化的条件下,沙柳醇解制备乙酰丙酸乙酯的工艺。通过单因素试验和正交试验考察了沙柳质量(固液比)、催化剂质量、反应温度及反应时间等对乙酰丙酸乙酯产率的影响。结果表明在反应温度为210℃、反应时间为4 h、沙柳质量为1. 5 g、催化剂质量为3. 5 g时,乙酰丙酸乙酯的最高产率为36. 21%。各反应因素对产率影响的大小为:沙柳质量(固液比)反应时间反应温度催化剂质量。利用FT-IR分析了沙柳及醇解液化产物的结构,说明沙柳主要含有脂肪烃结构和芳香结构及多种含氧官能团,醇解后的液化产物显示出了乙酰丙酸乙酯的结构特征。     

酸性阳离子交换树脂催化降解木质纤维素制备可还原糖

 为研究木质纤维素中不同组分的降解规律,以自制强酸性阳离子交换树脂为催化剂,对秸秆、蒸汽爆破预处理秸秆和微晶纤维素(MCC)进行降解处理研究。考查了催化剂用量、反应温度、反应时间等对秸秆降解反应的影响,比较了纤维素和半纤维素降解效果。研究结果表明,在微波加热条件下,以离子液体[Amim]Cl 为溶剂时,当催化剂与木质纤维素质量比为1∶1、反应温度为140~160℃、反应时间为20~40 min 时,总还原糖收率最高可达92%且半纤维素较纤维素易于降解,在140℃反应30 min,木糖收率最高为47.3%,在160℃反应40 min,葡萄糖收率最高可达45.8%。比较木屑、蒸汽爆破预处理的木屑和微晶纤维素催化降解情况,结果表明,酸性阳离子交换树脂对它们均具有有效的催化效果,其中微晶纤维素降解效果最好。     

超临界甲醇中CuO-ZnO/Al_2O_3催化微晶纤维素的液化研究

在超临界甲醇中使用CuO-ZnO/Al_2O_3复合氧化物催化液化微晶纤维素,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、甲醇填充率对微晶纤维素转化率的影响,并通过正交实验确定其最佳反应条件:反应温度280℃,反应时间90 min,催化剂用量125%、甲醇填充率60%.通过FT-IR和GC-MS对其催化液化产物进行分析,结果表明在超临界甲醇中,微晶纤维素主要发生热解与醇解反应,纤维素大分子分解形成小分子化合物,添加催化剂可促进小分子化合物脱水并进行加氢重整,得到C_2~C_7醇类为主要液化产物.     

超临界甲醇中D-(-)-阿拉伯糖催化液化研究

以CuO-ZnO/Al2O3复合氧化物为催化剂,采用间歇式高温高压反应釜,超临界甲醇为液化介质,对半纤维素D-(-)-阿拉伯糖进行催化液化研究.考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、甲醇填充率对D-(-)-阿拉伯糖转化率的影响.同时采用正交试验进行优化.结果表明:当反应温度320 ℃,反应时间30 min,催化剂用量100%、甲醇填充率40%,此工艺条件下D-(-)-阿拉伯糖转化率为99.98%.通过GC-MS分析了D-(-)-阿拉伯糖液化产物,检测分析表明,其液化产物成分复杂,主要有:酯类、醇类、酮类.     

沙柳、柠条、杨木的苯酚液化工艺研究

以苯酚作液化剂,稀硫酸作催化剂,对沙柳(Salix psammophila)、柠条(Caragana intermedia)和杨木(Populus×Euramericana(Doda)Guineir cv.’I-214)进行了液化实验,分析了反应温度、液比、催化剂用量及液化时间对液化反应的影响。结果表明:(1)在适宜的液化条件下,沙柳、柠条和杨木均能达到理想的液化效果,且杨木比沙柳和柠条更易于液化。(2)反应温度对液化过程的影响最大,液比、催化剂用量等对液化过程也有不同程度的影响。(3)杨木液化适宜的工艺条件为:温度150℃,液比(酚/木)为3,催化剂质量分数7%,时间120 min;沙柳和柠条适宜的液化工艺条件为:温度150℃,液比(酚/木)为4,催化剂质量分数7%,时间120 min。     

沙柳醇解液化工艺研究

 随着煤、石油、天然气等不可再生资源的逐渐消耗及环境问题的日益恶化,通过可再生生物质资源生产液体燃料和有机化学品的研究日益受到青睐.本研究以硫酸为催化剂,乙醇为溶剂,充分利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,对其进行醇解液化.考察溶剂浓度、反应温度、沙柳用量、催化剂用量等因素对液化率的影响,通过正交实验找出较优液化条件.当溶剂为无水乙醇、液料比(mL:g)为60:1、反应温度为170℃、硫酸浓度为0.06 mol/L、反应时间为2 h 时,沙柳的液化效果最好,液化率达90.94%.     

离子液体体系下的玉米秸秆降解条件

在离子液体体系下,采用HCl作为催化剂对玉米秸秆进行降解.研究了降解条件(催化剂体积分数、反应温度、反应时间)对玉米秸秆降解过程的影响,确定适宜降解条件为催化剂体积分数7.4%,反应温度85℃,反应时间2.5h.在此条件下,得到的玉米秸秆的降解率为65.8%;在工艺参数相同的条件下,离子液体体系下玉米秸秆的降解率比水体系下玉米秸秆的降解率提高了48.7%.利用SEM分析最优降解参数下固体产物的结构特征,结果表明,离子液体体系降解下产物中纤维素的聚合度降低.红外分析结果表明,离子液体体系与水体系下玉米秸秆降解的剩余物结构基本一致.