第10卷第5期 2010年10月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
反应温度对木质生物质醇解产物分布和反应过程的影响
邹献武，秦特夫，黄络华，王勇，顾昌明，张小玲
VoL.10 No.5 Oct.2010
(1.中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室，北京100091：2.北京理工大学理学院，北京100081) 摘要：在密闭不锈钢反应釜中以酸化的正辛醇作溶剂，考察了木质生物质在90~210℃范围内的醇解反应过程，结果表明，生物质液化率在130℃达到最大值83%，110℃低温下液化产物中的轻质油产率超过82%，而重质油产率仅有0.11%，随反应溢度升高，轻质油产率逐新降低，重质油产率却逐渐增大，170℃达最大值12%.轻质油主要由乙
多种含氧官能团的芳烃或酚类化合物.正辛醇溶剂与纤维素/半纤维素浓酸水解所得乙酸发生酯化反应促进了生物质
液化，纤维素/率纤维素降解所得醛类与木质素降解所得酚类化合物发生二次缩聚反应，降低了生物质液化率关键调：反应温度；木质生物质；醇解；产物；组成：分布
中图分类号：TQ351 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)05-0915-06
易提取分离的高值化学品提供理论依据
随着石油资源的日益枯竭，从可再生生物质资源中获得液体燃料和高值化学品正受到越来越多的关注[1-5 研究[6-引表明，生物质醇解，尤其是小分子如正辛醇液化，是实现这一目的的有效途径之一，该过程中，反应温度是影响生物质液化率和产物组成的重要因素， Rezzoug等[10,1研究了木质生物质在150~280C酸化乙二醇中的液化，发现木质生物质液化率随液化温度升高而增加.Yuan等[12]研究了稻秆在260~350℃亚/超临界乙醇-水和2-丙醇-水中的液化，发现反应温度越高，所得生物质油热值也越高.Xu等[13]研究了200~350℃铁基催化剂作用下亚/超临界乙醇中木质生物质的液化，发现当液化温度从200℃升高到300℃时生物质油产率持续增加，300~350℃后该趋势减缓，他们认为这可能是由于液体产物发生了缩聚和环化反应
尽管许多研究都表明反应温度显著影响整个生物质宏观醇解过程，但生物质中纤维素、半纤维素和木质素3种主要组分在不同温区的具体醇解过程机理仍不清楚，这些组分降解片段与醇溶剂之间的相互作用机制更不明了，为了从生物质中得到高质量的液体燃料和高值化学品，有必要了解温度对生物质各主要组分醇解反应过程的影响.本工作通过分析不同温度下木质生物质醇解过程产物组成和分布情况来分析生物质中主要组分的醇解机理，建立醇溶剂与其相互作用的反应机制，以促进纤维素、半纤维素和木质素醇解主反应的进行，抑制副反应的发生，为提高生物质液化率，得到集中度高、
2实验 2.1材料与试剂
采自北京郊区的杨木经粉碎、过筛后取20~80目(180~830μm)的木粉，置于105℃烘箱中干燥12h.木粉原料的主要成分如表1所示，采用GB/T2677.8-1994 测定其中木质素含量，采用GB/T2677.10-1995测定综纤维素含量，采用GB/T744-1989测定α-纤维素含量，由综纤维素含量减去α-纤维素含量得到半纤维素含量采用美国EAI公司的CE-400元素分析仪进行元素分析
正辛醇、丙酮和正已烷均为分析纯，95%浓硫酸为化学纯，均购自北京化学试剂公司。
.表1木质生物质化学成分和元素分析
Table 1Chemical and elemental compositions of woody
biomasssamples(drybasis） Component
Content (%, o)Element
Lignin
Hemicellulose a-Cellulose
Ethanol-benzene solubles
Cold water solubles Ash
Note: 1) By difference.
31.37 45.33 4.45 3.36 0.54
2.2实验装置与分析仪器
c g N
Content (%, )
47.02 6.01 46.76 0.21
液化实验装置为日本住友公司TAS-2型高压反应签，其结构如图1所示，包括加热套、釜体、冷却盘管、反应过程气体和液体采样阀及温度、压力和拌转速控制箱
分析仪器：美国EAI公司的CE-400型元素分析仪，
收稿日期：2010-0609，修回日期：2010-0925
基金项目：国家林业局引进国际先进农业科学技术计划(948)基金资助项日(编号：2006-4-C05)：国家林业局林业公益性行业科研专项基金资助项目(编号：
200904026)：中国林业科学研究院基本科研业务费专项基企资助项月(编号：CAFINT2008C07)
作者简介：邹献武(1975-)，男，江两省宜黄县人，博上，助理研究员，研究方向为生物质材料与能源，E-mail:xwzou@home.ipe.ac.cn；秦待夫，
通i我联系人，Tel: 010-62889467,E-mail: qintefia@caf.ac.cn 万方数据