生物质原料常压快速液化特性研究

生物质常压快速液化是生物质在液化剂中，常压条件下转化为分子量分布广泛的液态混合物的过程。常压快速液化具有反应条件温和、设备简单、产品可以替代传统石化化学品的特点。液化产物有足够的化学反应活性，不仅可以与异氰酸酯合成聚氨酯材料，广泛应用于国防工业方面、轻纺工业方而、交通和铁道运输方面、油田煤矿和矿山方面、建筑工程方面、医疗和体育等方面还可与多元酸(酐)酯化制备体型聚酯类木材胶粘剂，为解决木材胶粘剂的甲醛污染问题发挥重要作用。 本论文以玉米秸秆为典型原料，研究常压快速液化条件对其液化率的影响，并且对其进行优化，从而应用于花生壳、稻壳等不同生物质的液化工艺中，同时试验不同生物质成分如纤维素、半纤维素等，筛选对液化率的影响因子，将液化产物用于制备木材胶粘剂，建立液化产物与马来酸酐固化反应动力学模型，以期为液化产物制备木材胶粘剂提供理论依据。 以玉米秸秆为典型原料，液化率为试验指标，设计了二次回归正交旋转组合设计试验，得出液化率与液化条件之间的回归数学模型，并以此为基础对液化工艺进行优化，得到优化工艺条件为：液化剂用量为100g，液化温度为158℃，液化时间为63min，玉米秸秆用量17g，催化剂用量为2.7g时，液化率为99.8％。对数学模型进行响应面分析，确定秸秆液化的最佳工艺条件以及各因素间的交互作用。 分析测定了具有代表性如高木质素类、高半纤维素类等的不同生物质原料的成分，利用SPSS软件对其进行主成分分析和聚类分析，将生物质原料分成五大类，得到生物质的特征成分为苯乙醇抽提物、酸不溶木素、综纤维素、蛋白质；对比不同生物质原料的液化率，推断出酸不溶木素是影响液化率的主要因素，这可能是因为木质素分子中有较多苯环，分子量大，热解较困难。 试验霉变玉米秸秆与未霉变玉米秸秆成分的差异，并对比其液化率，结果表明霉变玉米秸秆液化过程更困难：采用均匀设计法对不同生物质原料进行常压快速液化工艺的优化，比较其羟基值，为合理利用生物质原料常压快速液化的液化产物提供理论依据。