生物质直接液化ppt

三、反应产物的分离
固体、 蒸馏水 液体 100ml
1号滤液
蒸发
（水、水溶性有机物）
5号滤纸
固体、不溶性有机物
WSO
烧杯
超声 30min
5号滤纸
2号滤液（丙酮、 蒸发 丙酮溶解物）
HO
固体残留物（未反应的样
品、焦炭、灰分、催化剂）
丙 酮
105℃ 100ml
反应器 SR
• 金属离子分离的影响因素：
（1）木质纤维素材料在液化前和液化过程中的金属阳离子交换； （2）催化剂与酸性物质及液化过程中产生的CO2发生反应，使其化学 结构发生了转变； （3）反应后是否进行中和操作。
目的
直接液化杰克松木材的锯末来生产高热值的重质油。
使用的催化剂为碱土金属及铁离子的化合物。
实验部分
一、材料
• 杰克松的锯屑 使用前，在105℃下干燥
24h。松木样品的近似和最 终分析结果，还有主要无机 成分见表1。
二、液化过程
• 爆破系统如图1所示。 • 反应器中：木材样品1.0g，蒸馏水
10ml，催化剂用量为样品质量的5%， 有试剂级的FeSO4 ·7H2O， Ca(OH)2，Ba(OH)2。 • 反应器严格密封，超声波浴20min， 反复的抽真空和填充N2。最后，加 压至2 Mpa。反应器由机械振动筛 （100 rpm）支撑，在流化沙浴中快 速加热，到所需的时间后，从沙浴 中移除反应器，迅速置于冷水中停 止反应。 • 重复2到3次，误差<10%。
定义：一种高于其临界温度374℃和高于其 临界压力22兆帕的高压水。 特点：环保、经济成本低；具有独特的运输 性质：气体扩散系数和液体密度；溶解能力 强，可以与油等物质混合，具有较广泛的融 合能力；提供一个单相的反应环境，避免了 中间相的过度；具有极强的氧化能力；
在温度为280–380 °C，在亚临界水或近临界水中
• 因此，在应用于生物质直接液化，亚临界水 （300 ℃ ）优于超临界水（380 ℃ ）。
反应温度和催化剂的影响
• HO（20-45％的产量）的形成 远远大于WSO（5-25％的产 量），无论是否使用催化剂。
• 在300°C以下，（气体+水） 的产率相对较低，约20-40％； 在较高的温度，急剧增加至3070％；
直接液化
快速热解
•将干的生物质原料在惰性 气体中直接加热到4001000℃。 •热解油包含较多的氧/水 成分，因此，热值低，具 有强酸性系列的化学品。包括 香兰素，酚，醛和有机酸 等。 •以有机物，如蒽油、醇 为溶剂的。 •高压水在生物质直接液 化中有许多优点。
• 所以催化剂都能促进HO的形成，一个 例外，5 wt % FeSO4在温度高于 340℃会有抑制作用。
• 在340℃以下的低温，所有催化剂都有 较高的活性，活性比较：Ba(OH)2 > Ca(OH)2 > FeSO4。无催化剂时， HO产物的得率为30%左右，加 Ba(OH)2后，提高到45%以上。
在亚/近临界水中直接液化木 质生物质来生产高热值的重油
报告人：
摘要 简介 实验部分 结果与讨论 结论
摘要
• 在280-380℃时，在近临界水中直接液化木 质生物质；
• 可获得热量值为30-35MJ/kg的重油，热值为 19-25MJ/kg的水溶性油；
• 添加催化剂(碱土金属和铁离子)有利于重油 的形成；
• GC/MS 测量，证实了重油中主要含有羧酸， 酚类化合物及其衍生物，和长链烷烃。
简介
• 相对于化石燃料的储备日趋枯竭，开发生 物能源和发展生物精炼技术，已经引起的 世界性的关注。
生物质 间接气化、生物工程、直接液化
液体燃料和化学品
• 与间接液化和生物方法相比，将生物质原 料直接液化为油，其技术路线更简单。
• GC/MS 分析HO； • 2002升级版的NIST 98 MS library鉴定重油中的化合物； • XRD来检查液化过程中木材样品的结晶形式的改变。
结果与讨论
• 反应时间的影响 • 反应温度和催化剂的影响 • 液体/固体产物的特点
反应时间的影响
• 在这两个温度，HO和 WSO的得率一般随反应 时间的增加而增加；
• WSO的得率在30分钟左 右趋于平稳；
• 用乙醇作为液化介质， 结果相同
图2
反应时间的影响
• 在30分钟之前，在两个 温度下，SR的产率随着 时间的增加而降低；之 后，随着时间的增加而 增加；
• 初始SR形成的减少是由 于木质纤维素材料转化 为液体产品的增加，而 后来SR形成的增加主要 是由于气态中间体/产物 的逆行/缩合。
图2
反应时间的影响
• 在这两个的温度和在15-60的范围内任一停留时 间，HO形成（20-40％的产率）比WSO（5〜 15％的产率）更大。
• 石油产量强烈地依赖于温度：从300℃（亚临界 水）到380℃（超临界水），随着温度的升高， HO和WSO的产量显著降低。在超临界水 （380℃），液体产物的产率降低是由于液体产 物经过异构化，脱水，碎片化和缩合反应，开 裂为气体和炭/焦炭。也说明：气+水）产量在 380℃下均远高于300℃，
高压水
定义：压力大于1Mpa，温度在200—350℃之间 的液态水。 特点：环保的绿色溶剂；介电常数较低，氢键较 少，结合较弱，等温可压缩性较高，溶解有机化 合物的能力更强；电离常数大，具备酸、碱催化 功能； 能有效促进离子、极性非离子和自由基的 反应；使原材料干燥的高能耗降低。
超临界水 SCW
• WSO的产率=WSO的质量/添加生物质的干燥的有机物质量 • HO的产率=HO的质量/添加生物质的干燥的有机物质量 • SR的产率=SR的质量/添加生物质的干燥的有机物质量 • (水+气体) 的产率=100wt%- WSO的产率- HO的产率- SR的产率
四、表征
• CEC (SCP)240-XA 元素分析仪测定油（WSO和HO）的 基本元素；
• 无催化剂进行液化，随温度从 280升高到300°C，HO及 WSO的产率增加，而（气体+ 水）的产率略有下降；300℃ 以上，HO和WSO的产率平稳 或者略有下降，而（气体+水） 的形成持续地增加。
图3
反应温度和催化剂的影响
• 在整个温度范围内，催化剂的作用是： 促进HO及（气体+水）的形成，抑制 WSO。