随着化石燃料的枯竭和全球环境的严重破坏,开发可再生的清洁能源迫在眉睫。若对生物质能合理利用,它不但是一种可再生能源,也是一种清洁能源。近年来,以水为溶剂和反应介质的超临界流体液化技术得到了广泛研究。本文在综述了大量参考文献的基础上,制定了一套生物质在超临界水中液化的实验方案,并进行了一系列实验研究。 成功地自行设计了一套生物质在超临界水中液化的试验装置。反应釜的最高设计温度为450℃,最高设计压力为45MPa。采用锡浴加热反应釜,故反应速度快。试验证明,本实验装置能够满足实验要求,具有操作简单、维修方便、无二次污染和液化转化率高等优点。 试验中,对木屑、飞机草和花生壳三种生物质原料的主要成分进行分析,它们的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。纤维素的质量含量最大、其次是木质素和半纤维素,三者之和达95%以上。 木屑、飞机草和花生壳在超临界水中液化,产生的气体有焦油味;液体产物显酸性,PH值在2.5～4.8之间。部分液化产物不稳定,在保存过程中,颜色由淡黄色变为棕色,最后有黑色树脂状沉淀生成。 对纤维素、木屑、飞机草和花生壳在不同反应温度下液化的产物进行GC—MS分析,其成分相当复杂,里面含有几十种有机物。其中浓度相对较大的物质主要是含有3～9个碳的小分子有机酸、糠醛及含有甲基、甲氧基的醛、酮、苯酚类化合物。比较其它研究者对纤维素、半纤维素和木质素水解和热分解产物的研究和实验中所得主要产物,可以推测出生物质在超临界水中液化时,水解和热解反应同时进行,最终产物是纤维素、半纤维素和木质素的水解和热分解产物。且在水的临界温度(374.3℃)以上,反应温度对产物成分影响不明显,但对不同产物成分的浓度有较大影响。 另外,分别研究了反应温度、反应给水体积和反应物料加入质量三者对纤维素、木屑、飞机草和花生壳在超临界水中液化转化率的影响,来确定出优化工艺条件。优化工艺条件为:在其它反应条件不变时,反应温度要控制在370℃～390℃;当反应釜体积为20毫升,在其它反应条件不变时,反应给水量要控制在10～11毫升;其它反应条件不变时,反应物料加入质量与水的质量比要控制在1: