木质纤维素生物质水热液化的研究进展

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。     

生物质水热液化研究进展

水热液化技术可处理高含水率生物质且无需脱水等高耗能环节,具有良好的经济性与工业应用前景,已成为一种极具潜力的生物质能源利用方式。本文综述了生物质组分水热液化的机理,并对其应用生产进行了概述。回顾了生物质水热液化的研究历程,重点阐述纤维素、半纤维素、木质素、脂质和蛋白质等生物质的主要组分结构和水热液化反应机理,以及生物质水热液化反应器的工艺流程,明确了生物质水热液化存在的问题并对其发展方向进行展望。     

木质生物质在不同溶剂作用下的液化反应研究进展

生物质液化技术可将低品位的固体生物质转化成高品位的液体燃料或化学品,是生物质高效利用的主要方式。首先分析了不同生物质组分液化过程中的机理,在此基础上,以木质生物质液化溶剂的选择为出发点,讨论了水、醇类以及混合溶剂作用下的液化反应,同时比较了催化剂对液化过程及产品组成的影响,指出醇类溶剂液化在液化油产品质量、液化过程分子结构的调控方面具有较大的优势,在高品质液化油、燃油添加剂合成等方面具有较高的应用前景。     

木质生物质的液化及其产物的高效利用研究进展

对国内外木质生物质原料的液化及液化产物的高效利用研究的现状及进展进行了概述,讨论了木质生物质原料液化及其产物的应用前景,重点讨论了不同木质生物质原料液化过程中的主要影响因素,并分析了具有代表性的液化物结构特点,具体介绍了一些液化产物实际应用特别是在胶黏剂制备方面应用的典型实例。对我国该领域研究存在的问题、产业化发展提出了一些看法。     

纤维类生物质的溶剂液化及在聚氨酯材料中的应用

纤维类生物质是固态的天然高分子材料,用多元醇等有机溶剂能将难溶、难熔的纤维类生物材料转化为具有反应活性的液态物质,进一步可制备新型高分子材料如胶粘剂、泡沫塑料等,具有广泛的应用前景。文章主要总结了生物质多元醇液化技术的发展状况,包括溶剂液化的方法,液化机理以及液化产物在聚氨酯中的应用,并对我国该领域研究存在的问题、产业化发展提出了一些看法。     

水热催化液化制备生物油研究

生物质水热液化技术是最具有发展前景的生物质液化技术之一,可以将生物质直接转化为高品位气态、液态和固态产物。生物质液化过程中催化剂可以适度地降低反应温度和反应压力,加快反应速率,增加液化油的生成量,并且具有改变产物组成从而抑制焦炭的形成、提高液化油的品质等功效,本文主要对近年来水热液化制备生物油过程中各类催化剂进行了综述,着重介绍了均相催化与非均相催化对生物油性质的影响及使用情况并探讨了其催化机理,指出研究催化剂对水热液化具有重要的意义。     

农林废弃物生物质水热液化研究探讨

从3个方面总结阐述了农林废弃物生物质水热液化的研究现状,包括原料的特性(组分、预处理和溶剂等)、操作条件(温度与停留时间等)的影响以及催化剂的作用;指出生物油是多方面作用的产物,优化协调各因素才能取得最佳液化效果。最后,对农林废弃物生物质水热液化的研究前景进行了展望,认为分析完善其反应机理、分步液化提高转化效率和研制高效稳定的催化剂是今后的研究方向。     

生物原油炼制： 副产物内循环及水热自催化

利用高温高压条件模拟石油生成的生物质水热液化技术可用于制备生物原油,以替代日益枯竭的石油资源,然而副产物处置问题制约了其可持续发展。解决该问题的方法首先是通过水热定向催化调控减少副产物,然后集成各种技术将副产物尽可能原位资源化。基于此并依据生物炼制的思想,本文对一种集成几种水热技术炼制生物原油的模式进行了讨论。依据生物质水热液化副产物的特性,通过对固体产物水热合成制备催化剂、水相产物回用产生有机酸、气体产物分离或彻底氧化后水热还原生产有机酸等,可实现副产物内循环并强化自催化生成生物原油。指出该模式符合绿色化工的理念,对于加快规模化生产可替代石油的生物原油、缓解能源危机具有重要的参考意义。     

木质生物质的超声波-微波液化机理

以微晶纤维素、木聚糖和碱木质素为木质生物质组分模型,γ-戊内酯/正辛醇和浓硫酸分别为溶剂和催化剂,考察了木质生物质的超声波-微波液化机理。结果表明:纤维素和半纤维素发生开环、脱羧、酯化等反应后,生成醇、呋喃和有机酸等;木质素经历解构、酯化和裂解重聚后形成酯、羧醛和芳香族等物质。     

反应条件对玉米秸秆水热液化产物分布及特性的影响

利用间歇式生物质水热液化反应釜,通过正交试验设计考察不同反应条件对玉米秸秆水热液化（HTL）的影响,过程参数包括反应温度（250~350℃）,反应时间（0~60 min）和含固量（5%~15%）。从元素组成、官能团分布、主要化学成分以及结构形貌等对玉米秸秆水热液化产物的特性进行了分析。研究结果表明：玉米秸秆水热液化的较优条件为反应温度300℃、反应时间30 min、含固量5%,此时生物原油（BO）、固体残渣（SR）、其他产物（气相和水相产物）的产率以及液化率分别为22.85%、15.02%、62.13%和84.98%。过程参数对玉米秸秆水热液化的产物分布有显著影响。不同反应条件下玉米秸秆组分降解程度不同,生物原油的产率8.31%~22.85%,热值30.56~32.69 MJ/kg,水相产物的总有机碳（TOC）7 711.5~12 336.0 mg/L,固体产物的组成和表面形貌也不同。FT-IR结果显示：生物原油的官能团分布相似,仅某些峰强度有所差异,表明不同水热条件制备的生物原油中化合物种类相似但含量存在差异。GC-MS分析结果显示：生物原油组成包括酚类、酮类、有机酸类、醛类、醇类、含氮化合物和呋喃类等化合物。     

木质类废弃物液化及其高效利用研究进展

木质类废弃物具有数量多、分布广、可再生等特点,采用热化学液化技术将其转变为具有反应活性的新的化学原料,能替代或部分替代化石产品制备高品质化学品。本文将不同生物质转化技术以及可利用途径进行归纳总结,回顾了近年来国内外常见的木质类废弃物液化技术如高温高压液化、快速热解液化和常压催化液化等,重点介绍了广为关注的常压催化液化及其高效利用研究现状。概述了不同的液化剂和催化剂所得液化物的性质及所制备胶黏剂、聚氨酯材料等高附加值生物质基树脂材料的性能。指出木质类生物质液化过程只有朝着低成本、绿色、高效反应方向发展,才有可能向大规模工业化转化。作者结合自己的科研实践,提出该领域目前存在的一些问题以及解决途径的建议,对液化生物质基高分子材料的产业化应用提出展望。     

木质纤维素多元醇液化及液化产物提质的研究进展

生物质作为唯一的可再生含碳资源,通过热化学液化可以实现其高附加值转化为燃料和化学品。木质纤维素多元醇液化产物富含活性羟基,具有可调变的羟值和黏度,在聚氨酯材料的生产中得到了广泛的应用。由于液化过程中同时存在缩聚、重排等副反应的发生,导致液化产物中含有醛、酮、酸、酯等羰基化合物,使用合适的催化剂对液化产物进行加氢提质是提高下游聚氨酯泡沫品质的必需步骤。为此,对木质纤维素多元醇液化工艺、液化动力学和液化机理等方面进行了总结,对液化产物的提质方法及工艺技术的选取进行了阐述,提出了“液化耦合提质”的新工艺,并对未来的研究重点及发展趋势提出了可行的建议。     

Hydrothermal catalytic production of fuels and chemicals from aquatic biomass

One of the promising avenues for biomass processing is the use of water as a reaction medium for wet or aquatic biomass. This review focuses on the hydrothermal catalytic production of fuels and chemicals from aquatic biomass. Two different regimes for conversion of aquatic biomass in hydrothermal conditions are discussed in detail. The first is hydrothermal liquefaction, and the second is hydrothermal gasification. The goals of these processes are to produce liquid‐fuel‐range hydrocarbons and methane or hydrogen, respectively. The catalytic upgrading of biocrude resulting from noncatalytic liquefaction and the stability and degradation of catalysts in high temperature water are also discussed. The review concludes with a brief discussion of the outlook for and opportunities within the field of hydrothermal catalytic valorization of biomass. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

生物质高压液化影响因素综述

综述了原料种类、溶剂、催化剂、反应温度、反应压力、液化时间、反应气氛、升温速率、抽提物、反应器类型等各种因素对生物质高压液化的影响,并简述了常见的液化油精制方法。     

我国非木质植物原料热解及液化研究进展

综述了几类非木质植物原料热解及液化的研究进展,介绍了液化方法及影响液化产物得率和质量的因素,同时对液化产物的表征方法、性质和应用范围作了简单的论述,并介绍了世界上几种流行的热解工艺,最后指出了开展非木质植物原料热解及液化的基础研究工作具有现实的意义。     

纤维素与甲壳素常压酸催化液化生成小分子化学品的机理研究进展

在过去的二十年里,利用常压催化液化法将木质生物质尤其是纤维素转化为小分子化学品的研究已经取得了一定的成果,近年来,常压催化液化法开始被应用于甲壳素生物质向小分子化学品转化的研究,极大地丰富了液化产物的种类尤其是含氮小分子化学品的类型。本文对常压下酸催化的纤维素与甲壳素在不同溶剂中液化生成的小分子化学品进行了总结,并重点对其液化机理的研究进展进行了阐述。提出了纤维素与甲壳素液化制备小分子化学品及机理研究中存在的一些问题及解决途径的建议,并对甲壳素的液化研究进行了展望。     

Hydrothermal liquefaction of wheat straw in hot compressed water and subcritical water–alcohol mixtures

Hydrothermal liquefaction of lignocellulosic biomass (wheat straw) into bio-oil has been investigated under subcritical conditions (temperature up to 350 °C, pressure up to 200 bar) in water and water–alcohol mixtures using ethanol and isopropanol in a continuously operated tubular reactor. The effect of different reaction parameters such as temperature, pressure and water–alcohol ratio on the biomass conversion, cracking products yield and the higher heating value (HHV) of the received bio-oil was studied. The water–ethanol mixture was found to be a very reactive medium showing a complete biomass conversion and >30 wt% yield of high caloric oil (HCO). A maximum HHV of 28 MJ/kg for HCO was achieved. In addition, Ru (5 wt%) on H-Beta support was used as catalyst in a run with hydrogen in the feed showing deeper deoxygenation of reaction intermediates and highest HHV of the product oil (30 MJ/kg). This work demonstrated the usability of water–ethanol mixtures for an effective depolymerization of lignocellulosic biomass to bio-oils under subcritical reaction conditions with more than doubled HHV compared to the feedstock, in particular using a catalyst and the presence of hydrogen for further deoxygenation.     

木质生物材料液化研究进展

综述了木质生物材料的液化技术发展进程、液化机理和液化方法,以及液化产物的表征方法和应用,指出在液化机理、液化中间产物的分离、液化方法与其产物的关系、液化产物的性质和利用等方面尚有待进一步深入,并提出发展液化技术是我国综合利用木质生物原料、提高其利用价值的一种有效途径。