桉木屑及其主要组分在水和四氢萘中的液化机理研究

摘要

本文直接从桉木屑中提取纤维素和木质素，在水、四氢萘、水-四氢萘混合溶剂中，考察了液化温度、反应时间和液化溶剂对桉木屑及其主要组分液化效率的影响;并对液体产物，固体产物和气体产物进行分析，探讨了水和四氢萘中纤维素、木质素和桉木屑的液化机理。
　　水热液化过程中，纤维素水解成葡萄糖和果糖，接着脱水生成5-羟甲基糠醛，5-羟甲基糠醛再经过开环、水解、脱水、异构化等反应生成酚类和酮类。木质素在水热液化过程中，先水解成几种愈创木基和紫丁香基酚等初级产物，这些初级产物再经过醚键和碳碳键链断裂、进一步经过异构化、甲基化和脱羰基等反应生成醚类和其他酚类。桉木屑水热液化过程中，纤维素和木质素同时发生降解反应，在较低的温度范围内（低于240℃）和较早的反应阶段（反应初期）主要发生半纤维素和纤维素的降解反应;在较高的温度条件下（高于240℃）和较长的反应时间内，木质素的降解反应也得到大幅提升。半纤维素水解产物酸类一定程度上促进了液化。
　　四氢萘液化过程中，纤维素热解和氢解之后产生甲基游离基、糠醛和CO，甲基游离基与四氢萘或萘加成生成芳香烃，糠醛异构成三羟基苯酚后经过烷基化和裂解反应得到苯酚及其衍生物。木质素在四氢萘中液化，首先热解产物酚类经过羰基断裂或脱羰基生成侧链不含羰基的愈创木基酚和紫丁香基酚，愈创木基酚和紫丁香基酚的甲氧基被还原成羟基生成多羟基酚。一部分酚类产物甲基化得到醚类。桉木屑的四氢萘液化产物不仅包含来自纤维素和木质素的液化产物，还包含来自溶剂四氢萘的副反应产物，表明木屑四氢萘液化机理较为复杂。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 生物质能的利用

1．1．1 生物质能的简介

1．1．2 生物质能的意义和前景

1．1．3 生物质制备液体燃料技术

1．2 生物质溶剂热液化技术与机理研究进展

1．2．1 溶剂热液化工艺研究

1．2．2 溶剂热液化机理研究

1．3 供氢溶剂在植物纤维液化反应中的应用

1．4 选题依据、研究目的和内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 选题依据和研究目的

1．4．3 研究内容

第2章 实验方法和实验设备

2．1 原料、试剂和仪器

2．2 纤维素和木质素的制备

2．3 溶剂热液化方法和过程

2．4 产物表征方法

2．4．1 气体产物分析

2．4．2 液体产物分析

2．4．3 固体产物分析

第3章 桉木纤维素水热溶剂热液化研究

3．1 纤维素聚合度对液化效率的影响

3．2 液化溶剂的影响

3．2．1 液化溶剂对液化效率的影响

3．2．2 气体产物的分析

3．2．3 产物油成分的分析

3．2．4 液化残渣的分析

3．3 液化温度的影响

3．3．1 温度对纤维素液化效率的影响

3．3．2 气体产物的分析

3．3．3 产物油成分的分析

3．4 反应时间的影响

3．4．1 液化时间对纤维素液化效率的影响

3．4．2 气体产物的分析

3．4．3 产物油成分的分析

3．5 纤维素液化机理研究

3．5．1 纤维素水热液化机理

3．5．2 纤维素四氢萘液化机理

第4章 桉木木质素溶剂热液化研究

4．1 液化溶剂的影响

4．1．1 液化溶剂对液化效率的影响

4．1．2 气体产物的分析

4．1．3 产物油成分的分析

4．1．4 液化残渣的分析

4．2 液化温度的影响

4．2．1 温度对液化效率的影响

4．2．2 气体产物的分析

4．2．3 产物油成分的分析

4．3 反应时间的影响

4．3．1 反应时间对液化效率的影响

4．3．2 气体产物的分析

4．3．3 产物油成分的分析

4．4 木质素液化机理研究

4．4．1 木质素水热液化机理研究

4．4．2 木质素四氢萘液化机理研究

第5章 桉木屑溶剂热液化与机理研究

5．1 液化溶剂的影响

5．1．1 液化溶剂对液化效率的影响

5．1．2 气体成分的分析

5．1．3 产物油成分的分析

5．1．4 液化残渣的分析

5．2 液化温度的影响

5．2．1 液化温度对液化效率的影响

5．2．2 气体成分的分析

5．2．3 产物油成分的分析

5．3 反应时间的影响

5．3．1 反应时间对液化效率的影响

5．3．2 反应时间对各气体含量的影响

5．3．3 反应时间对产物油成分的影响

5．4 桉木屑液化机理研究

5．4．1 桉木屑水热液化机理

5．4．2 桉木屑四氢萘液化机理

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

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