甘蔗渣在水与四氢萘混合溶剂中的液化工艺优化实验

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1、第４８卷第６期生物质化学工程Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．６２０１４年１１月ＢｉｏｍａｓｓＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｖ．２０１４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３５８５４．２０１４．０６．００１·研究报告———生物质能源·甘蔗渣在水与四氢萘混合溶剂中的液化工艺优化实验操江飞，李存龙，谢宁，周欣欣，洪亚明，李志霞（广西大学化学化工学院，广西南宁５３０００４）摘要：通过正交试验考察了蔗渣在水与四氢萘混合溶剂中液化过程的５个因素对蔗渣转化率的影响。蔗渣在混合溶剂中的优化工艺为：反应温度２７０℃、反应时间３０ｍｉｎ、固液比（蔗渣与溶剂质量比）１∶６、碱浸预处理ＮａＯＨ用量４％

2、、四氢萘用量（占总溶剂质量分数）５０％。各因素的影响次序：ＮａＯＨ用量＞反应温度＞四氢萘用量＞固液比＞反应时间。在此工艺条件下，蔗渣转化率可达到９７．９％。实验结果表明，四氢萘部分取代液化溶剂中的水，可以有效提高蔗渣液化效率，同时降低反应温度及压力，促进实验操作条件的改善。关键词：正交试验；甘蔗渣；液化工艺；水四氢萘混合溶剂中图分类号：ＴＱ３５文献标识码：Ａ文章编号：１６７３５８５４（２０１４）０６０００１０５ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＬｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢａｇａｓｓｅｉｎＷａｔｅｒｔｅｔｒａｌｉｎＭｉｘｅｄＳｏｌｖｅｎｔｓＣＡＯＪｉａｎｇｆｅｉ

3、，ＬＩＣｕｎｌｏｎｇ，ＸＩＥＮｉｎｇ，ＺＨＯＵＸｉｎｘｉｎ，ＨＯＮＧＹａｍｉｎｇ，ＬＩＺｈｉｘｉａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｉｖｅｆａｃｔｏｒｓｏｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｏｆｂａｇａｓｓｅｉｎｗａｔｅｒｔｅｔｒａｌｉｎ（ＷＴ）ｍｉｘｅｄｓｏｌｖｅｎｔｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ

4、ｗｅｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ２７０℃，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ３０ｍｉｎ，ｍａｓｓｒａｔｉｏｏｆｂａｇａｓｓｅｔｏｓｏｌｖｅｎｔ１∶６，ＮａＯＨｄｏｓａｇｅｉｎａｌｋａｌｉｓｏａｋｉｎｇｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ４％，ａｎｄｔｅｔｒａｌｉｎｄｏｓａｇｅ５０％（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｏｔａｌｓｏｌｖｅｎｔ）．ＴｈｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｗａｓＮａＯＨｄｏｓａｇｅ＞ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＞ｔｅｔｒａｌｉｎｄｏｓａｇｅ＞ｍａｓｓｒａｔｉｏｏｆｂａｇａｓｓｅｔｏｓｏｌｖｅｎｔ＞ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅ

5、ｒｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｂａｇａｓｓｅｗａｓ９７．９％ｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｌｓｏｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐａｒｔｉａｌｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒｗａｔｅｒｗｉｔｈｔｅｔｒａｌｉｎｉｎｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｓｏｌｖｅｎｔｓｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｒｅｄｕｃｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ；ｂａｇａｓｓｅ；ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ；ｗａｔ

6、ｅｒｔｅｔｒａｌｉｎｍｉｘｅｄｓｏｌｖｅｎｔｓ生物质是唯一能转化为液体燃料及可储存和运输的可再生资源，发展生物质能是解决全球能源危［１］机最理想途径之一。生物质可制备的液体燃料有生物原油、生物乙醇和生物柴油。生物乙醇和生物柴油所使用的大部分原料来源于诸如玉米、大豆等粮食类生物质，由于占用耕地，与人类的食品链发生［２－３］竞争等诸多原因，其发展受到制约。生物原油亦称生物油或生物燃油，可以由绝大多数生物质及其［４］废弃物，如速生桉、秸秆、木薯渣和甘蔗渣等，通过特定的热化学转换技术制备而得。目前，发展非粮［５］食生物质能源被认为是解决我国粮食安全和能源安全的根本之道。随着蔗糖实现大规模工业化

7、生产，广西每年产出１４００万吨以上的蔗渣，目前对蔗渣的利用方式除了少部分用来造纸和制作人造板，收稿日期：２０１４０７０４基金项目：国家自然科学基金资助项目（２１２６６００２）；广西自然科学基金（２０１３ＧＸＮＳＦＦＡ０１９００５）；广西大学科研基金（ＸＧＺ１２００８１）；广西高校２０１４－２０１５大学生创新创业训练计划项目资助（Ｎｏ．５３）作者简介：操江飞（１９８９—），男，安徽安庆人，硕士生，从事能源化工研究Ｅｍａｉｌ：ｊｉ