微波预处理甘蔗渣乙二醇液化工艺的优化

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碱性双氧水法提取甘蔗渣中的纤维素

碱性双氧水法提取甘蔗渣中的纤维素

第6期2019年12月No.6 December,20191 实验背景我国是蔗糖生产大国,每年都有数千万吨的蔗糖被生产出来,伴随着蔗糖的生产,产生了大量的甘蔗渣[1]。

我国对甘蔗渣最主要的利用有:(1)制造纸浆;(2)生产人造板;(3)直接当作燃料燃烧。

这样的做法有以下几个缺点:经济效益低下,燃烧甘蔗渣并非清洁能源,会增加碳排放量,在全球温室效应越来越严重的情况下容易造成资源浪费,不适应经济和社会的发展要求。

甘蔗渣中42%~50%是纤维素[2-4],近年来,随着石油、煤炭储量的下降以及价格的飞速上涨,各国对环境污染问题的关注度日益提升,纤维素这种廉价的可再生资源也越来越受到重视。

经过榨糖之后所剩下的甘蔗渣,是一种重要的可再生生物资源,含32%~48%纤维素、19%~24%半纤维素。

从原料组份上看,甘蔗渣可作为理想的纤维原料,将甘蔗渣充分循环利用符合我国可持续发展的经济原则。

甘蔗渣纤维的长度为0.65~2.17 mm ,宽度为21~28 μm 。

虽然它的纤维形态略逊于木材和竹子,但是比秸秆纤维和小麦秸秆纤维略胜一筹。

蔗渣纤维素是基于纤维素的结晶微纤维,由木质素和半纤维素形成的粘合层紧密封装纤维素,和其形成的晶体结构与分子间的分子内氢键有更高的结晶度,因此难以分离,同时,纤维素的加工性能使木质素和半纤维素的存在被破坏。

所以,在保持提取较大量纤维素的前提下,尽可能脱除木质素和半纤维素成为一大难题[5-6]。

从甘蔗渣中提取纤维素的传统方法很多,有化学方法、物理方法和生物方法。

亚氯酸钠结合碱处理是这种类型研究中常用的化学预处理方式[7-9],但是这种方法也有弊端,会对环境造成较大的污染,而且成本比较高。

机械粉碎法可以减小晶面的晶粒尺寸,降低其结晶度,破坏木质素等对纤维素起到保护作用的成分[10]。

生物处理方法虽条件温和,但处理的周期较长[11],只适合小量处理。

本研究采用碱液分离法,将甘蔗渣以液料比(重量比)1∶30分别加入自行配置的0.5% H 2O 2和1% NaOH 的混合溶液,用于对甘蔗渣进行预处理,然后应用正交试验设计按L9(34)正交表安排三水平三因素共9次实验,检查在不同液料比、不同乙酸质量浓度和不同亚氯酸钠质量浓度下,对甘蔗渣中纤维素提取的影响及提取的最佳条件。

甘蔗渣在添加剂和辅助酶作用下的浓醪酶解糖化

甘蔗渣在添加剂和辅助酶作用下的浓醪酶解糖化

滤纸酶活(FPA)依照国
用化学协会
(ITPAC) 的国
测定〔4*。通 高效液相色
谱(HPLC ) S (色谱柱 BioRad Aminex HPX-87H,300
mmx7.8 mm)检测 含量中葡萄糖、木糖 ,流
250 mL
瓶中
9.5 /

质,按5 FPU/g干基质 纤维素酶,
的添
加剂和辅酶后添加50 mL柠檬酸缓冲液(pH 4.8 )%
将瓶
摇瓶柜中进

定为
50 C,180 r/min,分别于 6 +12、24、36、48、60 和 72 h
测定葡萄糖 。
(2) 械搅拌 ;
质量甘蔗渣基质放入250 mL圆底
FPU/g DM)下基质浓醪(350 /L)水解糖化的研究%
1材料与方法
1.1试剂材料与仪器设备
甘蔗渣(广西壮族自治区)过筛,筛选尺寸5 mm
]1 mm左右的
,烘 存于塑封袋备用%使
用前测定其3大主要组分含量:纤维素43.3%、半纤
维素27.6%、木质素21.5% %工业甘油(纯度99.
5% ),购自无锡化工站;纤维素酶Cellia CTec!滤纸
酶活140 FPU/mL,来自诺维信(中国)生物技术有限
公司;溶菌酶,来自国药集团;木聚糖酶蛋白(含
158 m//g),来自青岛蔚蓝生物有限公司馈赠%高效
液相色谱仪,日本HITACHI公司;SBA-40E生物传
感分析仪,山东省科学院生物研究所;HYG-A全温摇
瓶柜,江苏太仓实验设备厂%
2019年第45巻第17期(总第389期)1
峰”高层次人才项目(XNY-010 );江苏省自然科学基金面上项

煤制乙二醇精制工艺特点及改进

煤制乙二醇精制工艺特点及改进

醇产品塔、乙二醇回收塔、乙二醇浓缩塔、乙醇分离装置、液相加氢装置及树脂吸附装置。

甲醇回收塔的主要目的是回收加氢粗醇产品中的甲醇,侧采出精甲醇,送至草酸二甲酯酯化反应单元循环使用;脱水塔主要目的是除去粗醇产品中的水分和部分低沸点醇类(甲醇、乙醇等);脱醇塔的主要目的是脱除粗醇产品中的二元醇类及酯类(如:2,3-丁二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇,乙醇酸甲酯)等轻质二元醇;乙二醇浓缩塔的主要目的是回收轻质二元醇中的乙二醇;乙二醇产品塔的主要目的是获得聚酯级乙二醇产品;乙二醇回收塔的主要目的是回收工业级乙二醇和采出重馏分。

乙醇分离装置主要由甲醇分离塔、乙醇产品塔、乙醇浓缩塔组成,甲醇分离塔的主要目的是回收甲醇回收塔和脱水塔顶采出的水分和低沸点混合醇中的甲醇,乙醇产品塔的主要目的是获得乙醇产品,乙醇浓缩塔主要目的是回收乙醇产品塔塔釜物料中的乙醇。

液相加氢装置的主要目的是将来自乙二醇产品塔和乙二醇回收塔塔顶采出及乙二醇浓缩塔塔釜采出的工业级乙二醇,在液相加氢催化剂作用下使乙二醇溶液中微量的对紫外有吸收的不饱和键:—C =C —、—C =O —,与氢气发生加成反应,转化为对紫外线无吸收的饱和键,从而提高产品的紫外透光率。

树脂吸附装置的主要目的是将来自乙二醇产品塔侧采的聚酯级乙二醇进入树脂塔进行脱醛处理,提高聚酯级乙二醇的紫外透光率后送至罐区作为产品销售。

2 煤制乙二醇精制工艺改进陕煤集团榆林化学有限责任公司180万t/a 煤制乙二醇精制工艺基于已投入生产的装置运行经验,对EG 精制工艺从产品质量、下游产业的应用、装置的成本等方面进行了优化。

2.1 酸度的控制加氢催化剂末期,催化剂活性下降,草酸二甲酯和乙醇酸甲酯不能完全被转化,草酸二甲酯在60 ℃时会水解生成草酸,不完全加氢产物乙醇酸甲酯会水解生成乙醇酸,反应式(1)和式(2)如下:(COOCH 3)2 + 2H 2O = (COOH)2 + 2CH 3OH (1)CH 2OHCOOCH 3 + H 2O = CH 2OHCOOH + CH 3OH (2)0 引言陕煤集团榆林化学180万t/a 乙二醇项目是全球在建的最大的煤化工项目,EG 精制装置共三个系列,单系列产能为60万t/a 。

植物纤维原料液化新技术

植物纤维原料液化新技术
设备 ,能耗 也较 低 ,被 普遍 用于 植物 纤维 原料 的液 化 。近 年来 ,人 们采用 许 多新 的技术 提高
植物 纤维 原料 的液化 效率 ,在微波 加 热液化 、固体 酸催 化液 化 、在 离子 液体或 者超 临界 流体 中 的液化 等方 面都 取得 了很 大 的研究 进展 ,本 文 围绕这 几 方面 的研 究作 简要 介绍 。
第 2 第 2期 O卷
21 0 2年 6月
纤 维 素 科 学 与 技 术
J u a fCel o e S inc ndTe hn l g o r lo l n uls ce ea c o o y
Vb . NO 2 12O . J n. Ol u 2 2
文 章 编 号 : 10 -4 52 1 )20 6 —9 0 480 (0 20 —0 70
中 图 分 类 号 :T 3 1 Q 5 文 献 标 识 码 :A
植 物 纤维 原料液 化 是一种 高效 的植 物资源 综合 利用 的方 法 。 是在 适 当的溶剂 和催 化剂 它 作用下 ,将植 物 纤维原 料转 化为液 体 的热化 学过 程 。液 化产 物可作 为燃 料 ,也可用 于制 造胶
植 物纤维原 料液化 新技术
韦 冰, 张 强, 谌 凡 更木
( 华南理工大学 制浆造纸工程 国家 重点实验室 ,广东 广州 5 0 4 16 0

要:介绍了植物纤维原料液化 的几种新技术 。植物纤 维在微波 作用 下司 以有效
地液化 ,反应时 间也显著缩短 ,即使是结 晶度较 高的纤维 素也可充 分降解;固体酸 催化剂有较高的催化活性和选择性 ,而且可 以循环利用 ;离子液体 能使液化 反应在 近似均相的反应体系 中进行 ,能高效地溶解 纤维素 、木质 素和 半纤维素 ,提 高液化 效率。超临界流体具有高扩散性和低表面张力 ,能够 很好地渗透 到固体 内 ,是植 : 物纤维原料液化 的优异溶 剂。 关键词 :液化 ;微波加热 ;固体酸催化),男,研 究员 ,博士;研究 方向:植 物纤维化 学及植物生物质转化 利用。 16~

五种甘蔗渣分离木质素热解特性及动力学

五种甘蔗渣分离木质素热解特性及动力学

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第8期·2910·化 工 进展五种甘蔗渣分离木质素热解特性及动力学崔兴凯1,赵雪冰1,2,刘德华1,2(1清华大学化学工程系,北京 100084;2东莞深圳清华大学研究院创新中心,广东 东莞 523808) 摘要:木质素是自然界中最丰富的芳香类化合物,也是制浆造纸和木质纤维素生物炼制过程的主要副产物。

热解是将木质素资源化、能源化利用的一个有效途径。

但由于分离方法不同,所得的木质素产品具有不同的热解特性。

本文通过有机酸处理、碱处理和氧化处理从甘蔗渣中分离得到5种木质素,即乙酸木质素(AAL )、Acetosolv 木质素(AsL )、Milox 木质素(ML )、过氧乙酸木质素(PAAL )和碱木质素(AL )。

采用差示扫描量热(DSC )和热重分析(TGA )对5种木质素的热解性质进行了研究。

发现5种木质素的热解过程均可分为水分脱除、玻璃化转变、热解和缓慢结焦4个阶段。

采用非等温的Coats-Redfern 积分法对热重数据进行动力学拟合。

结果表明,PAAL 在200~700℃范围内的热解为二级动力学反应,另外4种木质素则在250~700℃范围内为二级动力学反应。

5种木质素的热解表观活化能分别为AAL 33.33kJ/mol 、AsL 36.36kJ/mol 、ML 31.10kJ/mol 、PAAL 24.74kJ/mol 以及AL 36.93 kJ/mol 。

关键词:甘蔗渣;分离木质素;热解;动力学;分子量中图分类号:O636.2;TQ351 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)08–2910–06 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0002Pyrolysis characteristics and kinetics of five isolated lignins fromsugarcane bagasseCUI Xingkai 1,ZHAO Xuebing 1,2,LIU Dehua 1,2(1Department of Chemical Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ; 2 Tsinghua Innovation Centerin Dongguan ,Dongguan 523808,Guangdong ,China )Abstract :Lignin is the most abundant natural aromatic polymer on earth. It is also a major byproduct of pulp and papermaking industry and lignocellulose biorefinery. Pyrolysis is one of the most promising ways to utilize lignin for production of fuels and chemicals. However ,the pyrolysis characteristics of lignin products are greatly dependent on the isolation methods. In present work ,five lignin products were isolated from sugarcane bagasse by organic acid ,alkaline ,and oxidative pretreatments ,respectively ,namely acetic acid lignin (AAL ),acetosolve lignin (AsL ),milox lignin (ML ),peracetic acid lignin (PAAL )and alkaline lignin (AL ). The pyrolysis of these isolated lignins was investigated using differential scanning calorimetry (DSC )and thermogravimetric analysis (TGA ). As indicated by TGA ,all of the lignin products showed four stages of weight losses ,namely water removal ,glass transition ,pyrolysis to small molecules and slow coking. The pyrolysis kinetics was analyzed by Coats-Redfern method. The results indicated that the pyrolysis process could be described as a second-order reaction in temperature range of 200—700℃ for PAAL ,and 200―700℃ for the other four lignins. The activation energies were determined as 33.33kJ/mol ,36.36kJ/mol ,31.10kJ/mol ,维素基生物源。

利用甘蔗渣提取糠醛的生产工艺

利用甘蔗渣提取糠醛的生产工艺

1引言近年来,由于甘蔗种植机械化程度低、劳动生产率低、综合利用水平不高等问题未得到有效解决,导致甘蔗制糖行业产品成本高、缺乏竞争力,在当前国际贸易背景下,广西甘蔗糖业受到很大冲击,影响了整个产业的稳定发展。

面对经济发展新形势,寻求广西糖业的新发展,推动糖业转型升级,实现企业降本增效,增强可持续发展能力和国际竞争力已迫在眉睫,为此,广西区政府大力推动糖业二次创业,从甘蔗种植到制糖生产和市场管控,从管理体制到运行机制,从制度、法规保障到政策支持等方面进行全面改革创新。

糖业二次创业明确提出,加快糖业循环经济发展。

拓展循环经济与综合利用新领域。

加强产学研用合作,加快科研成果产业化。

蔗渣利用,除继续推进蔗渣生物质发电外,重点探索生产糠醛、木糖、木糖醇、阿拉伯糖等高附加值产品。

此外,《广西壮族自治区人民政府关于促进我区糖业可持续发展的意见》(桂政发〔2013〕36号)也提出,调整优化产品结构,促进产业转型升级,深化制糖副产品综合利用。

进一步推动制糖副产品的深度利用,促进蔗渣、糖蜜、滤泥、废水向生物基化工和其他产业转化,提高循环经济水平。

生产糠醛原料主要采用甘蔗渣、玉米芯、玉米秆、棉籽壳、稻谷、稻草、麦草等富含多聚戊糖的农副产品作物。

广西是全国最大的甘蔗糖产区,具有丰富的甘蔗资源,而蔗渣是甘蔗制糖企业生产的副产品之一,因此采用甘蔗渣生产糠醛在广西有着得天独厚的原料优势,目前广西糖业集团昌菱制糖有限公司是全国第一家利用甘蔗渣提取糠醛的生产企业。

2糠醛的化学性质及其应用糠醛(Furfural ),化学名称为α-呋喃甲醛,纯糠醛为一种无色或浅黄色的油状液体,具有类似杏仁油的味道,其沸点为161.7℃,熔点为-38.7℃,相对密度为1.1594g/mL (20/4℃),具有低挥发性和一定的毒性,分子式为C 5H 4O 2,结构式如图1所示。

糠醛的分子结构中存在羰基、双烯键、环醚等活性官能团,所以糠醛的化学性质非常活泼,因此可以通过氢化、缩合、氧化等化学反应生成大量衍生物,例如糠醛可以经过氧化反应制取顺丁烯二利用甘蔗渣提取糠醛的生产工艺李进华,黄志柯,李树根(中国轻工业南宁设计工程有限公司,广西南宁530031)文章编号:2095-820X (2019)04-042019年8月第4期(总第107期)广西糖业GUANGXI SUGAR INDUSTRYNO.4,Aug.2019收稿日期院2019-07-24摘要:文章对山东华盛化工有限公司与广西糖业集团昌菱制糖有限公司投资建设年产1万吨糠醛生产线项目,利用昌菱制糖有限公司生产的副产品甘蔗渣干燥后水解提取糠醛的生产工艺及其在农药、医药、石油化工等领域的应用进行综述。

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微波预处理甘蔗渣乙二醇液化工艺的优化摘要:利用单因素试验和正交试验方法考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、乙二醇与甘蔗渣液固比及微波处理时间等因素对甘蔗渣乙二醇液化效果的影响。

结果表明,最佳工艺为催化剂用量6%,反应温度170 ℃,反应时间150 min,乙二醇与甘蔗渣液固比10∶1,微波预处理时间4 min。

在此条件下,甘蔗渣液化率可达92.80%。

关键词:甘蔗渣;微波;乙二醇;液化甘蔗渣是制糖工业的主要副产品,是一种重要的可再生资源。

中国是仅次于巴西和印度的第三大甘蔗种植国,南方地区甘蔗年总产量约7 000万t,甘蔗渣年产量达700万t。

甘蔗渣的成分以纤维素、半纤维素和木质素为主[1]。

长期以来大批量的甘蔗渣没有得到充分的利用,而是作为燃料烧掉或废弃。

开发利用甘蔗渣资源,不但可以提高糖厂的经济效益,还可为其他行业提供大量的资源,具有十分重大现实意义[2]。

随着生物质液化技术的不断成熟,液化已成为天然木质素等原料利用的主要途径之一[3-5]。

利用甘蔗渣等植物生物质原料液化降解,可以得到富含羟基的多元醇液化产物,并通过与异氰酸酯反应,制得了聚氨酯硬质泡沫材料[6,7],不但可以提高甘蔗渣的附加值,而且也为甘蔗渣资源的利用开辟了一条新途径。

本研究通过微波预处理甘蔗渣,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、乙二醇与甘蔗渣液固比、微波预处理时间对液化效果的影响,以期为甘蔗渣的综合利用提供一定依据。

1 材料与方法1.1 材料1.1.1 材料与试剂甘蔗渣(广西柳兴制糖有限公司);乙二醇(分析纯,广东汕头市西陇化工厂);98%浓硫酸(分析纯,广东汕头市西陇化工厂);液体石蜡油(广东汕头市西陇化工厂)。

1.1.2 仪器FA2004B型电子天平(上海越平仪器有限公司);SHB-BP5A型水循环真空泵(河南巩义英峪予华仪器有限公司);DF-101S型集热式恒温磁力搅拌器(河南巩义英峪予华仪器有限公司);强力电动搅拌机(上海昂尼仪器仪表有限公司);KJ17C-H型微波炉(广东顺德美的制造公司);FW100型高速万能粉碎机(杭州汇尔仪器设备有限公司);电热恒温干燥箱(上海跃进医疗器械厂)。

1.2 方法1.2.1 甘蔗渣的处理将去除杂质的甘蔗渣粉碎,过40~80目筛,置于恒温干燥箱中,在(85±3)℃条件下恒温干燥12 h。

取出后放入干燥器中冷却、存留备用。

1.2.2 甘蔗渣的液化过程将称量好的甘蔗渣放入250 mL三角烧瓶中,并将三角烧瓶放入已调好时间的微波炉中进行微波预处理,开启微波炉并记时。

待微波处理完成后取出烧瓶,将乙二醇、98%浓硫酸按照一定液固比依次加入三角烧瓶中,并迅速将其放入预设好温度的油浴锅中加热,接上冷凝管,开启搅拌器。

待反应达到预设时间后,停止加热,关闭搅拌器,取出反应器,冷却至室温。

1.2.3 甘蔗渣液化率的测定用无水乙醇稀释甘蔗渣乙二醇液化产物,减压过滤,再用无水乙醇洗涤残渣至滤液变成无色。

将过滤残渣连同滤纸一起放入干燥箱中(103±2)℃下干燥至衡重,取出残渣,置于干燥器中冷却至室温,称重并计算甘蔗渣的液化率。

公式为YL=(m0-mr)/m0×100%。

式中,mr为甘蔗渣液化残渣质量(g);m0为液化前甘蔗渣质量(g);YL为甘蔗渣液化率(%)。

1.2.4 单因素试验①催化剂用量对甘蔗渣液化率的影响。

在反应温度110 ℃,反应时间90 min,乙二醇与甘蔗渣液固比5∶1,微波预处理时间4 min 的条件下,分别考察不同催化剂用量对甘蔗渣液化率的影响。

②反应温度对甘蔗渣液化率的影响。

在催化剂用量7%,反应时间90 min,乙二醇与甘蔗渣液固比5∶1,微波预处理时间4 min的条件下,分别考察不同反应温度对甘蔗渣液化率的影响。

③反应时间对甘蔗渣液化率的影响。

在乙二醇与甘蔗渣液固比9∶1,催化剂用量5%,反应温度150 ℃,微波预处理时间4 min的条件下,分别考察不同反应时间对甘蔗渣液化率的影响。

④液固比对甘蔗渣液化率的影响。

在反应时间90 min,催化剂用量8%,反应温度150 ℃,微波预处理时间4 min的条件下,分别考察不同液固比对甘蔗渣液化率的影响。

⑤微波预处理时间对甘蔗渣液化率的影响。

在反应时间90 min,催化剂用量8%,乙二醇与甘蔗渣液固比5∶1,反应温度150 ℃的条件下,分别考察不同微波预处理时间对甘蔗渣液化率的影响。

1.2.5 正交试验为确定微波预处理甘蔗渣乙二醇液化的最优工艺,在单因素试验的基础上,选用L16(45)正交表进行正交试验,考察微波预处理时间(A)、液固比(B)、反应温度(C)、催化剂用量(D)、反应时间(E)的交互作用对甘蔗渣乙二醇液化效果的影响,因素与水平见表1。

2 结果与分析2.1 单因素试验结果2.1.1 催化剂用量对甘蔗渣液化率的影响催化剂可以促进甘蔗渣液化反应的进行,强酸性催化剂用量不同,对液化反应促进作用也不同。

试验考察了反应温度110 ℃,液化时间90 min,液固比5∶1,微波预处理时间4 min时,不同催化剂用量对甘蔗渣液化率的影响,结果如图1所示。

由图1可见,随着催化剂用量的增加,甘蔗渣液化率也在不断提高。

催化剂用量为3%~5%时,对甘蔗渣液化率的影响显著,液化率提高了3.2%;催化剂用量从5%增加到8%时,液化率变化趋于缓慢,仅提高了0.8%。

试验结果与丛日昕等[8]研究报道基本一致。

2.1.2 反应温度对甘蔗渣液化率的影响试验考察了催化剂用量7%,反应时间90 min,液固比5∶1,微波预处理时间4 min时,不同反应温度对甘蔗渣液化率的影响,结果如图2所示。

由图2可见,随着反应温度的升高,甘蔗渣液化率不断提高。

90~110 ℃的温度范围内时,甘蔗渣液化率的变化较为平缓;110~170 ℃的温度范围内,液化率显著提高,提高了17.6%。

这与朱俐静等[9]的研究结果基本一致。

2.1.3 反应时间对甘蔗渣液化率的影响试验考察了液固比9∶1,催化剂用量5%,反应温度150 ℃,微波预处理时间4 min时,不同反应时间对甘蔗渣液化率的影响,结果如图3所示。

由图3可见,随着反应时间的延长,甘蔗渣液化率的总趋势不断提高,但在不同的时间范围内,液化率上升程度不同,在反应开始到50 min时,甘蔗渣液化率为85.0%;当反应时间从110 min上升到160 min,甘蔗渣的液化速率快速上升,提高了3.3%。

反应时间越久,甘蔗渣液化越充分,液化率越高,但考虑能耗经济的限制,一般应控制一定的液化时间。

2.1.4 液固比对甘蔗渣液化率的影响试验考察了液化反应时间90 min,催化剂用量8%,反应温度150 ℃,微波预处理时间4 min时,不同液固比对甘蔗渣液化率的影响,结果如图4所示。

由图4可见,当乙二醇与甘蔗渣的液固比在5∶1~7∶1内时,液化率提高较慢;当液固比超过7∶1时,液化率提高较快。

2.1.5 微波处理时间对甘蔗渣液化率的影响试验考察了反应时间90 min,催化剂用量8%,液固比5∶1,反应温度150 ℃时,不同微波处理时间对甘蔗渣液化率的影响,结果如图5所示。

由图5可见,微波预处理时间4 min时,甘蔗渣液化率最高。

在0~4 min的微波预处理时间范围内,甘蔗渣的液化反应速度比较快,液化率提高了8.6%;在4~10 min的微波预处理时间范围内,甘蔗渣液化效率反而下降。

Yamada等[10]研究报道在甘蔗渣液化初期,主要是甘蔗渣半纤维素和木质素的降解反应,后期则主要是难液化的纤维素的降解,继续延长反应时间,液化过程产生的木质素自由基会发生偶合,生成不溶性残渣,导致残渣率上升。

2.2 正交试验结果正交试验结果见表2,由极差分析可知,甘蔗渣乙二醇液化过程中对其液化效果影响最大的是反应温度,其次是液固比,再次是催化剂用量和反应时间,最后是微波预处理时间。

甘蔗渣液化的最优工艺条件为A2B4C4D2E3,即微波预处理时间4 min,液固比10∶1,反应温度170 ℃,催化剂用量6%,反应时间150 min。

最佳试验条件组不在正交试验组合中,故在此条件下进行验证试验,得到甘蔗渣液化率达到92.80%。

3 小结通过单因素试验和正交试验表明,微波预处理甘蔗渣乙二醇液化的优选工艺条件为微波预处理时间4 min,乙二醇与甘蔗渣液固比10∶1,反应温度170 ℃,催化剂用量6%,反应时间150 min,甘蔗渣液化率可以达到92.80%。

利用微波技术对甘蔗渣进行预处理,并用乙二醇将其液化,将为甘蔗渣的综合利用提供一定依据。

参考文献:[1] SHAIKH H M,PANDARE K V,NAIR G,et al. Utilization of sugarcane bagasse cellulose for producing cellulose acetates:Novel use of residual hemicellulose as plasticizer[J]. Carbohydrate Polymers,2009,76(1):23-29.[2] 聂艳丽,刘永国,李娅,等.甘蔗渣资源利用现状及开发前景[J].林业经济,2007(5):61-63.[3] 靳丽萍,李亚斌,杨爱荣,等.沙柳材乙二醇液化工艺研究[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2009,30(3):151-154.[4] 廖政达,黄祖强,胡华宇,等.机械活化木薯酒糟苯酚液化物合成酚醛树脂的研究[J]. 江苏农业科学,2011,39(3):380-383.[5] 张克宏,杜俊娟.杉木粉液化与液化产物树脂化的研究[J]. 林产化学与工业,2009,29(5):59-63.[6] 庞浩,柳雨生,廖兵,等.甘蔗渣多元醇制备聚氨酯硬泡的研究[J].林产化学与工业,2006,26(2):57-60.[7] 戈进杰,吴睿,邓葆力,等.基于甘蔗渣的生物降解材料研究[J]. 高分子材料科学与工程,2003,19(2):194-197.[8] 丛日昕,张玉苍,孙岩峰,等.稻草乙二醇液化产物中纤维素的变化研究[J].安徽农业科学,2011,39(4):2227-2229.[9] 朱俐静,谌凡更.微波加热下甘蔗渣的液化行为研究[J].造纸科学与技术,2011,30(4):21-24.[10] YAMADA T,HU Y,ONO H. Condensation reaction of degraded lignocelluloses during wood liquefaction in the presence of polyhydric alcohols[J]. Journal of Adhesion Society of Japan,2001,37(12):471-478.。

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