第三章木材热解工艺(木材热解工艺学).ppt

【开展木材液化研究的意义】 木材液化是木材综合利用的有效途径。 扩展了木材资源的利用和回收领域。 六、木材液化 木材中含有 大量的活性基团 将木材转化为 类似液体的黏稠状液体 制造胶粘剂、聚氨酯泡沫塑料、 纤维和碳纤维等新的高分子物质 液化反应 热化学过程 具有生物降解性能的高分子物质，大大的扩展了木材资源的利用和回收领域，具有越来越广泛的应用前景。 六、木材液化 【木材液化技术研究的现状】 研究领域： 液化方法的探讨； 液化过程木材主要成分的化学结构变化； 机理分析； 液化产物多方位利用等； 研究时代：我国对木材液化的研究起步较晚，始于20世纪70年代； 研究单位：有中国林业科学研究院和北京林业大学等； 研究领域：采用苯酚或多元醇为液化剂，先后对木材、树皮和竹材等生物质材料进行了液化效率、最佳液化工艺参数、液化物的分子量分布及分子结构的确定、液化机理研究、液化产物利用等。 【木材液化方法】 高温高压法 六、木材液化 1925年，Fierz等人，液化条件模拟煤的液化过程，直接将木粉进行液化，制备出液体燃料。 1971年，Appell等人研究结果： 液化油40-50% CO（还原性气体）、Na2CO3水溶液（催化剂） 木屑 35目 28MPa，350-400℃ 组成元素C:76.1%，H:7.3%，O:16.6%，相对密度为1.10g/cm3，发热量31300kj/kg Yokoyama等人在没有还原性气体H2和CO存在的情况下的研究结果： 【木材液化方法】 高温高压法 六、木材液化 燃油 Na2CO3水溶液（催化剂） 木屑 10MPa，300℃ 特点：高温高压法液化是木材中的化学成分在高压下的热化学过程，能量消耗大，所需设备耐压要求高，液化产品的得率并不高，因其初始目的和过程与燃料相关，又被称为木材的燃油化。 木材的热可塑性得到改善， 增强了在有机溶剂中的溶解性 溶剂分解法 原料 化学处理 醚化 酯化 氰乙基化 液化剂(多羟基醇、二酚基丙烷) 常压，120-180℃ 氯化 氯化氰乙基化木材 液态高分子材料 多羟基醇： 1,6-己二醇；1,4-丁二醇； 1,2-乙二醇；1,2,3-丙三醇 二酚基丙烷：2,2-双酚A。 制造聚氨酯树脂、或聚氨酯泡沫 常压，120-180℃ 液化剂 粒度为0.5-0.6um并可均匀分散在水中的乳液 制膜材料 （最低成膜温度随着塑化剂的增加而降低，可从95 ℃直至室温） 【木材液化方法】 催化剂法 采用酸性催化剂，如盐酸、硫酸等强酸，磷酸、草酸等弱酸，可使木材的液化过程在较缓和的条件下完成，反应进行得较彻底，残渣少。 注：采用不同的酸，得到产物的性能各异。 Alma等人在研究结果： 液体产物 36.5% HCl（催化剂） 木粉 苯酚（液化剂） 模型浇注的材料 该材料的静曲强度、弹性模量、吸水率、厚度膨胀率和表观溶解系数等，随液化后结合酚的不同存在差异，当结合酚量大时，产品的性能可与酚醛树脂相媲美，且具有更优良的生物降解性能。 结合酚:液化时与木材反应的苯酚量. 【木材液化方法】 催化剂法 姚耀广等人的研究结果： 液体产物 常压，150℃，硫酸（催化剂） 木粉+谷物 聚乙二醇与甘油的混合液（液化剂） 对液体产物的流动性等诸多性质进行了分析研究，发现这些弱酸存在时的液化产物与在硫酸催化剂条件下的苯酚液化生成物相比，在很多方面不同，前者具有较低的结合酚量，而且保留了与原始天然木材化学结构近似的特点。 【木材液化方法】 林兰珍等人的研究结果： 液体产物 磷酸、草酸（催化剂） 木粉 苯酚（液化剂） 残渣率仅为4%，说明硫酸在液化中作用是十分明显的。 无催化剂法： 即在没有催化剂存在的条件下，木材中的主要化学成分（如纤维素）也可以在高温下实现液化。 【木材液化方法】 夫世进、白石信夫等人的研究结果： 结果表明：苯酚为液化剂，无催化剂存在，一定大小的木片和竹材均可以在250 ℃的条件下，于一定时间内完成液化。 注：液化温度越高，达到完全液化所需要的时间越短。 液体产物 常压，250℃，密闭不锈钢管 木片 22×8×3(mm) 苯酚（液化剂） 产物特性：在室温下也具有良好的流动性，而且只要加热充分，液化后不会存在残渣和未液化的木材。 无催化剂法 无催化剂法特点： 木材的无催化液化是采用木材直接进行液化； 无需预先对其中的纤维素或木素进行提取，方法简便，效果好； 但无催化液化的过程所需要的温度高，能源消耗大； 而且反应时间不足会使液化进行得不充分，得到的液化产物残渣则较多。 【木材液化方法】 低分子 化合物 250 ℃，50MPa，通入10A的电流 木粉 苯酚（液化剂） 在4-5min即发生木材的融解现象 【液化剂】 木材液化过程中，液化剂的