陈荣杰;王龙洲;李清海;周会;张衍国;

• 1:清华大学能源与动力工程系

摘要(Abstract)：

文章进行了生物质中木质素的水热转化研究，采用响应面法研究了温度、反应时间和水固质量比等反应条件对生物油产量的影响。研究结果显示，木质素转化为生物油和生物油脱水缩合生成焦炭的两步竞争反应决定了最终的产油率。提高温度可以增加活化分子的数量，促进水解反应朝正向进行。然而，过高的温度（>340℃）和较长的反应时间（>35 min）会加剧油相产物脱水和自由基缩合反应，导致生物油产率下降。生物油生产存在一个最佳的水固比，适宜的水量可以在提供足够溶解度的同时，不过度稀释中间产物，为油相产物的生成创造有利条件。RSM模型的方差分析结果表明，模型与实验结果符合性良好。通过模型预测和实验验证显示，当木质素在335.6℃保持32 min，水与木质素质量比为10.2∶1时，生物油产率最大，可达到20%。

关键词(KeyWords)： 水热液化;木质素;响应曲面法;最优化

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目（52070116）

作者(Authors): 陈荣杰;王龙洲;李清海;周会;张衍国;

DOI: 10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2023.03.011

参考文献(References)：

• [1]李存璞，陈洪平，魏子栋. 2020年清洁能源开发热点回眸[J].科技导报，2021,39(1):248-260.
• [2]张思莹，陈彦，刘志华，等.生物炼制过程中木质素高值转化研究进展[J].生物工程学报，2021,37(9):3108-3128.
• [3]赵建，曲音波.木质纤维素资源生物精炼技术研究进展[J].生命科学，2014,26(5):489-496.
• [4]刘壮，田宜水，马大朝，等.生物质热解的典型影响因素及技术研究进展[J].可再生能源，2021,39(10):1279-1286.
• [5] Patil V,Tran K,Giselr?d H R. Towards Sustainable Production of Biofuels from Microalgae[J].International Journal of Molecular Sciences,2008,9:1188-1195.
• [6] Savage P E,Levine R B,Huelsman C M. Chapter 8Hydrothermal Processing of Biomass[M].London:Royal Society of Chemistry,2010.
• [7] Toor S S,Rosendahl L,Rudolf A. Hydrothermal liquefaction of biomass:A review of subcritical water technologies[J]. Energy,2011,36(5):2328-2342.
• [8]陈冰玉，邸明伟.木质素解聚研究新进展[J].高分子材料科学与工程，2019,35(6):157-164.
• [9] Rinaldi R,Jastrzebski R,Clough M T,et al. Paving the way for lignin valorisation:Recent advances in bioengineering,biorefining and catalysis[J].Angewandte Chemie International Edition,2016,55(29):8164-8215.
• [10]张毅，张宏，刘云云，等.纤维素燃料乙醇预处理技术研究进展[J].可再生能源，2021,39(2):148-155.
• [11]黄勇，刘沙沙，吴益霜，等.炭基杂原子官能团对木质素模型化合物热解的影响机制[J].可再生能源，2020,38(9):1137-1142.
• [12] Cao L,Yu I K M,Liu Y,et al. Lignin valorization for the production of renewable chemicals:State-of-theart review and future prospects[J]. Bioresource Technology,2018,269:465-475.
• [13]文甲龙，陈天影，孙润仓.生物质木质素分离和结构研究方法进展[J].林业工程学报，2017,2(5):76-84.
• [14] Long J,Lou W,Wang L,et al.[C4H8SO3Hmim]HSO4as an efficient catalyst for direct liquefaction of bagasse lignin:Decomposition properties of the inner structural units[J]. Chemical Engineering Science,2015,122:24-33.
• [15] Wen D,Jiang H,Zhang K. Supercritical fluids technology for clean biofuel production[J]. Progress in Natural Science,2009,19(3):273-284.
• [16] Kruse A,Dinjus E. Hot compressed water as reaction medium and reactant:Properties and synthesis reactions[J]. The Journal of Supercritical Fluids,2007,39(3):362-380.