下面跟随糠醛厂家一起来了解一下生物炼制糠醛的制备方法之热解法:快速催化热解、负载催化热解、原位催化热解、非原位催化热解。
快速催化热解
快速催化热解是指在惰性氛围、较高的加热温度,以及升温速率和较短的气相停留时间下,利用催化剂实现生物质转化的过程,反应过程中会形成固、液、气三态产物。快速热解过程中,纤维素和半纤维素都会形成糠醛,其中戊聚糖类半纤维素的贡献更大。因此,半纤维素含量较高的玉米芯、玉米秆、杏仁壳以及榛子壳等是快速催化热解制备糠醛的主要原料。
根据催化剂催化方式的不同,将生物质快速催化热解制备糠醛的技术分为3类:负载催化热解、原位催化热解和非原位催化热解,上图总结了典型的生物质快速催化热解选择性制备糠醛技术。
负载催化热解
负载催化热解是指催化剂溶液通过浸渍法负载到生物质上,烘干后的原料与催化剂的混合物在热解条件下反应。通常这类催化方式使用的催化剂是无机酸和无机盐,包括H2SO4、H3PO4、ZnCl2、NiCl2、MgCl2、Fe2(SO4)3和(NH4)2SO4等。
原位催化热解
原位催化热解是指将固体的催化剂和生物质原料机械混合后进行快速热解。该方法将原料和催化剂均匀混合的目的和负载催化热解类似,不同的是,这类催化方式常用的催化剂为酸性固体催化剂,包括:SAPO-34、SAPO-18等。
非原位催化热解
非原位催化热解是指生物质与催化剂不直接接触,生物质快速热解得到的热解气通过催化剂床层发生催化反应得到目标产物的反应过程。这类催化方式常用的催化剂有固体超强酸、Na/Fe固体酸、TiN等。研究表明:3种固体超强酸催化纤维素的热解气均可提高呋喃类产物的产率,其中SO42-/TiO2对糠醛的选择性最好。将钛金属化合物(TiO2、TiOSO4、TiN)和金属氮化物(MoN、GaN、VN)用于玉米芯、稻草和棉秆的非原位催化热解,研究结果表明GaN和TiN均表现出较好的糠醛选择性。尽管CaN的催化效果更好,但是TiN比CaN的价格更低,因此更具应用前景。在550℃热解条件下,TiN催化纤维素热解糠醛的产率是非催化的5.5倍。
综上所述可看出,利用生物质快速催化热解技术对于糠醛的选择性制备表现出一定的潜力,但是上述研究还停留在实验室阶段,经济性是限制其发展的主要原因。由于生物质催化热解过程中会形成固、液、气三态产物,该技术得到的糠醛得率从理论上比水解法低,但是热解技术对于原料的适应性更强,基于多联产概念,可以显著提高快速催化热解的经济性。
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