油菜秸稈在碳酸乙烯酯中液化工藝的研究

常成虎 王承明

油菜秸稈在碳酸乙烯酯中液化工藝的研究

常成虎 王承明

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，武漢 430070)

利用碳酸乙烯酯(EC)為液化劑在常壓條件下對(duì)油菜秸稈進(jìn)行了液化試驗(yàn)。選擇甲烷磺酸(MSA)作為最優(yōu)催化劑，探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料量、催化劑量4個(gè)因素對(duì)液化得率及黏度的影響。采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)對(duì)其液化工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:最佳液化條件為反應(yīng)溫度165℃，反應(yīng)時(shí)間70 min，物料量15．5%，催化劑量3．2%。在此條件下，液化得率可達(dá)到92．89%。

油菜秸稈 碳酸乙烯酯 液化 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

油菜是我國(guó)大面積種植的油料作物，其產(chǎn)量居世界第一位［1］。2006年我國(guó)油菜種植面積約為693×104hm2，占世界油菜種植面積的25．3%，油菜籽產(chǎn)量約為1 201×104t，約占世界總產(chǎn)量的24．7%，可見我國(guó)油菜種植在全世界占有重要地位。油菜生產(chǎn)的菜籽秸稈比約為1．5～1．7 t/t，目前我國(guó)油菜秸稈的產(chǎn)量約為1 800 ×104～2 040 ×104t/a［2］，是一種大宗的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)資源。

隨著農(nóng)民生活水平的提高，煤炭、天然氣、電力等商品能源在農(nóng)村的普及，油菜秸稈傳統(tǒng)上充當(dāng)柴火作為炊用的價(jià)值已逐漸失去，目前大多在田間焚燒或自然降解，會(huì)對(duì)大氣或水體造成很大的污染。另一方面，隨著石化資源的日益枯竭，生物質(zhì)資源的開發(fā)利用成為了目前關(guān)注的焦點(diǎn)，如何充分有效的利用可再生的生物質(zhì)資源潛能以代替化工原料以及燃料等等成為研究熱點(diǎn)［3］。因此，若能將油菜秸稈資源的生物質(zhì)潛能加以開發(fā)，不僅具有極大的經(jīng)濟(jì)意義，還可以緩解環(huán)境壓力以及彌補(bǔ)我國(guó)森林資源的不足。

生物質(zhì)常壓快速液化是一種高效的生物質(zhì)綜合利用方法，是生物質(zhì)在液化劑中，有催化劑，常壓條件下轉(zhuǎn)化為分子質(zhì)量廣泛的液態(tài)混合物的過程。該液化主要是為了制取液體產(chǎn)品，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。目前研究主要采用苯酚、環(huán)狀碳酸鹽以及多元醇作為液化劑。產(chǎn)物可用來代替某些石油化學(xué)品作為化工原料來生產(chǎn)其他產(chǎn)品，還具有制備生物燃油的潛力［6－8］。

試驗(yàn)采用油菜秸稈為原料，利用碳酸乙烯酯為液化劑，甲烷磺酸為催化劑進(jìn)行常壓快速液化試驗(yàn)。并以液化得率作為指標(biāo)，利用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)法研究不同因素對(duì)油菜秸稈液化效果的影響，并對(duì)液化工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。反應(yīng)產(chǎn)物期望能作為合成聚氨酯的化工原料。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

油菜秸稈取自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院。油菜秸稈先自然風(fēng)干，再用粉碎機(jī)將其粉碎，過40目標(biāo)準(zhǔn)篩，混合均勻。試驗(yàn)前，將已經(jīng)篩分并混合均勻的物料于105℃的烘箱中干燥12 h，置于干燥器中備用。

1．2 試劑和儀器

1．2．1 主要試劑

碳酸乙烯酯(Ethylene Carbonate，EC):江蘇泰興市泰鵬醫(yī)藥化工有限公司，工業(yè)級(jí)，≥99．50%;甲烷磺酸(Methanesulfonic acid，MSA):國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，化學(xué)純，≥98．00%;1，4－二氧六環(huán)、濃硫酸、濃鹽酸、磷酸、氫氧化鈉等均為分析純。

1．2．2 主要儀器

DF－101S型數(shù)顯恒溫油浴鍋:武漢科爾儀器設(shè)備有限公司;NDJ－1型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公司;JJ－1緊密增力電動(dòng)攪拌器:常州國(guó)華電器有限公司;FZ－102型微型植物粉碎機(jī):天津泰斯特儀器有限公司;美國(guó)ANKOM220型纖維分析儀;AL204電子天平:梅特勒－托利多儀器(上海)有限公司。

1．3 原料秸稈主要成分的測(cè)定方法

秸稈樣本水分含量的測(cè)定采用105℃烘箱恒重法測(cè)定，即 GB/T 2677．2—1993［4］。

秸稈灰分的測(cè)定方法采用GB/T 6438—1992［5］。

秸稈的化學(xué)組成成分的分析測(cè)定包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等組成成分的分析測(cè)定。采用范式纖維測(cè)定法［3］，用ANKOM220型纖維分析儀測(cè)定其中性洗劑纖維、酸性洗劑纖維以及酸性洗劑木質(zhì)素等成分，然后再通過測(cè)定原理通過計(jì)算可以得到秸稈中纖維素、半纖維素和酸不溶木質(zhì)素的含量。

1．4 秸稈液化方法

在裝有攪拌器、冷凝管和溫度計(jì)的500 mL的三口瓶中，加入設(shè)定量的試驗(yàn)所需液化劑(100 g EC)、催化劑，攪拌均勻，然后放入油浴鍋中，升溫;溫度升至設(shè)定溫度后，在勻速攪拌的情況下，加入設(shè)定量的物料，反應(yīng)開始，同時(shí)開始計(jì)時(shí);待反應(yīng)到設(shè)定時(shí)間后，取出三口燒瓶，立即置于冷水中冷卻，使溫度迅速降低而使反應(yīng)停止;取出反應(yīng)混合物，測(cè)定液化得率。

1．5 液化得率的測(cè)定方法

將液化后的產(chǎn)物，放入燒杯中，用過量的二氧六環(huán)和水的混合溶液(二氧六環(huán)/水=8/2，體積比)充分溶解液化產(chǎn)物。溶解后的產(chǎn)物通過墊襯中速定量濾紙的布氏漏斗，真空泵抽濾。然后用上述二氧六環(huán)和水的混合溶液反復(fù)沖洗殘?jiān)?，直至濾液無色為止。將殘?jiān)B同濾紙放入烘箱中干燥24 h。

液化得率:Y=(1－殘?jiān)|(zhì)量/物料質(zhì)量)×100%。

1．6 黏度的測(cè)定

將液化粗產(chǎn)物置于直徑不小于70 mm的直筒形容器中，利用NDJ－1型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)選取適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子按照其操作步驟及要求準(zhǔn)確測(cè)定產(chǎn)物的黏度。

1．7 催化劑篩選及單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

EC作為液化劑，催化劑量為3%(催化劑/液化劑，m/m，下同)，物料量為20%(物料/液化劑，m/m，下同)，反應(yīng)時(shí)間為60 min，選取97% ～98%的濃硫酸、濃鹽酸、磷酸、氫氧化鈉和MSA為催化劑，進(jìn)行液化試驗(yàn)，測(cè)定液化得率，篩選出適合油菜秸稈液化的較好催化劑。

EC作為液化劑，MSA作為催化劑，催化劑量為3%，物料量為20%，反應(yīng)時(shí)間60 min條件下考察反應(yīng)溫度對(duì)油菜秸稈液化得率及粗產(chǎn)物黏度的影響，反應(yīng)溫度從120～200℃按10℃間隔遞增。

EC作為液化劑，MSA作為催化劑，催化劑量為3%，物料量為20%，反應(yīng)溫度為160℃條件下考察反應(yīng)溫度對(duì)油菜秸稈液化得率及粗產(chǎn)物黏度的影響，反應(yīng)時(shí)間在10～120 min間遞增。

EC作為液化劑，MSA作為催化劑，催化劑量為3%，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min條件下考察物料量對(duì)油菜秸稈液化得率及粗產(chǎn)物黏度的影響，物料量從10% ～30%按照5%的間隔遞增。

EC作為液化劑，MSA作為催化劑，物料量為20%，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min條件下考察催化劑量對(duì)油菜秸稈液化得率及粗產(chǎn)物黏度的影響，催化劑量從2%～5%按0．5%的間隔遞增。

1．8 響應(yīng)曲面的組合試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料量、催化劑量為考察變量，以液化得率為響應(yīng)值，采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方案［9－14］，用以優(yōu)化油菜秸稈液化的工藝參數(shù)。并借助SAS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以獲取最適工藝參數(shù)。因素水平的選擇及編碼結(jié)果列于表1中。

表1 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)的因素水平編碼表

2 結(jié)果與分析

2．1 原料秸稈主要成分的分析

原料秸稈主要成分的分析結(jié)果見表2。

表2 原料成分分析結(jié)果

2．2 催化劑的篩選

油菜秸稈在不同催化劑條件下的液化得率測(cè)定結(jié)果見圖1。

圖1 不同催化劑對(duì)油菜秸稈液化得率的影響

從圖1中可以看出，以濃硫酸和甲烷磺酸為催化劑時(shí)，油菜秸稈的液化得率都高于80%，催化效果較好;以磷酸作為催化劑是，液化得率超過40%;其它以濃鹽酸、氫氧化鈉為催化劑處理時(shí)，液化得率較低。總體來講在油菜秸稈液化的過程中，利用酸作為催化劑時(shí)的液化得率要高于堿作為催化劑時(shí)的液化得率，可能是堿能加速EC水解而酸對(duì)EC水解無促進(jìn)作用。而濃鹽酸作為催化劑時(shí)的液化得率低可能與濃鹽酸有極強(qiáng)的揮發(fā)性有關(guān)。

雖然濃硫酸的催化效果很好，但是以其作為催化劑進(jìn)行液化時(shí)，原料容易炭化結(jié)焦，所以選定催化效果同樣很好但相對(duì)不易炭化結(jié)焦的甲烷磺酸作為最優(yōu)催化劑。

2．3 單因素試驗(yàn)

2．3．1 反應(yīng)溫度對(duì)油菜秸稈液化效果的影響

油菜秸稈液化得率和粗產(chǎn)物黏度隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)油菜秸稈液化得率和產(chǎn)物黏度的影響

由圖2可以看出，在溫度為110℃時(shí)，液化得率較低;而后當(dāng)溫度在110～160℃之間時(shí)，液化得率隨溫度的升高而快速升高;但在160～180℃之間時(shí)，液化得率隨溫度的升高變化緩慢，趨于穩(wěn)定;隨后液化得率又隨溫度的升高而逐漸下降。對(duì)比黏度與液化得率的曲線，發(fā)現(xiàn)黏度與液化得率呈負(fù)相關(guān)。

試驗(yàn)過程中觀察液化產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)，110℃時(shí)，液化產(chǎn)物流動(dòng)性差，液化產(chǎn)物洗劑后殘?jiān)w粒較大，可以看到未液化的秸稈粉末;隨著溫度的提高，液化產(chǎn)物開始變得細(xì)膩，具有較好的流動(dòng)性;到180℃時(shí)，液化產(chǎn)物雖然也比較細(xì)膩，但已經(jīng)比較黏稠;在200℃時(shí)，液化產(chǎn)物明顯流動(dòng)性差，呈現(xiàn)出膠凍狀，而且溶解性差。這些現(xiàn)象與圖2中反映出的液化得率及黏度的變化趨勢(shì)較好地吻合。

這種液化得率隨反應(yīng)溫度的提高先升高再降低的趨勢(shì)，是由于這些高分子化合物在熱的作用下分解為小分子化合物，隨著溫度的升高，反應(yīng)加快，當(dāng)溫度繼續(xù)升高，伴隨著的小分子聚合產(chǎn)生新大分子的反應(yīng)越來越劇烈，導(dǎo)致液化產(chǎn)物不再呈現(xiàn)流動(dòng)狀，甚至?xí)猩倭拷菇Y(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，從而液化得率降低，黏度升高。

因此，綜合考慮反應(yīng)溫度的作用，150～180℃是較為適宜的液化溫度范圍。

2．3．2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)油菜秸稈液化效果的影響

油菜秸稈液化得率和粗產(chǎn)物黏度隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線如圖3所示。

圖3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)油菜秸稈液化得率和產(chǎn)物黏度的影響

由圖3可以看出，在液化的過程中，反應(yīng)時(shí)間對(duì)液化過程的影響較大。增加反應(yīng)時(shí)間能夠提高液化得率，并且在反應(yīng)初期，液化得率隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)增幅較大;但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，液化得率增長(zhǎng)開始變得緩慢?？梢娫谝夯笃?，僅靠延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)于液化得率的提高效果不明顯。

由圖3中的黏度曲線可知，在整個(gè)液化過程中產(chǎn)物黏度變化較大，液化反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)，黏度較高，隨著液化時(shí)間的延長(zhǎng)，黏度先逐漸下降而后又上升。這主要是因?yàn)橐夯磻?yīng)時(shí)間較短時(shí)，液化得率較低，殘?jiān)扛?，所以黏度?隨著液化反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，液化得率升高，殘?jiān)繙p少，黏度也隨之降低;在液化后期，盡管液化得率仍然較高，但是因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，液化產(chǎn)物在發(fā)生降解的同時(shí)也開始伴隨著小分子縮合反應(yīng)的進(jìn)行，所以表現(xiàn)為黏度升高。對(duì)比黏度和液化得率的曲線可知，在反應(yīng)60 min前，黏度與液化得率為負(fù)相關(guān);在60 min后，黏度與液化得率為正相關(guān)。

因此在試驗(yàn)中，在保證液化得率的前提下，應(yīng)綜合考慮反應(yīng)時(shí)間的影響，反應(yīng)時(shí)間的確定應(yīng)適度。本研究中，20～80 min是一個(gè)較為適宜的反應(yīng)時(shí)間范圍。

2．3．3 物料量對(duì)油菜秸稈液化效果的影響

油菜秸稈液化得率和粗產(chǎn)物黏度隨物料量的變化曲線如圖4所示。

圖4 物料量對(duì)油菜秸稈液化得率和產(chǎn)物黏度的影響

圖5 催化劑量對(duì)油菜秸稈液化得率和產(chǎn)物黏度的影響

從圖4中可以看出，隨著物料量的增加，液化得率越來越低，黏度越來越高。而且在物料量10% ～20%之間時(shí)，隨著物料量的增加，液化得率降低趨勢(shì)較為平緩，且維持在一個(gè)較高的水平，黏度隨液化得率的緩慢降低也緩慢上升;當(dāng)物料量在20% ～30%之間時(shí)，隨著物料量的增加，液化得率的降低幅度相對(duì)較大，黏度隨液化得率的快速下降也快速上升。所以隨著物料量的增大，產(chǎn)物黏度與液化得率呈現(xiàn)一種負(fù)相關(guān)的關(guān)系。

試驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)，物料量為30%，液化過程中出現(xiàn)較嚴(yán)重的炭化粘壁現(xiàn)象，而且顯而易見有未反應(yīng)秸稈粉末存在于燒瓶?jī)?nèi)，這主要是物料加入過多，物料蓬松將液化劑吸收，使得液化劑的量不足以使全部的秸稈發(fā)生有效反應(yīng)。同時(shí)未反應(yīng)的秸稈附于燒瓶瓶壁，受熱不均，容易炭化。

因此可知，過分的增加物料量并不能提高液化效率。綜合考慮液化成本及物料處理量，為節(jié)省液化劑，本研究中，物料量較適宜的范圍為15%～25%。

2．3．4 催化劑量對(duì)油菜秸稈液化效果的影響

油菜秸稈液化得率和粗產(chǎn)物黏度隨催化劑量的變化曲線如圖5所示。

從圖5中可以看出，催化劑量對(duì)液化得率的影響較大，可以分為3個(gè)階段:(1)當(dāng)催化劑用量＜3%時(shí)，液化得率隨著催化劑用量的增加而快速增長(zhǎng);(2)當(dāng)催化劑用量為3% ～4%之間時(shí)，催化劑用量的提高不能對(duì)液化得率產(chǎn)生較大的影響，此階段液化得率趨于穩(wěn)定，維持在一個(gè)較高的水平;(3)當(dāng)催化劑用量＞4%時(shí)，隨著催化劑用量的提高，液化得率反而有了下降的趨勢(shì)。對(duì)比黏度和液化得率的影響曲線，隨著催化劑量的增加，黏度與液化得率大體上呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。

觀察液化過程，發(fā)現(xiàn)催化劑量較少時(shí)，液化反應(yīng)進(jìn)行緩慢，液化產(chǎn)物比較粗糙;隨著催化劑使用量的增加，產(chǎn)物變的細(xì)膩，流動(dòng)性好;但當(dāng)催化劑用量為5%時(shí)，甲烷磺酸也會(huì)因?yàn)橛昧窟^多從而使碳水化合物發(fā)生炭化現(xiàn)象從而使液化產(chǎn)物中固體物質(zhì)增多，間接導(dǎo)致液化得率的下降。

所以，在試驗(yàn)的過程中應(yīng)綜合考慮催化劑量的作用，催化劑的添加應(yīng)適量。本試驗(yàn)中，催化劑量較適宜的范圍為2．5%～4%。

2．4 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)

以EC作為液化劑，甲烷磺酸作為催化劑，分別以反應(yīng)溫度X1、反應(yīng)時(shí)間X2、物料量X3和催化劑量X4這4個(gè)因素為影響因子，以液化得率Y為響應(yīng)值，采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

2．4．1 回歸模型分析

試驗(yàn)設(shè)計(jì)及液化得率結(jié)果見表3。根據(jù)表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用SAS 8．1軟件對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到油菜秸稈液化得率與各因素變量的優(yōu)化回歸方程，即回歸模型:

2．4．2 方差分析

對(duì)2．4．1中回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

以α=0．10為顯著水平，剔除不顯著項(xiàng)后，簡(jiǎn)化后的回歸方程如下:

由表4可知，模型P＜0．000 1，表明回歸模型極顯著;一次項(xiàng)二次項(xiàng)均極顯著;交互項(xiàng)X1X3顯著，說明各試驗(yàn)因子對(duì)響應(yīng)值的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。液化得率與試驗(yàn)選取的4個(gè)因素整體的相關(guān)系數(shù)為 R=模型平方和/總平方和 =3 358．153/3 461．161×100%=97．02%，表明該模型中 4 個(gè)因素對(duì)液化得率的影響占97．02%，而其他因素的影響和誤差占2．98%。整體分析來看，回歸模型擬合程度較好，可以用回歸方程對(duì)油菜秸稈的液化試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析和確定最佳液化工藝。

表3 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表4 回歸方程方差分析表

2．4．3 主效應(yīng)分析

在回歸方程中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、物料量、催化劑量這些因素在設(shè)計(jì)中均經(jīng)無量綱線性編碼處理，因此，方程中各項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值的大小能直接反映試驗(yàn)因素各項(xiàng)對(duì)指標(biāo)值的影響程度，系數(shù)的正負(fù)則能反映這種影響的方向。所以，比較方程中X1、X2、X3、X4系數(shù)的絕對(duì)值的大小，可以知道4個(gè)因素對(duì)液化得率的影響順序?yàn)?物料量(X3)＞催化劑量(X4)＞反應(yīng)溫度(X1)＞反應(yīng)時(shí)間(X2)。

2．4．4 最佳液化條件優(yōu)化

根據(jù)模型可以知道，當(dāng)物料量小的時(shí)候，液化得率較高。但考慮到物料量過低，易導(dǎo)致成本過高，因此采用約束優(yōu)化方法，即在優(yōu)化前確定約束條件:－2≤X1≤2;－2≤X2≤2;－1≤X3≤2;－2≤X4≤2。

針對(duì)約束條件，用SAS的嶺脊分析得到在約束范圍內(nèi)的最佳液化條件為:Y=Y(X1，X2，X3，X4)=Y(0．517，0．511，－0．895，0．334)=92．89%。將因素編碼值換算為實(shí)際值可得到最優(yōu)液化工藝參數(shù)組合為:反應(yīng)溫度 165℃，反應(yīng)時(shí)間 70 min，物料量15．5%，催化劑量3．2%。在此條件下，液化得率可達(dá)到92．89%。

對(duì)最佳液化工藝參數(shù)組合進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合下的液化得率為90．31%，與理論值基本一致，擬合較好，說明秸稈液化工藝采用最佳工藝參數(shù)組合是合理可行的。測(cè)定此最優(yōu)液化工藝下液化產(chǎn)物的羥基值為477．27 mgKOH/g，說明液化產(chǎn)物中含有大量的羥基，因此可考慮將該液化產(chǎn)物用作合成聚氨酯的原料。

3 結(jié)論

3．1 以油菜秸稈為原料，碳酸乙烯酯為液化劑，對(duì)催化劑進(jìn)行初步篩選，最終選擇甲烷磺酸作為催化劑。進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，確定了液化工藝中幾個(gè)關(guān)鍵因素的適宜范圍:反應(yīng)溫度150～180℃;反應(yīng)時(shí)間20～80 min;物料量15%～25%;催化劑量2．5%～4%。

3．2 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過二次回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)方法和SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)液化工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到了液化反應(yīng)的回歸方程預(yù)測(cè)模型。方差分析表明，此模型極顯著。用此模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，獲得最優(yōu)液化工藝參數(shù)組合為:反應(yīng)溫度165℃，反應(yīng)時(shí)間70 min，物料量15．5%，催化劑量3．2%，在此條件下，液化得率可達(dá)到92．89%。驗(yàn)證試驗(yàn)得出最優(yōu)工藝參數(shù)組合下的液化得率為90．31%，羥基值為 477．27 mgKOH/g，因此可考慮將該液化產(chǎn)物用作合成聚氨酯的原料。

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Research on Liquefaction Technique of Rape Straw in Ethylene Carbonate

Chang Chenghu Wang Chengming
(College of Food Science and Tech－nology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070)

Liquefaction of rape straw was studied using ethylene carbonate(EC)as liquefied reagent at the atmospheric pressure，in which ethanesulfonic acid(MSA)was chosen as a catalyst．The effects of temperature，time，the ratio of material/solvent and catalyst/solvent on the liquefaction yield and viscosity of rape straw were investigated．Liquefaction conditions of rape straw were optimized through the quadratic regression design．The result showed that the optimum liquefaction conditions were temperature 165 ℃，time 70 min，the ratio of material/solvent 15．5%and the catalyst/solvent 3．2%．With these conditions，the liquefaction yield was 92．89%．

rape straw，ethylene carbonate，liquefaction，quadratic regression design

S216．2

A

1003－0174(2011)09－0104－06

2010－09－27

常成虎，男，1986年出生，碩士，農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏

王承明，男，1964年出生，教授，博士，農(nóng)業(yè)資源利用和食品安全