[发明专利]一种连续法测定生物质水解反应动力学的方法

说明书

本申请公开了一种连续水解法研究生物质水解反应动力学的方法，所述方法包括：采用连续水解反应器进行生物质水解反应，在所述连续水解反应器上，沿反应进行的方向上设置有不少于一个的在线取样检测微通路；利用连续反应自身的压差驱动流路内部的液流，通过取样检测微通路在反应器的位置换算出此处的等效反应时间；在进行生物质连续水解反应并达到稳态后，通过在取样检测微通路进行实时检测或取样检测水解反应产物的参数，以获得反映与等效反应时间相对应的生物质水解反应产物组成的参数或数据；以及利用所获得的数据进行反应动力学研究。

技术明领域

本发明属于生物质水解机理研究领域，尤其涉及一种利用连续水解法研究生物质水解反应动力学的方法。

背景技术

生物质水相解聚(水解)是目前最具潜力的生物质向高附加值化学品和燃料替代品转化的途径之一，相比生物质气化和生物质液化路径，水解路径具有转化效率高、适应性强、产物附加值高、易与现有化工技术衔接等优势。

国内外研究者在生物质水相解聚方面开展了大量的基础研究，研究发现了各种影响因素对半纤维素和纤维素水解的初步调控作用，以及获得了纤维素水解的基本规律等阶段性研究成果。但是截至目前，国内外研究者依然没有掌握生物质水相解聚准确机理，给出水解过程的理论模型，从而实现转化效率的进一步提高，研究往往集中在单一参数的对比和调控。这主要是由于生物质水相解聚反应普遍发生在高温高压和强酸性条件下，现阶段研究使用的都是间歇性反应器，给机理研究带来很大困难，机理研究的工作量极大，结果也往往重复性低，给后续的理论分析和模型建立带来很大困难。此外，生物质来源广泛，不同结构的生物质在不同反应条件和实验装置上获得的研究结果不具可比性，也是一个困扰机理研究的难题。

目前国内外尚未建立起一套标准的实验检测系统，究其原因一是水相解聚研究设备设计建造标准参差不齐、种类繁多，二是间歇性反应器需要通过淬灭反应后再进行取样检测方式开展动力学机理研究，这种研究方法最明显的缺点就是反应被淬灭后的检测与真实反应存在较大差别，无法获取准确的、实时的、原位的实验结果，从而使在生物质水相解聚的理论研究陷入困局。因此，有必要发展一种基于连续法生物质水解反应器的动力学研究方法，来解决间歇法研究的缺点。

发明内容

本发明主要针对现有间歇法研究生物质水解反应动力学存在着的实验周期长、实验工作量大、容易受外界干扰、实验结果重现性差等缺点，转而采用连续水解法研究水解反应动力学。因此，本发明的目的在于提供一种连续水解法研究生物质水解反应动力学的方法。具体地，本发明涉及如下几个方面：

<1>.一种连续水解法研究生物质水解反应动力学的方法，所述方法包括：

采用连续水解反应器进行生物质水解反应，在所述连续水解反应器上，沿反应进行的方向上设置有不少于一个的在线取样检测微通路；

利用连续反应自身的压差驱动流路内部的液流，通过取样检测微通路在反应器的位置换算出此处的等效反应时间；

在进行生物质连续水解反应并达到稳态后，通过在取样检测微通路进行实时检测或取样检测水解反应产物的参数，以获得反映与等效反应时间相对应的生物质水解反应产物组成的参数或数据；以及

利用所获得的数据进行反应动力学研究。

<2>.根据在前项所述的方法，其中所述取样检测微通路包括至少一个检测取样窗口，所述检测取样窗口由两个相隔一定间距的开孔和两开孔之间的流路组成，并且所述取样检测微通路内部的液体流动速率远低于反应器内部反应物输送的速率，以保证取样和检测不会对反应本身造成影响。

<3>.根据在前任一项所述的方法，其中所述取样检测微通路具有过滤、换热冷却装置和流量调节装置，以保证所述取样检测微通路内在两孔之间压差作用下有稳定的低流量液流，并且在所述取样检测微通路上安装有传感器和检测器以实时测量并且输出至少一种反映与生物质水解反应产物组成的相关的参数或数据。