生物质裂解和液化

生物质裂解和液化

一、生物质的裂解及液化(论文文献综述)

王芳,刘晓风,陈伦刚,雷廷宙,易维明,李志合[1](2021)在《生物质资源能源化与高值利用研究现状及发展前景》文中提出生物质是唯一能够直接转化为燃料的可再生能源,其开发利用既可以弥补低碳能源的需求,减少环境污染,也是中国实现"碳中和"目标的重要手段。该研究围绕以秸秆为主的生物质资源制备清洁能源和高值利用的总目标,系统分析生物质资源通过生物或热化学等转化途径制备气、液、固三相清洁能源的综合利用技术和模式,重点论述厌氧消化制备生物燃气、水热催化炼制醇烃燃料、裂解液化与生物油提质和生物质制备固体燃料4项技术发展现状与研究进展。在4项生物质转化技术中,厌氧消化制备生物天然气工业化程度最高,由于其大都基于大型养殖场建立,可有效解决原料收集问题,而且厌氧消化技术与沼气净化技术相对较为成熟,生物天然气可直接作为燃料、电力和热力来源供用户使用;由于生物质制备液体燃料中存在转化过程成本较高、产物分离困难、提质效率低、产品不稳定等问题,很难与当前应用端平稳接轨,因此水热催化炼制醇烃燃料、裂解液化制备生物油技术规模化发展水平较低;对于生物质制备固体燃料,其成型技术较为成熟,配套炉具的研发也有效解决了成型燃料应用端的问题,其规模化应用最大的难点在于原料的收集与存储。文章最后对未来生物天然气、生物质液体燃料与固体成型燃料发展前景进行展望,为实现农村生物质资源高效制备清洁能源及高值利用提供借鉴。

全淑苗[2](2021)在《生物质热解及加氢液化行为的研究》文中认为随着化石能源的日益匮乏和需求量的逐年递增,重质有机物(生物质、油页岩、重油等)转化为液体燃料和高附加值化学品以替代化石产品的研究引起了世界各国的广泛关注。而且,我国特有的“富煤、贫油、少气”能源结构也决定了发展重质有机物高效清洁转化的重要性。生物质作为自然界中唯一广泛存在的可再生重质有机物,以生物质为原料制备液体燃料生物油和高附加值化学品的工艺依然发展较缓,存在利用率低的问题。生物质是由不同的共价键组成的类高分子聚合物,其热解过程遵循自由基机理,即共价键断裂产生活性自由基碎片,活性自由基碎片再反应生成最终产物生物油、气体和生物焦的过程。目前所遇到的关键科学问题是:生物质的热解反应极其复杂,目前对热解反应路径和机理的认识还无法用于调控热解反应。深入认识生物质热解反应路径和机理是优化反应器设计和热解工艺、进而实现生物质高效利用的基础。因此,本论文开展了 4个方面的工作,所研究的科学问题、研究方法和主要结论如下:(1)在生物质热解过程中挥发物反应不可避免,而且挥发物反应对产物收率、生物油品质和结焦行为的影响很大。在任一反应器中的任一时刻,生物质热解温度和挥发物温度都不同,而且挥发物温度普遍高于热解温度(约10℃-300℃),但目前较难解耦生物质一次热解和挥发物反应。基于此,本论文第二章设计了两段固定床反应器用于解耦玉米秸秆一次热解和挥发物反应,第一段反应器用于玉米秸秆于600℃下原位热解不断生成挥发物,第二段反应器用于从第一段反应器逸出的挥发物在温度440℃-650℃和停留时间为1.5 s-4.7 s下反应。结果表明挥发物反应会生成一定量的焦(四氢呋喃不溶物),根据焦的沉积位置不同可分为管壁焦(coke-wall)和油中焦(soo-oil)。随着挥发物温度升高和停留时间延长,coke-wall收率逐渐增大,且远大于soot-oil收率。这说明挥发物反应过程中的结焦行为较为严重。随着挥发物温度升高,生物油品质提高但收率减小。而不同挥发物停留时间下的生物油品质取决于挥发物温度:随着挥发物停留时间延长,在440℃时油的品质降低,在600℃时油的品质提高。(2)生物质固体热载体(SHC)热解是指将固体热载体预热到目标温度后与生物质混合,利用两者的温差实现生物质快速热解的方法。一般认为,具有传热快、油收率高、反应器易放大等优点。然而,由于传热传质过程中的瞬态行为和极其复杂的化学反应,特别是固体热载体层的挥发物反应,使得学者很难理解操作条件与实际反应条件之间的关系,进而与产物收率和组成的关系。基于此,本论文第三章设计了小型密闭反应器以模拟大型反应器中的一个微元结构且完全收集热解产物,以4 mm厚的核桃壳为原料(WS)、石英砂(QS)为SHC解耦了 WS热解和挥发物反应。测定了在不同QS预热温度(PT,600℃-900℃)和SHC与WS质量比(Rs-b,5:1-9:1)下,WS与SHC接触传热后WS层平均温度(TWS,WS热解温度)和QS层最高温度(TQS-o,挥发物温度),并解耦了TWS和TQS-o对WS热解和挥发物反应的作用。结果表明Tws和TQS-o与PT和Rs-b呈线性关系,且Tws和TQS-o的差值在39℃-108℃范围内。提出了两个串联的反应路径,分别表示油的生成(WS热解)和转化(挥发物反应),并用一级反应动力学模型模拟了油收率,解耦了Tws对WS热解的作用和TQS-o对挥发物反应的作用。WS热解生成油的反应受QS到WS的热传递的影响,不同PT和Rs-b的活化能分别为46.4kJ/mol和19.2kJ/mol。QS层的挥发物反应减小油收率,主要由自由基碎片的反应控制,自由基碎片的反应对温度的依赖性很弱,不同PT和Rs-b的活化能分别仅为4.8 kJ/mol和2.9 kJ/mol。(3)木质素是由苯丙烷结构单元通过芳基醚键和脂肪碳碳键交联而成的三维网状聚酚化合物,其结构特点为制备高附加值的单酚类化合物提供了可能。木质素热解生成单酚类化合物的选择性较低,加氢液化技术可以定向调控反应以选择性的生成单酚类化合物。但目前木质素加氢液化的机理尚不明确,以致难以形成系统的木质素梯级解聚方法和认识单酚类化合物的生成机制。因此,本论文第四章采用小型密闭玻璃管反应器(内径为3 mm,长33 mm)、以二氢菲(DHP,0 mg-30 mg)为供氢溶剂用于脱碱木质素(DAL,5 mg)加氢液化,研究了不同反应温度(320℃-440℃)、反应时间(1 min-30 min)和DHP与DAL的质量比(Rs-d,0:1-6:1)下的产物收率、供氢量和液体产物组成(愈创木酚类)以探究愈创木酚类产物的生成路径。并采用愈创木酚进行加氢液化实验以探究愈创木酚类中间产物的再反应路径。结果表明愈创木酚类的生成源于DAL直接热解以及某些中间产物的再热解两条路径,初步揭示了供氢作用对愈创木酚类生成的影响:当QH≤5.7 mmol/g,供氢作用主要促进愈创木酚类的生成;当QH>5.7 mmol/g,供氢作用则会抑制愈创木酚类的生成。供氢作用对愈创木酚类转化的影响:当QH>0.19mmol/g,供氢作用有利于愈创木酚的稳定;当QH≤0.19mmol/g,供氢作用则会促进愈创木酚的转化,且反应温度高于350℃时大量转化为儿茶酚,反应温度高于400℃时则少量转化为苯酚类和环己酮。(4)DAL加氢液化生成固体残渣主要有两条路径:固相/挥发自由基碎片的缩聚和挥发自由基碎片与氢自由基耦合两大反应。在DAL加氢液化体系,供氢溶剂提供的氢自由基对这两个反应的影响以及两个反应生成的固体残渣的组成和结构存在的差异等科学问题有待进一步认识。因此,本论文第五章采用第四章的实验方案,并采用二硫化碳(CS2)和四氢呋喃(THF)作为萃取溶剂,对比研究了固体产物二硫化碳不溶物(CS2-ins,炭质固体和沥青)和四氢呋喃不溶物(THF-ins,炭质固体)中相同组分(炭质固体)和不同组分(沥青)在供氢作用下的生成机制及组成和结构差异。结果表明供氢作用主要影响挥发自由基碎片的缩聚反应(挥发物反应),对固相自由基碎片的缩聚反应的影响很小。而且,固相/挥发自由基碎片的缩聚反应的主要产物是炭质固体,挥发自由基碎片与氢自由基耦合的主要产物(沥青和CS2-S)随反应条件的变化而变化。在350 ℃和10 min条件下,挥发自由基碎片与氢自由基耦合的产物在QH≤5.7 mmol/g(Rs-d≤2:1)时主要是沥青,在5.7 mmol/g<QH<6.9 mmol/g(2:1<Rs-d≤6:1)时主要是CS2-s。反应温度升高或反应时间延长主要加剧原料DAL的热裂解反应。在Rs-d为2:1、反应温度为350℃,反应时间在1-30 min内挥发自由基碎片和氢自由基耦合的主要产物是CS2-s。在Rs-d为2:1、反应时间为10 min,反应温度≤400℃时挥发自由基碎片与氢自由基耦合的产物主要是沥青;反应温度>400℃时由于供氢的限制挥发自由基碎片间发生缩聚反应主要生成炭质固体。相比于炭质固体,沥青中羟基(酚/醇)含量更高,芳环结构和芳基醚键(Car-O-C)含量更低,缩合程度更小。

秦虹,罗冰,杜娟,张雨萌,汪浩文[3](2020)在《生物质裂解转化技术的研究现状及发展前景》文中指出生物质热解技术是生物质能当中的一种与生活、工业、农业都密切相关的重要技术,也是当今世界生物质能利用研究的最先进技术之一。本文侧重介绍和分析生物质热解技术的原理、发展前景和存在的问题。生物质裂解技术的发展存在着很大的空间,无论从哪个方向入手,都是值得研究的能源利用技术。与传统能源对比,生物质裂解技术所用的燃料不同于常规化石燃料,是一种非常清洁的能源,而且其所含的有害成分硫、氮和重金属含量极小,又可被视为21世纪的绿色燃料。

王娜娜[4](2020)在《移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备与特性研究》文中指出移动式生物质快速热裂解设备可方便运输到林场、农场、村落等生物质资源丰富地区,就地将低能量密度的生物质转化为高品质热解产物,可有效解决生物质原料收储运问题。但国内外对于移动式生物质快速热裂解设备研究较少,还处于初期发展阶段,有许多问题需要深入系统研究。本文对移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备的喂料器、反应器、冷凝器等关键装置进行了优化设计和试验研究,建立了喂料率数学模型和复合换热流化床反应器传热模型,研制了一套处理能力35~50kg/h移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备,开展了落叶松木屑快速热裂解试验,对设备特性和热解产物理化特性进行了分析研究。本文主要研究结论如下:(1)开展了生物质快速热裂解双仓式气力输送喂料器输料特性研究。结果表明:喂料率主要受喷动气速、流化气速、输料管内径、有效喷射距离和生物质颗粒粒径的影响,建立了喂料率与各因素之间的多元线性回归模型,其误差在±10.2%以内,可用于双仓式气力输送喂料率的预测。(2)开展了复合换热流化床反应器反应区和环形区的传热试验研究及传热数值模拟。结果表明:综合传热系数受环形区高温烟气入口气速、物料填充种类和填充高度的影响。综合传热系数与高温烟气入口气速、填充高度成正比。(3)以石英砂、白云石为床料,在复合换热流化床反应器反应区开展了临界空隙率和临界流化速度随温度变化的试验研究。结果表明,临界空隙率随温度的升高呈线性增加,随床料粒径的增加而增大,临界流化速度随温度的升高而降低,随床料粒径的增大而增大,提出了把临界空隙率、模拟不可冷凝气密度和粘度随温度变化的因素融入到经典厄贡(Ergun)方程来计算高温临界流化速度的方法。(4)优化了内管为流化床反应区,内管与外管之间环形区为加热区的复合换热流化床反应器的设计,完成了包含进料仓和过渡仓的双仓式气力输送喂料器的设计,优化了集喷射喷淋双重冷凝及换热功能于一体的喷射喷淋组合式冷凝器的设计,研制了一套处理量35~50kg/h移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备。(5)开展了移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备运行特性研究,以落叶松木屑为原料,研究了反应温度对热裂解产物产率、组分和理化特性的影响,并开展了冷凝器性能、液化石油气替代率、流化载气消耗量和能量衡算分析。结果表明,反应温度500℃时,热解油产率最高,为68.62 wt%,热解炭和不可冷凝气产率分别为12.13 wt%,19.25 wt%,液化石油气替代率为76.42%,热解油能量效率为66.96%,总能量效率(热解油、热解炭)为82.19%。

郭海军[5](2020)在《酸改性凹凸棒石负载非晶态合金催化剂用于秸秆多元醇液化产物加氢精制》文中进行了进一步梳理随着化石资源的日益减少,温室效应日趋严重以及公众和社会对环保呼声的越来越高,开发由木质纤维素等可再生资源转化制备液体燃料和化学品的工艺技术对于缓解能源危机,促进生态环保具有十分重要的意义。将秸秆多元醇液化产物用于生物基聚氨酯等可降解高分子材料的制备,对于秸秆资源的高值化利用具有良好的促进作用。由于秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解机理不同,导致液化产物中除含有大量的醇羟基化合物及其衍生物外,还含有醛、酮、酸、酯等羰基化合物,导致聚氨酯发泡过程中所消耗的催化剂用量大,聚氨酯泡沫品质低、颜色深、泡孔分布不均等诸多问题。因此,为了提高下游生物质基聚氨酯产品的品质,在发泡前必需对液化产物进行精制。通过加氢技术将液化产物中所含羰基化合物进行催化转化是一类行之有效的精制方法。本论文采用麦秸液化产物为研究对象,通过对麦秸液化机理以及糠醛(FUR)、乙酰丙酸丁酯(BL)等羰基化合物加氢转化催化剂的制备、性能评价及催化机理研究,进而用于麦秸液化产物加氢精制研究,有效降低液化产物中羰基化合物的含量,得到的主要结论如下:(1)以麦秸为原料,乙二醇、丙三醇和聚乙二醇#400/丙三醇为溶剂进行了液化性能和液化行为的对比研究,结果表明,聚乙二醇#400/丙三醇为溶剂具有更高的液化效率,所得液化产物中醛、酮、酸、酯等羰基化合物的相对含量为10.37%,主要包括乙酰丙酸、乙酸、乙酸甘油酯、羟基丙酮和5-甲基-2(3H)-呋喃酮等。通过对麦秸、麦秸+液化溶剂混合物、液化残渣和液化产物的热重分析和红外光谱分析,获得麦秸液化机理:纤维素和半纤维素的链羟基在强酸条件下优先发生降解,降解片段与液化溶剂相结合生成含有多羟基的活性物质,这些活性物质发生氧化反应生成羧酸,液化后期在酸催化剂作用下与多元醇发生酯化反应生成酯类;木质素结构发生了一定的变化,但其芳香环仍然存在。(2)使用浸渍还原法制备了酸改性凹凸棒石负载Ni1Co1B非晶态合金催化剂(Ni1Co1B/H+-ATP),通过FUR液相加氢反应性能评价,筛选得到最佳的凹凸棒石种类、Ni1Co1B非晶态合金的负载量和FUR加氢制糠醇(FA)的优选反应条件,并借助N2吸附/脱附、SEM、TEM、XRD、XPS等表征对催化剂的组成-形貌-结构-性能之间的构效关系进行了研究。结果表明,酸改性凹凸棒石的比表面积和孔结构直接关系到FUR分子的吸附与活化,是选择凹凸棒石载体的重点考察因素;H+-ATP负载20%Ni1Co1B催化剂(20NCB/H+-ATP)具有最好的FUR加氢性能,在优选条件(反应温度140℃,搅拌转速800 rpm,初始氢气压力3.0 MPa)下反应2 h,FUR转化率为91.3%,FA选择性达到82%;20NCB/H+-ATP催化剂同时具有良好的热稳定性和循环使用性能,在加氢反应6 h后的NiCoB非晶态合金的质量损失率仅为2 wt%,反应后催化剂颗粒尺寸均匀、分散度高、非晶态结构保持良好,在循环使用六次后,NiCoB非晶态合金的质量下降了5.2 wt%,但FUR转化率反而提高了3.9%,这主要归因于催化剂循环使用过程中产生了新的Co-Ni合金加氢活性位,使催化剂的FUR加氢活性得以恢复及增强。(3)通过对Cu掺杂Ni1Co1B催化剂的BL加氢性能的评价,获得较理想的Cu/Ni/Co摩尔比为0.5/1/1,Cu的引入有利于改善NiCoB非晶态合金颗粒的分散及其对酯基的活化转化能力;使用浸渍还原法制备了酸改性凹凸棒石负载Cu0.5Ni1Co1B催化剂(Cu0.5Ni1Co1B/H+-ATP),在优选的反应溶剂环己烷中,BL转化率和γ-戊内酯(GVL)产率分别高达99.7%和96.3%,这主要是由于BL的含氧基团在烷烃中具有更强的吸附以及烷烃对H2活化的增强效应所致。在Cu0.5Ni1Co1B/H+-ATP催化剂中进一步引入Mo元素,可以促进GVL转化形成1,4-戊二醇(1,4-PDO),在200℃反应时,BL转化率达到1 00%,GVL和1,4-PDO选择性分别为78.1%和3.3%;使用N2吸附/脱附、SEM、TEM、XRD、XPS、H2-TPD 和 NH3-TPD 等表征对 Cu(M)NiCoB/H+-ATP 催化剂的构效关系和催化机理进行研究。结果表明,催化剂良好的稳定性和循环使用性能是由于Cu(M)NiCoB非晶态合金加氢活性位的高度分散及其与H+-ATP载体之间的相互作用,以及Cu(M)NiCoB、Cu+/Cu0活性位与H+-ATP的结构羟基和暴露A13+形成的酸活性位的协同作用所导致的。(4)Cu0.5Ni1Co1B/H+-ATP催化剂用于不同多元醇溶剂所得液化产物的加氢精制具有较好的普适性和循环使用性能,在优选条件下(催化剂用量6 wt%,反应温度100~140℃、初始氢气压力1.0 MPa、搅拌转速200 rpm),可以使液化产物中的羰基化合物含量降低71.2%。通过GC-MS分析,获得羰基化合物的加氢转化机理为:酯类化合物BL在Cu0.5Ni1Co1B/H+-ATP金属/酸双功能催化剂的作用下加氢转化为GVL和多元醇,酮类化合物羟基丙酮和呋喃酮加氢转化为多元醇。使用集总方法对液化产物加氢精制反应进行了动力学研究,采用遗传算法结合非线性规划法进行计算和优化。获得各集总的活化能范围为81.48~182.91 kJ/mol,指前因子为2.67×107~8.83×1020 min-1,且动力学模型可靠性较好。动力学研究表明,麦秸液化产物加氢精制在低温下可以快速高效进行,较适宜的温度为100~120℃,反应时间为60~120 min。通过动力学分析揭示了秸秆液化产物加氢精制的物质转化规律和机理。

吴志鸿[6](2020)在《利用核磁共振技术表征生物质及其热裂解产物与模型化合物催化机理的研究》文中研究指明热裂解技术是生物质热转化中比较有前景的方法之一,会使生物质转换成复杂多样的产物,这给后续的研究带来了困难。因此,对生物质热裂解产物的深入分析鉴定是研究其反应机理及过程优化的基础。本文基于各种核磁共振表征技术对生物质热裂解前后的一系列反应进行研究,并结合同位素示踪法,促进对复杂的产物做出较为定量且定性的分析,从而明确相关反应机理,为后续的提质优化、催化剂的设计提供宝贵的数据。首先,对生物质中常见的C-H键进行活化研究。采用同位素标记法和1HNMR,对甲醇、乙醇、乙二醇、甘油以及苯甲醚这几种生物质模型化合物在不同反应器和不同催化剂催化下进行的C-H键活化反应进行研究。受分子特性和分子吸附在催化剂表面的取向影响,不同模型化合物的C-H键活化程度不同。亚甲基相比于甲基和次甲基来说容易被金属催化剂催化而发生断裂,而甘油是唯一一种能被Pt/C和Pd/C催化发生C-C键断裂的模型化合物。在管式炉中对两种废弃生物质(松树皮和树渣)和四种生物质组分(纤维素、半纤维素、木质素以及单宁)进行热裂解实验,通过利用HSQCNMR对热解油中的C-H键进行表征。研究发现树皮和树渣在热裂解过程中会发生甲基的重排,其产生的热解油中主要是邻苯二酚、愈创木酚以及芳香族的C-H键,并且这种芳香族的C-H键是由木质素和单宁产生的。热解油具有高氧含量等缺点,其提质升级过程是必要的。本文提出了一种创新的用于同位素示踪提质升级过程的高压原位核磁共振表征方法,对两种基本的热解油模型化合物(甲基环戊烷和环己烷)在四种贵金属催化剂(包括Ir,Pt,Ru和Pd四种氧化铝负载型催化剂)催化下的开环反应进行研究。结果表明,Ru/γ-Al2O3能更好的促进甲基环戊烷和环己烷中的C-C键和C-H键的发生断裂,是一种良好的开环催化剂。热解油中的羟基官能团是氧存在的主要官能团之一,利用31PNMR对四种醇类模型化合物、四种羧酸类模型化合物以及两种热解油的衍生化过程进行研究。羧酸相比于醇类来说在衍生化过程中是不稳定的。模型化合物在衍生化过程中,都会发生分解并生成水。松树皮制备的热解油在最初的2个小时内是比较稳定的,而树渣的热解油在衍生化实验中不稳定。因此,热解油样品制备和测试的最佳时间能够根据此研究确定,这为研究热解油的老化和后续的提质升级过程提供精确且详细的数据。

刘玉玲[7](2020)在《胜利褐煤与沙柳在亚/超临界水-乙醇体系中共液化工艺的研究》文中研究说明本实验使用的原料为沙柳和胜利褐煤,在亚/超临界水-乙醇体系中将二者进行共液化,采用单因素实验法研究了不同的因素对液化的影响,利用FTIR、SEM、XRD、GC-MS以及热重分析等手段对液化产物和残渣进行表征分析。在水-乙醇体系中,探究了溶剂比例、反应温度、反应时间、沙柳质量和催化剂对沙柳液化的影响。结果得出:(1)沙柳质量4g,水和乙醇体积比5:5,反应时间60min,反应温度260℃的条件下,沙柳的液化率、油产率、沥青质产率分别为92.91%、65.56%、4.14%。乙醇与水的混合溶剂比单一溶剂效果更好。(2)叔丁醇钾、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、NaOH促进了沙柳的裂解。可能是碱性催化剂促进了脱甲氧基反应,使芳香化合物生成量增加,提高其挥发物产率,从而沙柳的液化率提升。(3)对沙柳及其液化残渣做FTIR、SEM、XRD以及热重分析,发现在液化过程中,沙柳中的木质素、纤维素以及半纤维素降解生成苯环类和羰基类的化合物。沙柳液化残渣中有少量SiO2且结晶度下降。在亚/超临界水-乙醇体系中,探究了反应温度、反应时间、胜利褐煤质量和催化剂对胜利褐煤液化的影响。结果表明:(1)胜利褐煤质量2g,水乙醇体积比5:5,反应时间90min,反应温度350℃时,胜利褐煤和油产率液化率分别为32.99%、49.33%。叔丁醇钾和K2CO3的加入,显着提升了液化率和油产率,这可能是因为钾元素促进了甲氧基的脱除,促使环开裂,从而提高胜利褐煤的液化率。(2)对液化油做红外分析,得出:液化油中含有氢键的结构、含氧官能团、芳香化合物和醚类物质。(3)对胜利褐煤及其残渣做FTIR、SEM和热重分析得出:胜利褐煤液化后变为了更小的分子,活性分子减少,残渣更难热解。在亚/超临界水-乙醇体系中,探究了反应温度、反应时间、胜利褐煤与沙柳质量比、催化剂等因素对共液化的影响。结果表明:(1)水-乙醇体积比5:5,沙柳、胜利褐煤各2g,反应温度350℃,反应时间为60min时,油产率和液化率分别24.65%、72.43%。FeS、Fe2O3、NaOH、叔丁醇钾、K2CO3均可以促进沙柳与胜利褐煤的共液化,提高液化率及油产率。催化效果:NaOH>K2CO3>叔丁醇钾>Fe2O3>FeS。(2)对液化油做GC-MS分析;得出液化油中含有脂肪族、芳香族、酯类、酚类以及含氧化合物。(3)对原料及其共液化残渣做FTIR、热重和SEM分析得出:原料降解后,活性基团减少。胜利褐煤在共液化过程中的裂解程度远大于胜利褐煤单独液化的裂解程度。

郭康[8](2020)在《木质纤维生物质硫酸催化液化产物分析及其反应机理研究》文中认为木质纤维生物质催化液化制备乙酰丙酸及其酯、糠醛、5-羟甲基糠醛等小分子平台化合物的研究已经取得了重大进展,但因为木质纤维生物质液化产物尤其是液相产物组成极其复杂,不仅使得平台化合物进一步高效分离利用变得困难,限制其进一步工业化应用,也阻碍对木质纤维生物质液化机理的进一步研究。本文采用气相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用技术(GC/Q-TOF MS),结合后目标分析和非目标分析法,对木质纤维生物质经硫酸催化液化制备乙酰丙酸乙酯的液相产物进行了分析。并在此基础上,以葡萄糖作为纤维素的模型化合物,采用碳-单体同位素分析(C-CSIA,Carbon-Compound Specific Isotope Analysis)技术结合碳-动力学同位素效应(C-KIE,Carbon Kinetic Isotopic Effect)对纤维素经硫酸催化液化制备乙酰丙酸乙酯的液化机理进行了研究。主要研究内容及结论如下:1.采用后目标分析法结合谱库检索、分子式测定、保留指数及准确质量定性,利用GC/Q-TOF MS依次分析葡萄糖、纤维二糖、微晶纤维素、葡萄糖与木糖混合物、微晶纤维素与木聚糖混合物、木糖、木聚糖、杨木及松木等分别在乙醇中经硫酸催化液化生成的液相产物组成,在以上9个样品中依次鉴定出36、35、25、16、18、22、28、18、17个化合物,利用该分析方法在所有样品中共鉴定出54个化合物。以上结果表明,采用后目标分析法,利用谱库检索结合保留指数、准确质量定性的同时,再结合GC/(CI)-Q-TOF MS分析样品得到的某些组分的准分子离子峰([M+H]+)推断出相应组分的分子式,进一步对未知物进行定性,可大大提高后目标分析法对未知液化产物定性的能力和准确度。2.在利用后目标分析法对木质纤维生物质液化产物定性分析的基础上,再利用非目标分析法对未能鉴定出的非目标化合物进行最终分析。其中,利用GC/(EI)-Q-TOF MS及GC/(CI)-Q-TOF MS,结合非目标分析法结合分子精确质量定性,依次在葡萄糖、纤维二糖、微晶纤维素、葡萄糖木糖混合物、微晶纤维素木聚糖混合物、木糖、木聚糖、杨木、松木等的液化产物样品中首次鉴定出17、17、10、7、9、1、1、3、3种未知化合物结构。在18个首次定性的未知化合物中,有5个液化反应中间体,13个为液化反应副产物,这为木质纤维生物质液化产物分离提供了更多的信息。并根据首次鉴定出的中间产物ethyl2-hydroxy-4-oxopentanoate,得出木质纤维生物质在常压硫酸催化液化过程中,其组分纤维素生成乙酰丙酸乙酯的另外两条反应路径。分别为:1.水解生成葡萄糖,再逐步生成1,6-脱水吡喃葡萄糖、1,6-脱水呋喃葡萄糖、3-hydroxy-4-oxopentanoic acid、ethyl2-hydroxy-4-oxopentanoate,最终生成乙酰丙酸乙酯;2.水解生成葡萄糖,再逐步生成1,4;3,6-二脱水吡喃葡萄糖、3-hydroxy-4-oxopentanoic acid、ethyl 2-hydroxy-4-oxopentanoate,最终生成乙酰丙酸乙酯。3.在以上液化机理研究基础上,利用气相色谱-燃烧单元联机同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS),以葡萄糖作为纤维素模型化合物,进一步研究了硫酸催化液化纤维素生成乙酰丙酸乙酯的液化机理。并首次建立了利用碳-单体同位素分析(C-CSIA)技术测定葡萄糖液化产物中特定目标化合物的碳稳定同位素比值分析方法,分析得到的单体化合物δ13C值误差小于0.3‰,低于仪器测试允许的偏差(0.5‰)。结果表明不同温度下,中间产物DGP具有明显不同的碳稳定同位素富集值,并且具有典型的分馏特征。这是由于液化温度越高,中间产物DGP越有利于发生脱羧反应生成乙酰丙酸乙酯,从而使DGP分子的碳稳定同位素富集因子越大;相反地,当反应温度较低时,则越有利于使葡萄糖脱水转化生成DGP,而使其碳稳定同位素发生贫化,即碳稳定同位素富集因子表现为负。此外,在葡萄糖脱水生成DGP过程中仅发生C-O、C-H键的断裂及形成,而在DGP生成乙酰丙酸乙酯过程中,因脱羧、重排异构化反应等,不仅发生了C-O、C-H键断裂及形成,还有C-C键参与反应,导致后者具有更显着的碳稳定同位素动力学效应。以上结果表明CSIA技术可以有效地研究葡萄糖催化液化等复杂体系的反应路径,为液化机理研究提供信息。

王兵[9](2020)在《生物质固体热载体法热解耦合催化提质制取燃料油模拟研究》文中研究说明生物质热解耦合生物油精炼提质技术可将秸秆转化为高价值的液体燃料,是最具开发潜力的热化学转化技术之一,可实现秸秆的高效能源化利用。本文以中国典型秸秆废弃物玉米秸秆为研究对象,开展了生物质固体热载体法热解系统、热解蒸汽分级冷凝系统以及生物油提质制燃料油系统的模拟研究,为生物质热解提质制燃料油工艺性能优化提供指导。开展了陶瓷球循环加热下降管式玉米秸秆热解系统的能量分析研究,探索了原料含水量和热载体与给料质流比(MR)对系统能损和能效的影响,揭示了基于固体热载体法的热解系统能量流变化规律。在给定操作条件(干燥、热解和燃烧温度90、500和750℃;出口油温25℃;冷却油回流比0.6;热载体温度520℃;热载体与给料质流比15:1)下,干燥、热解、燃烧单元能耗分别为0.1、1.3和0.7 MJ/kg。随着原料含水量由20%减少到5%,干燥能耗从0.13减少至0.12 MJ/kg,热解能耗由1.4降低到0.8 MJ/kg,燃烧能耗从0.8减少到0.6 MJ/kg。随着MR从5:1增加至15:1,燃烧能效由39%提高到98%,继续提高MR至25:1,燃烧能效降低到88%。分级冷凝工艺是生物油处理的关键环节,有助于提高生物油与后续催化加氢、催化裂化等提质工艺的适配性。开展了三级换热器式(简记为THC)和一级喷淋-二三级换热器式(简记为TCC)两种热解蒸汽分级冷凝模式模拟研究,分析了三种工况(工况一第一、二、三级冷凝温度为100、60和25℃;工况二为80、60和25℃;工况三为80、25和0℃)对冷凝产物分布影响,通过?分析方法考察了两种冷凝模式的?效率和?损失。在工况三条件下,THC第一、二、三级内部?损失为0.2、3.3×10-2和0 MJ/kg,TCC为0.3、0.2和0 MJ/kg。THC第一、二、三级外部?损失为2.0×10-3、8.8×10-3和0 MJ/kg,TCC为0、8.8×10-3和0 MJ/kg。相较于THC而言,第一级冷凝中TCC?效率低了1.69%,第二、三级冷凝中?效率提高了14.5%和5.9%。建立了生物油分级改性提质制取燃料油工艺,采用水相重整、水煤气变换和费托合成方式将生物油轻质组分转化成燃油,采用水煤气变换和加氢裂化方式对重质组分进行改性提质,基于水煤气变换和干法重整方式将焦炭气化重整成合成气。相对于1kg生物油而言,该分级提质系统需消耗0.7 kg的焦炭,可生产汽油、航空燃料和柴油0.3、0.2和0.1 kg。汽油、柴油和航空燃料的碳氢质量占比为84.7%、15.3%,84.9%、15.1%和84.1%、15.1%。开展生物质固体热载体法热解耦合催化提质制取燃料油系统经济性分析研究。结果表明,在系统建造时间1年、使用时间10年、财务基准收益率10%情况下,其净现值为136万元,内部收益率为23%,投资回收期为4年。当生物质处理量为1170吨/年时,系统达到盈亏平衡点。

朱谢飞[10](2020)在《生物油蒸馏残渣理化性质及其共热解实验研究》文中进行了进一步梳理生物质热解所产生的液体产物生物油是一种复杂的混合物,由于其组成成分多、品质较差等因素,严重制约了生物质热解液化技术的发展和工业化应用。对生物油进行精制是提升生物油品质的必要手段,蒸馏作为液体混合物分离提质最有效的技术手段之一,被广泛用来对生物油进行初步提质。然而,生物油蒸馏提质时会在设备底部产生一种难以直接利用的残渣,若其得不到有效利用,不仅影响生物油蒸馏提质的综合效率,同时也会产生严重的环境污染。基于此,本文以生物油蒸馏残渣为研究对象,以实现生物油蒸馏残渣高值化利用为目标,基于生物油蒸馏残渣理化性质,开展了生物油蒸馏残渣与烟煤、核桃壳共热解制备高附加值液体产物和生物质炭的系列研究,探究了共热解过程中的协同效应和热解机理,研究了共热解产物分布和产物性质,揭示了分级冷凝和烘焙预处理对高附加值产物富集和提质的影响,明确了共热解原料比例、热解条件、冷凝方式、烘焙预处理等多因素耦合对共热解产物的作用机制。1.生物油蒸馏残渣理化性质及其热解特性研究通过基础分析方法和乙醇溶解实验等详细分析了生物油蒸馏残渣的理化性质及其组成,结果表明生物油蒸馏残渣是一种复杂的混合物,主要由酚类、烃类及呋喃类等小分子物质和热解木质素组成,热解木质素约占60%;生物油蒸馏残渣富含碳元素和丰富的官能团,其挥发分含量和热值分别高达71.95%和29.12 MJ/kg。利用热重红外联用研究了生物油蒸馏残渣热解特性及其动力学,结果表明生物油蒸馏残渣热解可分为三个阶段,其中150-550℃为生物油蒸馏残渣主要热解阶段,主热解反应属于二级化学反应,表观活化能为72.52 kJ/mol;生物油蒸馏残渣的热解特性与木质素最为相似,与纤维素和半纤维相比存在较大差异。通过管式炉在不同诱导条件下对生物油蒸馏残渣进行碳化制备生物质炭,系统性分析了不同诱导条件下的生物质炭理化性质及其演变规律,发现随着诱导温度的升高,生物质炭产率逐渐降低,而热值变化不大;生物质炭中碳元素逐渐升高,而氢元素和氧元素逐渐下降,官能团逐渐减弱,而热稳定性逐渐增加。和氮气气氛相比,中低温下二氧化碳气氛中生物质炭的产率和热值较高,高温下则相反;二氧化碳气氛中的生物质碳元素含量更高而氧元素更低,氢元素含量两者比较接近,而热稳定性稍差。2.生物油蒸馏残渣与烟煤共热解特性及产物分布研究采用热重红外联用对生物油蒸馏残渣和烟煤进行共热解实验,研究了烟煤的添加对生物油蒸馏残渣热解特性的影响,采用C-R(Coast-Redfern)法和FWO(Flynn-Wall-Ozawa)法对共热解进行了动力学分析,深入探究了共热解的协同效应和烟煤对生物油蒸馏残渣热解挥发分的影响,发现随着烟煤百分比的增加,共热解主失重峰温度逐渐向高温区移动,活化能先降低后增加,主反应阶段的反应级数逐渐增加;共热解过程中存在明显的协同效应,在低温区协同效应更加明显;烟煤的添加并不能改变气态产物种类,而可以改变气态产物的相对浓度。基于中心复合设计方法对生物油蒸馏残渣与烟煤共热解耦合分级冷凝进行实验研究,系统性地分析了共热解条件对固体、液体和气体产物分布及其理化性质的影响,探究了共热解协同效应和共热解机理。结果表明共热解固体和液体产物的产率与共热解条件如生物油蒸馏残渣百分比、热解温度、气体流量的最佳拟合模型为二次模型。固体产物主要元素C、H、O和液体产物分级产率与共热解条件的最佳拟合模型都为线性模型;烟煤的添加可以明显改变共热解液体产物的组分分布,促进液体产物中化合物的分离和富集;酚类、呋喃类和含氮化合物倾向于在较高冷凝温度下富集,而烃类倾向于在较低冷凝温度下富集。共热解不凝气中主要包含H2、CO、CO2和CH4,其浓度与共热解实验条件的最佳拟合模型为二次模型,在CH4浓度最大的情况下,热解不凝气的热值最高16.78MJ/Nm3。3.生物油蒸馏残渣与核桃壳共热解特性及耦合烘焙预处理研究采用热重红外联用对生物油蒸馏残渣和核桃壳进行共热解实验,研究了生物油蒸馏残渣的添加对核桃壳热解特性的影响,并采用多组分拟合模型对共热解过程进行了研究,发现生物油蒸馏残渣的添加对共热解主失重峰位置的影响较小,而明显降低共热解最大失重速率;共热解协同效应对共热解转化率具有积极影响,而对质量损失速率具有消极影响,且协同效应在低温下更为明显,协同效应对共热解转化率和质量损失速率的影响与核桃壳比例成正比。共热解的最佳拟合反应模型为五组分反应模型,不同混合比例下的拟合相关系数都高于0.9990。采用管式炉和配置三级冷凝系统的小型固定床热解装置对生物油蒸馏残渣和核桃壳进行烘焙预处理耦合共热解实验研究,系统性地分析了烘焙固体产物和共热解产物的理化性质和成分,研究了烘焙预处理耦合共热解对热解产物的影响,发现共烘焙和共热解阶段都存在明显的协同作用,随着生物油蒸馏残渣比例的增加,协同作用更加明显,且有助于生物质炭产率增加,而液体产物的总产率先减少后增加,在生物油蒸馏残渣添加量为50%时最低;共热解生物质炭的产率随烘焙温度的升高逐渐增加,而液体产物的产率逐渐下降;烘焙预处理有助于共热解液体产物中酚类物质的富集,且酚类物质倾向于在第二冷凝级富集。

二、生物质的裂解及液化(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、生物质的裂解及液化(论文提纲范文)

(1)生物质资源能源化与高值利用研究现状及发展前景(论文提纲范文)

0 引言
1 厌氧消化制备生物天然气
    1.1 原料预处理技术
    1.2 厌氧消化技术
        1.2.1 失稳预警技术
        1.2.2 生物强化技术
        1.2.3 厌氧干发酵技术
    1.3 沼气脱硫脱碳技术
    1.4 沼渣及沼液的资源化利用
2 水热催化制备醇烃燃料
    2.1 醇燃料技术
    2.2 烃燃料技术
3 裂解液化与生物油提质
    3.1 裂解液化工艺研究
    3.2 催化热解技术
    3.3 生物油提质技术
4 生物质制备固体燃料
    4.1 固体燃料成型机制
    4.2 生物质烘焙成型燃料
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望

(2)生物质热解及加氢液化行为的研究(论文提纲范文)

摘要
英文摘要
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物质概述
        1.2.1 生物质简介
        1.2.2 生物质组成与结构
        1.2.3 生物质转化技术
    1.3 生物质热解
        1.3.1 生物质热解反应机理
        1.3.2 生物质热解的主要影响因素
    1.4 生物质热解过程中挥发物反应
        1.4.1 挥发物反应的主要影响因素
        1.4.2 挥发物反应过程中结焦行为
    1.5 生物质固体热载体热解
        1.5.1 生物质固体热载体热解的影响因素
    1.6 木质素加氢液化
        1.6.1 木质素加氢液化的影响因素
        1.6.2 单酚类产物收率及组成
        1.6.3 固体产物收率及结构
    1.7 选题依据与研究内容
        1.7.1 选题依据
        1.7.2 研究内容
第二章 玉米秸秆热解过程中挥发物反应行为的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料、试剂和仪器
        2.2.2 热解实验
        2.2.3 液体产物分析
        2.2.4 管壁焦分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 有无挥发物反应的对比
        2.3.2 挥发物温度对挥发物反应的影响
        2.3.3 挥发物停留时间对挥发物反应的影响
    2.4 本章小结
第三章 核桃壳固体热载体热解行为的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料、试剂和仪器
        3.2.2 热解实验
        3.2.3 气体产物分析
        3.2.4 液体产物分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 反应温度的确定
        3.3.2 产物收率
        3.3.3 生物油组成
        3.3.4 气体组成
        3.3.5 动力学分析
    3.4 本章小结
第四章 脱碱木质素加氢液化选择性生成愈创木酚类化合物的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料、试剂和仪器
        4.2.2 加氢液化实验
        4.2.3 气体产物分析
        4.2.4 固体产物分析
        4.2.5 液体产物分析
        4.2.6 DHP供氢量的测定
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 溶剂种类对产物收率及液体组成的影响
        4.3.2 反应条件对产物收率的影响
        4.3.3 反应条件对DHP供氢量的影响
        4.3.4 反应条件对气体组成的影响
        4.3.5 反应条件对愈创木酚类收率的影响
        4.3.6 愈创木酚加氢液化反应
    4.4 本章小结
第五章 脱碱木质素加氢液化过程中固体残渣结构演化规律的探究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料、试剂和仪器
        5.2.2 加氢液化实验
        5.2.3 气体产物分析
        5.2.4 固体产物分析
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 溶剂种类对固体残渣收率的影响
        5.3.2 溶剂种类对固体残渣结构的影响
        5.3.3 反应条件对固体残渣收率的影响
        5.3.4 反应条件对固体残渣红外结果的影响
        5.3.5 反应条件对固体残渣元素组成的影响
        5.3.6 反应条件对固体残渣结构的影响
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件

(3)生物质裂解转化技术的研究现状及发展前景(论文提纲范文)

一、生物质裂解技术的机理
二、生物质裂解技术的工艺
    (一)生物质热裂解液化技术
        1、生物质热裂解液化技术的目的
        2、生物质热裂解液化技术的设备及操作
        3、生物质热裂解液化技术的反应过程
    (二)生物质热裂解气化技术
    (三)生物质连续裂解转化技术
        1、生物质连续裂解转化技术的工艺
        2、生物质连续裂解转化技术的应用
三、生物质裂解技术存在的问题
    (一)生物质热裂解气化技术存在的问题
    (二)生物质连续裂解技术中存在的问题
四、生物质裂解技术的发展前景
五、结论

(4)移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备与特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物质快速热裂解技术简介
        1.2.1 生物质快速热裂解概念及类型
        1.2.2 生物质快速热裂解工艺
    1.3 生物质快速热裂解关键装置
        1.3.1 快速热裂解喂料器
        1.3.2 快速热裂解反应器
        1.3.3 快速热裂解冷凝器
    1.4 移动式生物质快速热裂解技术
    1.5 生物质快速热裂解反应器内传热研究现状
        1.5.1 生物质颗粒的加热和传热方式
        1.5.2 流化床反应器传热国内外研究现状
        1.5.3 环形反应器传热国内外研究现状
    1.6 临界流化速度国内外研究现状
    1.7 移动式生物质快速热裂解关键装置研究现状评述
    1.8 本文研究的目的意义及主要内容
        1.8.1 研究的目的及意义
        1.8.2 主要内容及技术路线
2 生物质快速热裂解双仓式气力输送喂料器输料特性
    2.1 试验装置及方法
        2.1.1 试验装置
        2.1.2 试验材料
        2.1.3 试验方法
    2.2 喂料特性分析
        2.2.1 输料管和喷动管中心轴线距离布风板高度对喂料率的影响
        2.2.2 流化气速/喷动气速对喂料率的影响
        2.2.3 喷动气速有效喷射距离对喂料率的影响
        2.2.4 流化气和喷动气双重作用对喂料率的影响
        2.2.5 输料管内径对喂料率的影响
        2.2.6 物料粒径对喂料率的影响
    2.3 生物质喂料率回归模型建立及试验验证
    2.4 本章小结
3 复合换热流化床反应器传热特性
    3.1 试验装置
    3.2 试验材料与方法
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验方法
    3.3 试验结果与分析
    3.4 理论模型
        3.4.1 传热模型
        3.4.2 控制方程
        3.4.3 复合换热流化床反应器内部传热
    3.5 复合换热流化床反应器传热模拟
        3.5.1 边界条件
        3.5.2 模拟结果准确性验证
        3.5.3 复合换热流化床反应器轴向温度分布
        3.5.4 环形区填料对传热影响
    3.6 本章小结
4 复合换热流化床反应器反应区临界流化速度特性
    4.1 试验装置及试验材料
        4.1.1 试验装置
        4.1.2 试验材料
        4.1.3 试验步骤
    4.2 试验结果与分析
        4.2.1 临界空隙率随温度变化规律
        4.2.2 临界流化速度随温度变化规律
    4.3 临界流化速度公式推导
    4.4 本章小结
5 移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备研制
    5.1 复合换热流化床反应器
        5.1.1 复合换热流化床反应器内管设计
        5.1.2 复合换热流化床反应器外管设计
        5.1.3 螺旋板换热器设计
        5.1.4 燃烧加热系统设计
    5.2 双仓式气力输送喂料器
        5.2.1 料斗设计
        5.2.2 过渡仓和喂料仓设计
    5.3 喷射喷淋组合式冷凝器
        5.3.1 气液混合器设计
        5.3.2 导流管设计
        5.3.3 冷却盘管设计
    5.4 气固分离器
    5.5 尾气净化器
    5.6 移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备特点
    5.7 本章小结
6 移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备运行特性
    6.1 材料与方法
        6.1.1 试验材料
        6.1.2 试验设备与方法
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 原料元素分析和工业分析
        6.2.2 冷凝器性能测试及温度检测
        6.2.3 快速热裂解温度对反应产物影响
        6.2.4 热解油分析
        6.2.5 热解炭主要物理特性
        6.2.6 不可冷凝气组分分析
        6.2.7 流化载气消耗量及能量衡算分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 论文主要结论
    7.2 论文创新点
    7.3 展望与建议
附录A 变量表
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢

(5)酸改性凹凸棒石负载非晶态合金催化剂用于秸秆多元醇液化产物加氢精制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 木质纤维素原料及其液化技术
        1.2.1 木质纤维素的组成及液化工艺简介
        1.2.2 苯酚液化
        1.2.3 环状碳酸盐液化
        1.2.4 多元醇液化
    1.3 木质纤维素多元醇液化产物催化精制及反应动力学
        1.3.1 木质纤维素液化产物精制方法的选择
        1.3.2 羰基化合物加氢转化催化剂的研究进展
        1.3.3 木质纤维素液化产物加氢精制的反应动力学
    1.4 本论文研究意义和内容
        1.4.1 本论文的研究背景、意义和思路
        1.4.2 本论文的技术路线
        1.4.3 本论文的主要研究内容
        1.4.4 本论文的创新点
    1.5 参考文献
第二章 木质纤维素液化及机理研究
    2.1 引言
    2.2 实验原料、试剂与仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 麦秸液化及残渣率测定
        2.3.2 麦秸原料及液化残渣的化学组成测定和元素分析
        2.3.3 麦秸原料及液化残渣的晶体结构和形貌分析
        2.3.4 麦秸原料、液化残渣及液化产物的红外分析
        2.3.5 麦秸原料及液化残渣的热重分析
        2.3.6 液化产物的羟值测定
        2.3.7 液化产物的成分剖析
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 液化溶剂对麦秸液化性能的影响
        2.4.2 液化溶剂对液化产物组成的影响
        2.4.3 麦秸在不同液化溶剂中的液化机理探析
        2.4.4 麦秸和液化残渣的组成、结构、形貌和热解性能
    2.5 本章小结
    2.6 参考文献
第三章 生物质基糠醛液相加氢制备糠醇
    3.1 引言
    3.2 实验原料、试剂与仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 凹凸棒石酸改性
        3.3.2 催化剂制备
        3.3.3 催化剂性能评价
        3.3.4 分析方法
        3.3.5 载体及催化剂表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 凹凸棒石种类对催化剂结构性能的影响
        3.4.2 反应溶剂对糠醛加氢性能的影响
        3.4.3 NiCoB负载量对催化剂结构性能的影响
        3.4.4 糠醛加氢反应条件优化
        3.4.5 催化剂循环使用性能考察
        3.4.6 糠醛加氢反应机理
    3.5 本章小结
    3.6 参考文献
第四章 生物质基乙酰丙酸丁酯液相加氢制备γ-戊内酯
    4.1 引言
    4.2 实验原料、试剂与仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 催化剂制备
        4.3.2 催化剂性能评价
        4.3.3 分析方法
        4.3.4 催化剂表征
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 Cu掺杂量对催化剂结构性能的影响
        4.4.2 凹凸棒石负载及助剂添加对乙酰丙酸丁酯加氢性能的影响
        4.4.3 反应溶剂对乙酰丙酸丁酯加氢性能的影响
        4.4.4 乙酰丙酸丁酯加氢反应条件优化
        4.4.5 催化剂稳定性及循环使用性能考察
        4.4.6 乙酰丙酸丁酯加氢反应机理
    4.5 本章小结
    4.6 参考文献
第五章 麦秸液化产物加氢精制及集总动力学研究
    5.1 引言
    5.2 实验原料、试剂和仪器
    5.3 实验方法
        5.3.1 催化剂制备
        5.3.2 催化剂性能评价
        5.3.3 分析方法
        5.3.4 催化剂表征
        5.3.5 动力学计算方法
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 液化产物加氢精制反应条件优化
        5.4.2 不同液化溶剂所得液化产物的加氢精制性能
        5.4.3 液化产物加氢精制的催化剂循环使用性能
        5.4.4 液化产物加氢精制的集总动力学研究
    5.5 本章小结
    5.6 参考文献
结论与展望
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(6)利用核磁共振技术表征生物质及其热裂解产物与模型化合物催化机理的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究背景及意义
        1.2.1 生物质及其转化技术
        1.2.2 表征技术在生物质热裂解中的应用
        1.2.3 研究意义
    1.3 国内外研究现状及发展动态
        1.3.1 核磁共振表征在生物质热裂解中的应用
        1.3.2 碳氢键活化和同位素示踪
    1.4 目前研究中存在的问题
    1.5 课题的研究内容和技术路线
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容和方案
        1.5.3 技术路线
第二章 利用同位素标记法和核磁共振技术对生物质模型化合物的C-H键活化研究
    2.1 引言
    2.2 实验原料和设备
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验设备
    2.3 实验内容和方法
        2.3.1 C-H键的活化反应
        2.3.2 定量的~1HNMR谱测定
        2.3.3 贵金属催化剂的表征
        2.3.4 C-H键的解离能计算
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 醇类模型化合物的C-H键活化分析
        2.4.2 芳香族模型化合物的C-H键活化分析
    2.5 本章小结
第三章 利用二维核磁共振技术对废弃生物质及其主要组分热解行为的研究
    3.1 引言
    3.2 实验原料和设备
        3.2.1 化学品
        3.2.2 生物质组分
        3.2.3 生物质样品
        3.2.4 实验设备
    3.3 实验内容及方法
        3.3.1 热裂解实验
        3.3.2 HSQCNMR谱的测定
        3.3.3 ~(13)CNMR谱的测定
        3.3.4 元素分析
    3.4 实验结果和讨论
        3.4.1 生物质组分热裂解产物的产率分析
        3.4.2 两种废弃生物质热裂解的产物产率分析
        3.4.3 HSQCNMR谱表征分析
    3.5 本章小节
第四章 利用实时~2HNMR对生物质模型化合物提质过程的研究
    4.1 引言
    4.2 实验原料
        4.2.1 化学品
        4.2.2 催化剂的合成
    4.3 实验内容和方法
        4.3.1 贵金属催化剂的表征
        4.3.2 高压核磁共振原位监测同位素示踪样品
        4.3.3 高斯计算
    4.4 实验结果和讨论
        4.4.1 甲基环戊烷的实验结果分析
        4.4.2 环己烷的实验结果分析
    4.5 本章小结
第五章 利用实时~(31)PNMR对生物质热解油及其模型化合物衍生化的研究
    5.1 引言
    5.2 实验原料
    5.3 实验内容和方法
        5.3.1 热解油的制备
        5.3.2 衍生化实验
        5.3.3 定量的~(31)PNMR谱表征
        5.3.4 定性的~1H NMR表征
        5.3.5 定性的~(13)CNMR表征
    5.4 实验结果和讨论
        5.4.1 ~(31)PNMR谱溶液中羧酸类模型化合物的稳定性分析
        5.4.2 ~(31)PNMR谱溶液中醇类模型化合物的稳定性分析
        5.4.3 不同模型化合物衍生化过程的比较
        5.4.4 ~(31)PNMR谱溶液中生物质热解油的稳定性分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要工作和结论
    6.2 进一步的工作展望
致谢
参考文献
作者简介及攻读硕士期间的成果

(7)胜利褐煤与沙柳在亚/超临界水-乙醇体系中共液化工艺的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 引言
    1.1 生物质能源
        1.1.1 生物质基本概念
        1.1.2 生物质能简介
        1.1.3 沙柳简介
    1.2 生物质液化研究概况
    1.3 煤炭资源
        1.3.1 煤的基本组成
        1.3.2 煤直接液化原理
        1.3.3 煤直接液化工艺
    1.4 煤直接液化研究概况
    1.5 煤与生物质共液化研究概况
    1.6 超临界液化
    1.7 研究内容及意义
    1.8 论文创新点
2 实验部分
    2.1 实验材料及试剂
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验试剂
    2.2 主要实验仪器及设备
    2.3 实验方法和步骤
        2.3.1 液化方法
        2.3.2 液体分离方法
        2.3.3 计算方法
    2.4 表征方法
        2.4.1 红外光谱分析
        2.4.2 热重分析
        2.4.3 X射线衍射(XRD)分析
        2.4.4 扫描电镜(SEM)分析
        2.4.5 水-乙醇不同配比时的临界参数数据
3 沙柳在水-乙醇体系中液化的实验研究
    3.1 沙柳液化影响因素的研究
        3.1.1 溶剂比例的影响
        3.1.2 反应温度对沙柳液化的影响
        3.1.3 反应时间对沙柳液化的影响
        3.1.4 沙柳质量对液化的影响
        3.1.5 催化剂对沙柳液化的影响
    3.2 沙柳液化产物红外表征
        3.2.1 沙柳液化不同时间时,液化油红外分析
        3.2.2 沙柳在不同反应温度下,液化油红外分析
        3.2.3 不同溶剂比例条件下,沙柳液化油红外分析
        3.2.4 加入不同催化剂,沙柳液化油红外分析
        3.2.5 沙柳液化残渣红外分析
    3.3 沙柳及其液化残渣热重分析
    3.4 沙柳及其液化残渣扫描电镜(SEM)分析
    3.5 沙柳及其液化残渣X射线衍射(XRD)分析
    3.6 本章小结
4 胜利褐煤在亚/超临界水-乙醇体系中液化的实验研究
    4.1 胜利褐煤液化影响因素的研究
        4.1.1 温度对胜利褐煤液化的影响
        4.1.2 胜利褐煤质量对液化的影响
        4.1.3 反应时间对胜利褐煤液化的影响
        4.1.4 催化剂对胜利褐煤液化的影响
    4.2 胜利褐煤液化产物红外表征
        4.2.1 不同反应温度下,胜利褐煤液化油红外光谱分析
        4.2.2 不同溶剂,胜利褐煤液化油红外光谱分析
        4.2.3 不同反应时间,胜利褐煤液化油红外光谱分析
        4.2.4 加入不同催化剂,胜利褐煤液化油红外光谱分析
        4.2.5 胜利褐煤及液化残渣红外分析
    4.3 胜利褐煤及其液化残渣热重分析
    4.4 胜利褐煤及其液化残渣扫描电镜(SEM)分析
    4.5 本章小结
5 沙柳与胜利褐煤在亚/超临界水-乙醇体系中共液化的实验研究
    5.1 沙柳与胜利褐煤共液化影响因素的研究
        5.1.1 反应温度对共液化的影响
        5.1.2 反应时间对共液化的影响
        5.1.3 催化剂对共液化的影响
        5.1.4 煤与沙柳比例对共液化的影响
    5.2 沙柳与胜利褐煤共液化产物红外表征
        5.2.1 原料不同,液化油的红外分析
        5.2.2 不同溶剂的共液化油红外分析
        5.2.3 反应时间不同的液化油红外分析
        5.2.4 反应温度不同的液化油红外分析
        5.2.5 加入不同催化剂的共液化油红外分析
        5.2.6 沙柳、胜利褐煤及共液化残渣红外分析
    5.3 原料及共液化残渣热重分析
    5.4 原料及其共液化残渣扫描电镜分析
    5.5 生物油GC-MS分析
    5.6 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
作者简介

(8)木质纤维生物质硫酸催化液化产物分析及其反应机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 木质纤维生物质酸催化液化制备小分子平台化合物
        1.2.2 木质纤维生物质液化产物分析研究现状
        1.2.3 木质纤维生物质液化机理研究现状
    1.3 本文研究内容与技术路线
        1.3.1 本文研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 本文创新点
2 后目标分析法用于木质纤维生物质酸催化液化产物分析
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料与仪器
        2.2.2 样品的制备
        2.2.3 分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 木质纤维生物质液化产物中液相组分经GC/(EI)-Q-TOF MS检测结果
        2.3.2 木质纤维生物质液化产物中液相组分经GC/(CI)-Q-TOF MS检测结果
        2.3.3 后目标分析法的分析结果
    2.4 本章小结
3 非目标分析法用于木质纤维生物质硫酸催化液化产物分析及机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器与试剂
        3.2.2 样品的制备
        3.2.3 分析方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 木质纤维生物质液化中间产物的非目标分析
        3.3.2 木质纤维生物质液化副产物的非目标分析
        3.3.3 木质纤维生物质经硫酸催化液化生成乙酰丙酸及乙酰丙酸乙酯机理研究
        3.3.4 木质纤维生物质经硫酸催化液化生成糠醛的机理研究
    3.4 本章小结
4 碳单体同位素分析技术用于葡萄糖液化机理研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料与仪器
        4.2.2 样品的制备与预处理
        4.2.3 1,4;3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖定量
        4.2.4 1,4;3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖碳稳定同位素比值测定
        4.2.5 碳稳定同位素富集因子的计算
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 GC-C-IRMS测试方法学研究
        4.3.2 GC-C-IRMS分析样品碳稳定同位素测定方法可行性验证
        4.3.3 1,4;3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖的碳稳定同位素分析
        4.3.4 1,4;3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖在反应过程中的碳稳定同位素分馏特征
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
在读期间的学术研究
致谢

(9)生物质固体热载体法热解耦合催化提质制取燃料油模拟研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质热化学转化制备液体燃料油研究
        1.2.1 生物质热化学转化制备液体燃料油研究现状
        1.2.2 生物质热解液化制取液体燃料油技术的研究重点
    1.3 生物质固体热载体法热解液化系统
        1.3.1 生物质固体热载体法热解液化系统的研究现状
        1.3.2 生物质固体热载体法热解液化系统模拟研究的必要性
    1.4 生物质热解蒸汽分级冷凝系统研究
        1.4.1 生物质热解气分级冷凝方式
        1.4.2 生物质热解气分级冷凝技术模拟研究的必要性
    1.5 生物油精炼提质制取高品质燃料油研究
        1.5.1 生物油精炼提质的方式
        1.5.2 生物油精炼提质制取燃料油系统模拟研究的必要性
    1.6 本课题探究内容及意义
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 课题的意义
    1.7 本章小结
第二章 陶瓷球循环加热下降管式生物质热解系统模拟研究
    2.1 热载体法生物质热解液化系统工艺流程
    2.2 生物质固体热载体法热解系统模拟建模过程
        2.2.1 物性方法的选择和流程运行假设
        2.2.2 干燥单元模拟
        2.2.3 热解单元模拟
        2.2.4 冷凝单元模拟
        2.2.5 燃烧单元模拟
        2.2.6 产物结果分析
    2.3 物料的质量能量衡算
        2.3.1 干燥单元能量分析
        2.3.2 热解单元能量分析
        2.3.3 整个系统的能量分析
    2.4 热载体法生物质热解系统灵敏度分析
        2.4.1 热解温度对生物油产率影响
        2.4.2 生物质含水量对系统能耗影响
        2.4.3 热载体与给料质流比对系统能效影响
    2.5 本章小结
第三章 生物质热解蒸汽的分级冷凝研究
    3.1 生物质热解蒸汽分级冷凝系统的建立
    3.2 分级冷凝系统模拟过程
        3.2.1 三级换热器式冷凝系统模拟
        3.2.2 一级喷淋-二三级换热器式冷凝系统模拟
        3.2.3 模型参数设定
        3.2.4 系统模拟运行假设
    3.3 运行结果分析
        3.3.1 三级冷凝温度为100、60和25℃的条件下两种系统的模拟结果分析
        3.3.2 三级冷凝温度为80、60和25℃的条件下两种系统的模拟结果分析
        3.3.3 三级冷凝温度为80、25和0℃的条件下两种系统的模拟结果分析
    3.4 分级冷凝系统?分析
        3.4.1 ?计算方法
        3.4.2 两种系统能量损失结果分析
        3.4.3 两种系统?计算结果分析
        3.4.4 两种系统的?效率分析
        3.4.5 两种系统的?损失分析
    3.5 本章小结
第四章 生物油精炼提质制取燃料油研究
    4.1 生物油精炼提质制取燃料油工艺简介
    4.2 生物油精炼提质工艺模拟
        4.2.1 系统模拟运行假设
        4.2.2 反应物的选择
        4.2.3 焦炭和轻质生物油水相重整过程模拟
        4.2.4 合成气的升级和H2/CO比的调节
        4.2.5 费托合成反应及其产物精炼
    4.3 生物油精炼提质系统模拟结果分析
    4.4 技术经济分析
        4.4.1 经济性评价指标
        4.4.2 投资费用分析
        4.4.3 经济评价指标分析
        4.4.4 盈亏平衡点分析
        4.4.5 经济效益影响因素分析
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与建议
    5.1 全文总结
    5.2 下一步研究建议
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
附录

(10)生物油蒸馏残渣理化性质及其共热解实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 国内外能源形势
        1.1.2 生物质能发展现状
    1.2 生物质热解液化技术
        1.2.1 生物质热解液化技术简介
        1.2.2 生物质热解液化技术的发展
    1.3 生物质热解产物及其应用
        1.3.1 生物油精制与提质
        1.3.2 生物质炭特性及其应用
    1.4 生物质共热解研究现状
        1.4.1 生物质与煤共热解研究现状
        1.4.2 生物质与固体废弃物共热解研究现状
        1.4.3 不同生物质共热解研究现状
    1.5 选题意义及研究内容
    参考文献
第2章 生物油蒸馏残渣理化性质及其热解特性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器和方法
        2.2.3 分析仪器和方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 生物油蒸馏残渣红外图谱分析
        2.3.2 生物油蒸馏残渣可溶部分组分分析
        2.3.3 生物油蒸馏残渣热解特性分析
        2.3.4 生物油蒸馏残渣热解动力学
        2.3.5 生物油蒸馏残渣和生物质三组分热解特性比较
        2.3.6 乙醇溶解对生物油蒸馏残渣热解特性的影响
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 诱导条件对生物油蒸馏残渣制备生物质炭影响的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器和方法
        3.2.3 分析仪器和方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 诱导条件对生物质炭产率和热值的影响
        3.3.2 诱导条件对生物质炭元素分布的影响
        3.3.3 诱导条件生物质炭红外光谱的影响
        3.3.4 诱导条件对生物质炭拉曼光谱的影响
        3.3.5 诱导条件对生物质炭热稳定性的影响
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 生物油蒸馏残渣与烟煤共热解特性及其动力学研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器和方法
        4.2.3 分析仪器和方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 生物油蒸馏残渣和烟煤热重分析
        4.3.2 生物油蒸馏残渣和烟煤共热解的相互作用
        4.3.3 生物油蒸馏残渣和烟煤共热解气态产物分析
        4.3.4 生物油蒸馏残渣和烟煤共热解动力学
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 生物油蒸馏残渣与烟煤共热解耦合分级冷凝研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验仪器和方法
        5.2.3 分析仪器和方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 共热解诱导条件对生物质炭的影响
        5.3.2 共热解诱导条件对热解液体产物的影响
        5.3.3 共热解诱导条件对热解不凝气的影响
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 生物油蒸馏残渣与核桃壳共热解特性研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验原料
        6.2.2 实验仪器和方法
        6.2.3 分析仪器和方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 生物油蒸馏残渣与核桃壳共热解热重分析
        6.3.2 生物油蒸馏残渣和核桃壳共热解多组分模型
        6.3.3 生物油蒸馏残渣与核桃壳共热解气态产物分析
    6.4 本章小结
    参考文献
第7章 烘焙预处理对生物油蒸馏残渣与核桃壳共热解的影响
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 实验原料
        7.2.2 实验仪器和方法
        7.2.3 分析仪器和方法
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 烘焙预处理对共热解原料的影响
        7.3.2 烘焙预处理对共热解生物炭的影响
        7.3.3 烘焙预处理对共热解液体产物的影响
    7.4 本章小结
    参考文献
第8章 总结与展望
    8.1 工作总结
        8.1.1 生物油蒸馏残渣理化性质及其热解特性研究
        8.1.2 生物油蒸馏残渣与烟煤共热解特性及产物分布研究
        8.1.3 生物油蒸馏残渣与核桃壳共热解特性及耦合烘焙预处理研究
    8.2 本文的创新点
    8.3 工作展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

四、生物质的裂解及液化(论文参考文献)

  • [1]生物质资源能源化与高值利用研究现状及发展前景[J]. 王芳,刘晓风,陈伦刚,雷廷宙,易维明,李志合. 农业工程学报, 2021(18)
  • [2]生物质热解及加氢液化行为的研究[D]. 全淑苗. 北京化工大学, 2021
  • [3]生物质裂解转化技术的研究现状及发展前景[J]. 秦虹,罗冰,杜娟,张雨萌,汪浩文. 冶金管理, 2020(15)
  • [4]移动式生物质复合换热流化床快速热裂解设备与特性研究[D]. 王娜娜. 北京林业大学, 2020(01)
  • [5]酸改性凹凸棒石负载非晶态合金催化剂用于秸秆多元醇液化产物加氢精制[D]. 郭海军. 华南理工大学, 2020
  • [6]利用核磁共振技术表征生物质及其热裂解产物与模型化合物催化机理的研究[D]. 吴志鸿. 东南大学, 2020
  • [7]胜利褐煤与沙柳在亚/超临界水-乙醇体系中共液化工艺的研究[D]. 刘玉玲. 内蒙古农业大学, 2020(02)
  • [8]木质纤维生物质硫酸催化液化产物分析及其反应机理研究[D]. 郭康. 中国林业科学研究院, 2020(01)
  • [9]生物质固体热载体法热解耦合催化提质制取燃料油模拟研究[D]. 王兵. 山东理工大学, 2020(02)
  • [10]生物油蒸馏残渣理化性质及其共热解实验研究[D]. 朱谢飞. 中国科学技术大学, 2020(01)

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生物质裂解和液化
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