木質纖維素類生物質熱裂解機理研究
發(fā)布時間：2021-09-11 12:18
生物質能是目前唯一可以直接轉換為含碳液體燃料的可再生能源,我國有著巨大的生物質能儲量,發(fā)展?jié)摿薮?但當前的利用率仍然很低。因此,實現(xiàn)將生物質熱化學轉為高品位液體燃料,部分替代傳統(tǒng)化石燃料具有重大意義。而解決如何實現(xiàn)這一過程是當前研究的核心。從機理上對整個生物質熱化學轉化過程進行明晰,對于解決“高品位轉化”這一科學難題具有重要且積極的作用。本文即以解析這一基礎性難題,從基礎研究出發(fā),開展研究。首先,通過新型檢測技術——電子順磁共振技術（EPR）,結合現(xiàn)有的其他檢測手段,對于木質纖維素類生物質三大組分之一的木質素進行熱解機理的研究。分別采用原位檢測技術和冷阱-捕獲技術對于木質素的模型化合物的熱解反應中間產物進行檢測與捕集。并最終檢測到了在熱解過程中發(fā)揮巨大作用的自由基。隨后,利用實驗結果結合密度泛函理論,明確了木質素中G型木質素單體在熱解中的反應機理,并確定了幾條反應路徑。之后,利用這一理論指導,對堿木質素這一木質素模型化合物進行了催化熱解的研究,同樣確定了具體的反應規(guī)律,并通過理論支持實現(xiàn)定向調控。最后,對于同為生物質三大組分之一的半纖維素的模型化合物進行了催化熱解的研究,明確了不同反...
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：150 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
BP2019年統(tǒng)計年鑒全球一次能源消費量
浙江大學博士論文緒論2增量2600萬噸。而根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒2019顯示[2]，我國2018年能源消費達到464000萬噸標準煤，同比增長了3.45%與2017年3.1%的增長量相比又有了一定的提高，雖然煤炭在2018年的能源消費總占比中的比重同比下降了1.4%但是不可否認，煤炭仍然是占我國能源消費的主導部分，高達59.0%，這與我國“富煤，貧油，少氣”的資源特點是分不開的。相比之下，值得注意的是，2012年以來，我國的石油，天然氣和一次電力及其他能源的消費，一直保持著增長的態(tài)勢，于2018年分別達到了18.9%、7.8%和14.3%，這說明了我國正在逐步推進能源利用的轉型。表1.1中國統(tǒng)計年鑒2019能源消費總量及構成年份能源消費總量（萬噸標準煤）占能源消費總量的占比（%）煤炭石油天然氣一次電力及其他能源201240213868.517.04.89.7201341691367.417.15.310.2201442580665.617.45.711.3圖1.2BP2019年統(tǒng)計年鑒全球一次能源消費增長量
浙江大學博士論文緒論6而木質纖維素生物質的半纖維素部分是一種無定形聚合物，通常由五個不同的糖單體，D-木糖，L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-葡萄糖和D-甘露糖組成（圖1.5），其中木糖含量最高[11-13]。半纖維素與木質素結合，并且纖維素鏈與半纖維素交織。通常，優(yōu)選在預處理期間除去生物質的半纖維素部分，以使得隨后的水解步驟從纖維素中回收葡萄糖更有效。理想情況下，預處理過程可保存從半纖維素獲得的木糖。圖1.4纖維素單體結構圖1.3生物質的三大組分：纖維素、半纖維素和木質素
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱化學預處理玉米秸稈厭氧消化產氣特性研究[J]. 王芳,牛衛(wèi)生,羅冰,王祥,易維明. 太陽能學報. 2015(08)
[2]離子交換樹脂催化酯化生物油的試驗研究[J]. 王錦江,常杰,范娟. 燃料化學學報. 2010(05)
[3]生物質熱解油及乳化油特性的研究[J]. 齊國利,董芃,范夙博,談和平. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2010(01)
[4]松木屑快速熱解試驗研究[J]. 牛衛(wèi)生,張春梅,劉榮厚. 農機化研究. 2009(04)
[5]生物質快速熱裂解制取生物油技術的研究進展[J]. 劉榮厚. 沈陽農業(yè)大學學報. 2007(01)
[6]生物質熱解制燃料油及化學品的工藝技術研究進展[J]. 楊昌炎,魯長波,呂雪松,姚建中,林偉剛. 現(xiàn)代化工. 2006(04)
[7]生物質的多組分熱裂解動力學模型[J]. 文麗華,王樹榮,駱仲泱,王琦,施海云,方夢祥,岑可法. 浙江大學學報(工學版). 2005(02)
[8]生物質廢棄物在回轉窯內熱解研究——Ⅰ.熱解條件對熱解產物分布的影響[J]. 李水清,李愛民,嚴建華,任遠,李曉東,李潤東,池涌,岑可法. 太陽能學報. 2000(04)
[9]生物質固定床熱解特性的試驗研究與分析[J]. 陳冠益,方夢祥,駱仲泱,余春江,沈洛嬋,郭新生,倪明江,岑可法. 太陽能學報. 1999(02)
博士論文
[1]生物質選擇性熱解液化的研究[D]. 陸強.中國科學技術大學 2010
[2]生物質在流化床中熱解過程的動力學數(shù)值模擬[D]. 王益群.中國科學技術大學 2008
碩士論文
[1]生物質流化床氣化中焦油催化裂解研究[D]. 呂博.上海交通大學 2014
本文編號：3392985
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：150 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
BP2019年統(tǒng)計年鑒全球一次能源消費量
浙江大學博士論文緒論2增量2600萬噸。而根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒2019顯示[2]，我國2018年能源消費達到464000萬噸標準煤，同比增長了3.45%與2017年3.1%的增長量相比又有了一定的提高，雖然煤炭在2018年的能源消費總占比中的比重同比下降了1.4%但是不可否認，煤炭仍然是占我國能源消費的主導部分，高達59.0%，這與我國“富煤，貧油，少氣”的資源特點是分不開的。相比之下，值得注意的是，2012年以來，我國的石油，天然氣和一次電力及其他能源的消費，一直保持著增長的態(tài)勢，于2018年分別達到了18.9%、7.8%和14.3%，這說明了我國正在逐步推進能源利用的轉型。表1.1中國統(tǒng)計年鑒2019能源消費總量及構成年份能源消費總量（萬噸標準煤）占能源消費總量的占比（%）煤炭石油天然氣一次電力及其他能源201240213868.517.04.89.7201341691367.417.15.310.2201442580665.617.45.711.3圖1.2BP2019年統(tǒng)計年鑒全球一次能源消費增長量
浙江大學博士論文緒論6而木質纖維素生物質的半纖維素部分是一種無定形聚合物，通常由五個不同的糖單體，D-木糖，L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-葡萄糖和D-甘露糖組成（圖1.5），其中木糖含量最高[11-13]。半纖維素與木質素結合，并且纖維素鏈與半纖維素交織。通常，優(yōu)選在預處理期間除去生物質的半纖維素部分，以使得隨后的水解步驟從纖維素中回收葡萄糖更有效。理想情況下，預處理過程可保存從半纖維素獲得的木糖。圖1.4纖維素單體結構圖1.3生物質的三大組分：纖維素、半纖維素和木質素
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱化學預處理玉米秸稈厭氧消化產氣特性研究[J]. 王芳,牛衛(wèi)生,羅冰,王祥,易維明. 太陽能學報. 2015(08)
[2]離子交換樹脂催化酯化生物油的試驗研究[J]. 王錦江,常杰,范娟. 燃料化學學報. 2010(05)
[3]生物質熱解油及乳化油特性的研究[J]. 齊國利,董芃,范夙博,談和平. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2010(01)
[4]松木屑快速熱解試驗研究[J]. 牛衛(wèi)生,張春梅,劉榮厚. 農機化研究. 2009(04)
[5]生物質快速熱裂解制取生物油技術的研究進展[J]. 劉榮厚. 沈陽農業(yè)大學學報. 2007(01)
[6]生物質熱解制燃料油及化學品的工藝技術研究進展[J]. 楊昌炎,魯長波,呂雪松,姚建中,林偉剛. 現(xiàn)代化工. 2006(04)
[7]生物質的多組分熱裂解動力學模型[J]. 文麗華,王樹榮,駱仲泱,王琦,施海云,方夢祥,岑可法. 浙江大學學報(工學版). 2005(02)
[8]生物質廢棄物在回轉窯內熱解研究——Ⅰ.熱解條件對熱解產物分布的影響[J]. 李水清,李愛民,嚴建華,任遠,李曉東,李潤東,池涌,岑可法. 太陽能學報. 2000(04)
[9]生物質固定床熱解特性的試驗研究與分析[J]. 陳冠益,方夢祥,駱仲泱,余春江,沈洛嬋,郭新生,倪明江,岑可法. 太陽能學報. 1999(02)
博士論文
[1]生物質選擇性熱解液化的研究[D]. 陸強.中國科學技術大學 2010
[2]生物質在流化床中熱解過程的動力學數(shù)值模擬[D]. 王益群.中國科學技術大學 2008
碩士論文
[1]生物質流化床氣化中焦油催化裂解研究[D]. 呂博.上海交通大學 2014
本文編號：3392985
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