纤维素快速热解机理的分子模拟研究
发布时间：2021-02-26 02:12
当今世界面临日益严重的能源短缺和环境污染问题,生物质能作为一种可再生的清洁能源日益受到人们的重视。生物质直接热解液化生成生物油,由于液体产品具有储存、运输方便和能量密度高等优点,所以被认为是最有前途的生物质能利用技术。纤维素是自然界中存在最广、数量最大的再生资源,作为生物质中最主要的组成成分,其热裂解行为在很大程度上体现出生物质整体的热裂解规律,对其热解机理的研究有助于理解生物油的性能及其形成机理。对于纤维素热裂解过程的研究,以往的工作多注重于在B-S模型基础上对焦油、气体、焦炭三种产物产量变化规律的研究,或者通过热重分析试验来确认纤维素裂解特性以及建立裂解动力学模型来求解动力学参数。关于热裂解过程中的化学反应,主要化合物的生成机理,中间产物的演化过程的报道则相对较少。为了从分子层面上理解纤维素热解机理,本文采用分子动力学模拟方法和量子化学计算方法,对纤维素热解过程、主要产物的形成机理进行了理论研究分析。主要研究内容及结果如下:（1）采用AMBER力场对聚合度为10的纤维素单分子的热解过程进行分子动力学模拟,模拟考虑了键的断裂,模拟温度从293K到1273 K,模拟结果可大致分为三个阶...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界能源发展趋势图
图 1.2 CO2循环示意图[9]Fig. 1.2 Schematic diagram of recycle of CO2物质能开发利用的意义物质是一种既直接燃烧利用也可大规模化转化生产为液体或气体等再生资源。生物质能的开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题[利用生物质能源，将有助于我国能源结构多元化和实现低碳发展，与社会可持续发展具有重大的意义。2006 年 8 月国家发展改革委、业局在北京召开了全国生物质能开发利用工作会议，介绍了生物质术及前景，讨论了促进生物质能开发利用的政策和措施，部署了生价、开发规划和示范项目建设等工作，从政策上揭开了我国生物质用的帷幕。物质能是人类最古老、最广泛的能源之一，是人类长期以来赖以生。在世界能源消费总量，生物质能是仅次于天然气、石油和煤炭而能源。据有关专家推测，生物质能将成为未来可持续能源系统的重
[104-111]。在热重试验中，随着热解温度的升高，纤维素主要经历了三个阶段（见图1.5）。第一阶段是从室温开始到T2的部分，在该阶段，热重曲线几乎成一平台，有少量的水份失去，期间发生微量的失重，这是纤维素发生解聚以及形成活性纤维素的一个缓慢过程；第二阶段是从T2到T4阶段，该阶段是纤维素热解过程的主要阶段，纤维素发生了绝大部分的失重，纤维素裂解生成大分子的可冷凝挥发份以及小分子气体而造成明显失重，并在T3时纤维素的失重速率达到最大值，在这个过程中吸收的热量占整体反应的主要部分；第三阶段是从T4到最后，该阶段发生少量的失重，主要是残留物的缓慢分解
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯甲酸和苯甲醛热解机理的量子化学研究[J]. 凌丽霞,赵俐娟,章日光,王宝俊. 化工学报. 2009(05)
[2]煤相关含氧模型化合物苯甲醚热解机理的量子化学研究[J]. 赵俐娟,凌丽霞,章日光,柳学芳,王宝俊. 化工学报. 2008(08)
[3]生物燃料乙醇发展现状、问题与政策建议[J]. 李志军. 中国生物工程杂志. 2008(07)
[4]生物质能的开发利用[J]. 迟姚玲,丁福臣,易玉峰,冀德坤,王虹. 北京石油化工学院学报. 2008(02)
[5]基于不同三组分模型解析生物质热解过程[J]. 胡松,Andreas Jess,向军,孙路石,邱建荣,徐明厚. 化工学报. 2007(10)
[6]生物质催化热解的TG-FTIR研究[J]. 鲁长波,杨昌炎,林伟刚,姚建中,杨学民,宋文立. 太阳能学报. 2007(06)
[7]分子模拟在生物化学中的应用实例[J]. 王春芳,王靖方,栗琳,魏冬青. 原子与分子物理学报. 2007(02)
[8]生物质组分热裂解动力学研究[J]. 王树荣,郑赟,骆仲泱,施正伦,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2007(04)
[9]分子模拟在分子印迹技术中的应用[J]. 刘英,王芳,谭天伟. 化工学报. 2006(10)
[10]蛋白质分子与固体表面相互作用的分子模拟[J]. 邵庆,陆小华,吕玲红,江绍毅. 化工学报. 2006(09)
博士论文
[1]短链烃类在离子交换ZSM-5分子筛上催化转化反应的量子化学研究[D]. 丁冰晶.北京化工大学 2008
[2]蛋白质与羟基磷灰石表面的相互作用机理研究[D]. 董秀丽.浙江大学 2008
[3]煤结构与反应性的量子化学研究[D]. 王宝俊.太原理工大学 2006
[4]分子动力学模拟的若干基础应用和理论[D]. 殷开梁.浙江大学 2006
[5]生物质热裂解机理试验研究[D]. 谭洪.浙江大学 2005
[6]钌原子簇和部分有机化学反应的量子化学研究[D]. 赵海涛.天津大学 2004
[7]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003
硕士论文
[1]载铜活性炭络合吸附一氧化碳的分子模拟研究[D]. 黎军.南京工业大学 2004
[2]生物质焦油催化裂解试验研究[D]. 王铁柱.浙江大学 2003
本文编号：3051916
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界能源发展趋势图
图 1.2 CO2循环示意图[9]Fig. 1.2 Schematic diagram of recycle of CO2物质能开发利用的意义物质是一种既直接燃烧利用也可大规模化转化生产为液体或气体等再生资源。生物质能的开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题[利用生物质能源，将有助于我国能源结构多元化和实现低碳发展，与社会可持续发展具有重大的意义。2006 年 8 月国家发展改革委、业局在北京召开了全国生物质能开发利用工作会议，介绍了生物质术及前景，讨论了促进生物质能开发利用的政策和措施，部署了生价、开发规划和示范项目建设等工作，从政策上揭开了我国生物质用的帷幕。物质能是人类最古老、最广泛的能源之一，是人类长期以来赖以生。在世界能源消费总量，生物质能是仅次于天然气、石油和煤炭而能源。据有关专家推测，生物质能将成为未来可持续能源系统的重
[104-111]。在热重试验中，随着热解温度的升高，纤维素主要经历了三个阶段（见图1.5）。第一阶段是从室温开始到T2的部分，在该阶段，热重曲线几乎成一平台，有少量的水份失去，期间发生微量的失重，这是纤维素发生解聚以及形成活性纤维素的一个缓慢过程；第二阶段是从T2到T4阶段，该阶段是纤维素热解过程的主要阶段，纤维素发生了绝大部分的失重，纤维素裂解生成大分子的可冷凝挥发份以及小分子气体而造成明显失重，并在T3时纤维素的失重速率达到最大值，在这个过程中吸收的热量占整体反应的主要部分；第三阶段是从T4到最后，该阶段发生少量的失重，主要是残留物的缓慢分解
【参考文献】：
期刊论文
[1]苯甲酸和苯甲醛热解机理的量子化学研究[J]. 凌丽霞,赵俐娟,章日光,王宝俊. 化工学报. 2009(05)
[2]煤相关含氧模型化合物苯甲醚热解机理的量子化学研究[J]. 赵俐娟,凌丽霞,章日光,柳学芳,王宝俊. 化工学报. 2008(08)
[3]生物燃料乙醇发展现状、问题与政策建议[J]. 李志军. 中国生物工程杂志. 2008(07)
[4]生物质能的开发利用[J]. 迟姚玲,丁福臣,易玉峰,冀德坤,王虹. 北京石油化工学院学报. 2008(02)
[5]基于不同三组分模型解析生物质热解过程[J]. 胡松,Andreas Jess,向军,孙路石,邱建荣,徐明厚. 化工学报. 2007(10)
[6]生物质催化热解的TG-FTIR研究[J]. 鲁长波,杨昌炎,林伟刚,姚建中,杨学民,宋文立. 太阳能学报. 2007(06)
[7]分子模拟在生物化学中的应用实例[J]. 王春芳,王靖方,栗琳,魏冬青. 原子与分子物理学报. 2007(02)
[8]生物质组分热裂解动力学研究[J]. 王树荣,郑赟,骆仲泱,施正伦,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2007(04)
[9]分子模拟在分子印迹技术中的应用[J]. 刘英,王芳,谭天伟. 化工学报. 2006(10)
[10]蛋白质分子与固体表面相互作用的分子模拟[J]. 邵庆,陆小华,吕玲红,江绍毅. 化工学报. 2006(09)
博士论文
[1]短链烃类在离子交换ZSM-5分子筛上催化转化反应的量子化学研究[D]. 丁冰晶.北京化工大学 2008
[2]蛋白质与羟基磷灰石表面的相互作用机理研究[D]. 董秀丽.浙江大学 2008
[3]煤结构与反应性的量子化学研究[D]. 王宝俊.太原理工大学 2006
[4]分子动力学模拟的若干基础应用和理论[D]. 殷开梁.浙江大学 2006
[5]生物质热裂解机理试验研究[D]. 谭洪.浙江大学 2005
[6]钌原子簇和部分有机化学反应的量子化学研究[D]. 赵海涛.天津大学 2004
[7]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003
硕士论文
[1]载铜活性炭络合吸附一氧化碳的分子模拟研究[D]. 黎军.南京工业大学 2004
[2]生物质焦油催化裂解试验研究[D]. 王铁柱.浙江大学 2003
本文编号：3051916
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