生物质催化热解和定向调控制取高品位液体燃料的研究

发布时间：2021-06-09 23:28

　　生物质能最大的优势在于它是唯一碳基可再生能源,将生物质能高效转化为碳基液体燃料,从而替代或部分替代传统化石燃料的消耗有重大意义。针对“生物质快速热解超临界提质”工艺路线设备复杂,产品为稳定含氧有机液体燃料的问题,本文通过生物质催化热解的形式,做到了简化了后续的提质流程,同时将目标产物定向调控为大量不含氧的烃类液体燃料的。为了实现这一目标,本文,通过实验研究和密度泛函理论相结合的方式,首先在生物质纤维素、半纤维素、木质素上实现了催化热解和产物的定向调控,之后通过不同催化剂、不同热解参数设置,研究三大组分受催化剂和热解条件的影响规律,指出了三组分间催化热解的异同,最终获得了三大组分在催化热解定向调控时的反应途径。在三大组分催化热解和定向调控的基础上,采用实际生物质为原料完成催化热解定向调控,后续引入金属双功能催化活性中心,研究了不同金属活性中心对目标产物的影响,最后以铬为代表,改变金属活性中心负载量,调变催化剂酸性和孔道尺寸,进一步提升烃类产率,提高了工艺能量转化率,并和其他生物质转化为液体燃料的途径进行了对比。纤维素、半纤维素、木质素的催化热解结果表明:三大组分的热解产物都可以定向调控为... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

BP2018年世界能源统计年鉴一次能源消费量占比[1]

图1-2[2]是国际能源署(IEA)发布的世界能源展望2018中的二氧化碳排放量统计。世界总体碳排放在继连续三年(2014-2016)走稳之后,并未如预期开始缓慢下降,相反相较2017年同期增加了1.6%。这说明通过能源技术和可再生能源来减少二氧化碳减排的任务仍然任重道远。国家统计局数据[3]显示,2017年中国能源消费增长3.1%,总量上达到了44900万吨标准煤。连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。与世界能源消费的增量部分比较,不难发现,中国能源消费占增长量的约三分之一。这主要是由于如钢铁行业、有色金属冶炼等的能源消耗大户回弹导致的。2017年,尽管消费总量仍然在增长,但是增速已经明显放缓。

纤维素是由数千到数万个D-葡萄糖聚合而成的一种高分子聚合物,主要存在于植物的细胞壁中。[9]每个葡萄糖分子之间通过β-1,4-糖苷键互相连接,分子式为(C6H10O5)n,聚合度一般为几千或几万。一般条件下,纤维素在水和主要有机溶剂中的溶解性都很差,是一种无色无味的白色固体。其分子式如图1-3所示。半纤维素与纤维素不同,它的结构式无定形的。这主要是因为半纤维素是由多种不同类型的单糖组成的聚合物,往往具有非常丰富的支链结构,因而往往具有不同的化学结构式。构成半纤维素的结构单元主要有五碳糖(木糖、阿拉伯糖等)和六碳糖(甘露糖和半乳糖等)。[10]实际木质纤维素类生物质中的半纤维素主要是木聚糖类生物质。


本文编号：3221537