生物质转化为燃料前体及糠酸的研究
发布时间：2021-06-22 11:59
生物质资源是可替代化石能源制备燃料及高附加值化合物的可再生资源,由于其储量丰富近年来得到了研究者们的广泛关注。由于生物质结构复杂,将生物质转化为燃料及化合物一般需要经过多级转化过程,存在反应时间长、工艺复杂、能耗高等问题。因此,开发一种高效集约式转化方法将原料直接转化对生物燃料的利用至关重要。本论文以实现生物质直接转化为目标,首先以生物质平台化合物糠醛（FF）为研究模型,对FF在低共熔溶剂（DES）中转化为生物燃料前体（C10、C15）的主要影响因素进行了系统研究;在此基础上以木糖/玉米芯为原料,对其一锅法转化为生物燃料前体的过程进行了考察,得出生物质直接转化为燃料前体的较优条件;并对反应剩余物玉米芯残渣制备生物炭进行了探讨,以实现原料综合利用。最后以炭化所得的生物炭为载体制备催化剂,用以催化FF转化为糠酸（FA）,实现资源高效综合利用。主要研究内容及结果如下:（1）以FF和环戊酮（CPO）为反应原料,构建6种不同的DES用于醛酮缩合反应制备燃料前体C10和C15,对DES体系进行筛选、优化燃料前体合成工艺以及探究DES作用机理。结果表明,以甲酸与氯化胆碱（Fa/ChCl）形成的DES...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１纤维素大分子构像??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ??
料使川？。液化是生物质解聚制备生物油的另一种途??径，和热解相比，所需的温度较低，？般在（２５０？４５０°Ｃ）温度范围内，但是所需的压??力较大和反应吋ｆ⑴较长，因此这种利方式的投入成木较“。??迮接燃烧??？发电或供热??？?缩成艰?一？供热??气化?鉍、屮酚、燃气??屮物成资源?????＿?Ｊ?？热化学转化?？?热解?卞物汕、木炭??－＞?液化?生物油????ｊ?卞物认?乙醉、Ｃ、屮烷等??Ｌ＞?１：化转化??？?化学法?液体燃料、化学品??图１－３生物质能源转化技术??Ｆｉｇ．?１－３?Ｂｉｏｍａｓｓ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??生物化学方法包拈生物法和化学法，将木质纤维尜类屯物侦转化为能源化１：品及高??附加值衍生物。生物法指利川微生物发酵或酶解技术将屮物侦Ｈ：化为乙醇、７減气、屮烷??等液体或气体燃料，该方法存在反应周期长，能耗太大等丨＇＂］题｜：：｜。化７法指牛：物质经过??预处理后水解或酸解转化为糖单体，糖单体冉进一步脱水为生物质平台化合物（糠酵??（ＦＦ）、五羟甲基糠醛（５－ＨＭＦ）等）的过程｜：”。Ｋ．中ＦＦ來自＿ｈ：碳糖，５－ＨＭＦ来自六碳??糖，这些平台化合物再经过化学反应转化为能够用于食品、交迎、纺织等各个领域的原??料及燃料，比如ＦＦ可以与酮类化合物发生醛酮缩合制备碳原Ｔ数较高物液态烷烃燃??料前休，或者进一步转化为糠酸、糠醇等。Ｈ前，对各种生物质平台化合物的研究己成??５??
，?ＤＥＳ）是近年来研究者们发现的一种新型绿色??生物离子液体。２００１年，Ａ?Ｐ?Ａｂｂｏｔｔ等１３８Ａ”利用金属氯化物和季铵盐混合得到液体溶剂，??并因此命名。后来又有很多人通过不同的组分及比例混合开发新的ＤＥＳ，并探究其性质??与用途，使成为了本世纪初十分受欢迎的溶剂。??ｃｈｏｌｍｅ?ｄｉ?ｂｏｒｉｄｅ?ｃｈｌｏｎｄｅ??Ｊ．－?ｕ?ｕ??０！？?Ｑ＇??—－—??ＯＨ?．ＯＨ?０?＊?－?Ｈ??＾?ｆＸ?ｐｆ??ＨＢＤ?ＮＥＤ?ＨＢＤ??图１－９氯化阻喊和氢键供体的相互作用??Ｆｉｇ．?１－９?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｃｈｏｌｉｎｅ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?ｄｏｎｏｒ??ＤＥＳ是由两种或三种物质按照特定比例混合而成的，它们是通过氢键相互作用相结??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]慢速热解对玉米秸秆炭理化特性的影响[J]. 张天乐,邱凌,王雅君. 可再生能源. 2019(10)
[2]木质纤维素类生物质组分分离研究进展[J]. 陈龙,余强,庄新姝,亓伟,王忠铭,袁振宏. 新能源进展. 2017(06)
[3]纤维素催化转化制备C5/C6烷烃燃料的反应与催化体系的研究进展[J]. 陈伦刚,刘勇,张兴华,张琦,王铁军,马隆龙. 林产化学与工业. 2017(02)
[4]K+/CaO催化糠醛与甲基异丁基酮缩合制备生物航空燃料中间体[J]. 齐学振,谢敏慧,林绍杰,张海燕,刘学军,卢美贞,计建炳. 林产化学与工业. 2016(06)
[5]远红外光谱在催化领域的应用前景(英文)[J]. 李会香,张宗超. 催化学报. 2016(05)
[6]通过架构C-C键将生物质平台化合物转化为液态烷烃燃料[J]. 杨永,廖兵,庞浩. 石油化工. 2015(02)
[7]MgO/NaY催化糠醛和丙酮合成航空燃料中间体的性能研究[J]. 黄晓明,章青,王铁军,刘琪英,马隆龙,张琦. 燃料化学学报. 2012(08)
[8]糠酸制备工艺条件的改进[J]. 王守庆. 化学工程师. 2006(09)
博士论文
[1]无机盐催化半纤维素水解制备糠醛的研究[D]. 张晔.安徽理工大学 2014
[2]基于污染预防的糠醛制取方法研究[D]. 张璐鑫.南开大学 2014
硕士论文
[1]在新型DES中氧化糠醛制备马来酸和富马酸[D]. 倪镛.中国科学技术大学 2019
[2]二氧化锡复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[D]. 胡文科.广西大学 2018
[3]构建SnO2和Ln2Zr2O7烧绿石催化材料用于甲烷氧化偶联制乙烯[D]. 彭亮.南昌大学 2018
[4]生物质基糠醛制备高附加值化合物的研究[D]. 鲁怡娟.中国科学技术大学 2018
[5]低共熔溶剂中固体酸催化糖类制备5-HMF的研究[D]. 杨利.浙江工业大学 2016
本文编号：3242796
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１纤维素大分子构像??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ??
料使川？。液化是生物质解聚制备生物油的另一种途??径，和热解相比，所需的温度较低，？般在（２５０？４５０°Ｃ）温度范围内，但是所需的压??力较大和反应吋ｆ⑴较长，因此这种利方式的投入成木较“。??迮接燃烧??？发电或供热??？?缩成艰?一？供热??气化?鉍、屮酚、燃气??屮物成资源?????＿?Ｊ?？热化学转化?？?热解?卞物汕、木炭??－＞?液化?生物油????ｊ?卞物认?乙醉、Ｃ、屮烷等??Ｌ＞?１：化转化??？?化学法?液体燃料、化学品??图１－３生物质能源转化技术??Ｆｉｇ．?１－３?Ｂｉｏｍａｓｓ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??生物化学方法包拈生物法和化学法，将木质纤维尜类屯物侦转化为能源化１：品及高??附加值衍生物。生物法指利川微生物发酵或酶解技术将屮物侦Ｈ：化为乙醇、７減气、屮烷??等液体或气体燃料，该方法存在反应周期长，能耗太大等丨＇＂］题｜：：｜。化７法指牛：物质经过??预处理后水解或酸解转化为糖单体，糖单体冉进一步脱水为生物质平台化合物（糠酵??（ＦＦ）、五羟甲基糠醛（５－ＨＭＦ）等）的过程｜：”。Ｋ．中ＦＦ來自＿ｈ：碳糖，５－ＨＭＦ来自六碳??糖，这些平台化合物再经过化学反应转化为能够用于食品、交迎、纺织等各个领域的原??料及燃料，比如ＦＦ可以与酮类化合物发生醛酮缩合制备碳原Ｔ数较高物液态烷烃燃??料前休，或者进一步转化为糠酸、糠醇等。Ｈ前，对各种生物质平台化合物的研究己成??５??
，?ＤＥＳ）是近年来研究者们发现的一种新型绿色??生物离子液体。２００１年，Ａ?Ｐ?Ａｂｂｏｔｔ等１３８Ａ”利用金属氯化物和季铵盐混合得到液体溶剂，??并因此命名。后来又有很多人通过不同的组分及比例混合开发新的ＤＥＳ，并探究其性质??与用途，使成为了本世纪初十分受欢迎的溶剂。??ｃｈｏｌｍｅ?ｄｉ?ｂｏｒｉｄｅ?ｃｈｌｏｎｄｅ??Ｊ．－?ｕ?ｕ??０！？?Ｑ＇??—－—??ＯＨ?．ＯＨ?０?＊?－?Ｈ??＾?ｆＸ?ｐｆ??ＨＢＤ?ＮＥＤ?ＨＢＤ??图１－９氯化阻喊和氢键供体的相互作用??Ｆｉｇ．?１－９?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｃｈｏｌｉｎｅ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?ｄｏｎｏｒ??ＤＥＳ是由两种或三种物质按照特定比例混合而成的，它们是通过氢键相互作用相结??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]慢速热解对玉米秸秆炭理化特性的影响[J]. 张天乐,邱凌,王雅君. 可再生能源. 2019(10)
[2]木质纤维素类生物质组分分离研究进展[J]. 陈龙,余强,庄新姝,亓伟,王忠铭,袁振宏. 新能源进展. 2017(06)
[3]纤维素催化转化制备C5/C6烷烃燃料的反应与催化体系的研究进展[J]. 陈伦刚,刘勇,张兴华,张琦,王铁军,马隆龙. 林产化学与工业. 2017(02)
[4]K+/CaO催化糠醛与甲基异丁基酮缩合制备生物航空燃料中间体[J]. 齐学振,谢敏慧,林绍杰,张海燕,刘学军,卢美贞,计建炳. 林产化学与工业. 2016(06)
[5]远红外光谱在催化领域的应用前景(英文)[J]. 李会香,张宗超. 催化学报. 2016(05)
[6]通过架构C-C键将生物质平台化合物转化为液态烷烃燃料[J]. 杨永,廖兵,庞浩. 石油化工. 2015(02)
[7]MgO/NaY催化糠醛和丙酮合成航空燃料中间体的性能研究[J]. 黄晓明,章青,王铁军,刘琪英,马隆龙,张琦. 燃料化学学报. 2012(08)
[8]糠酸制备工艺条件的改进[J]. 王守庆. 化学工程师. 2006(09)
博士论文
[1]无机盐催化半纤维素水解制备糠醛的研究[D]. 张晔.安徽理工大学 2014
[2]基于污染预防的糠醛制取方法研究[D]. 张璐鑫.南开大学 2014
硕士论文
[1]在新型DES中氧化糠醛制备马来酸和富马酸[D]. 倪镛.中国科学技术大学 2019
[2]二氧化锡复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[D]. 胡文科.广西大学 2018
[3]构建SnO2和Ln2Zr2O7烧绿石催化材料用于甲烷氧化偶联制乙烯[D]. 彭亮.南昌大学 2018
[4]生物质基糠醛制备高附加值化合物的研究[D]. 鲁怡娟.中国科学技术大学 2018
[5]低共熔溶剂中固体酸催化糖类制备5-HMF的研究[D]. 杨利.浙江工业大学 2016
本文编号：3242796
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