木质纤维素类生物质热裂解机理研究
发布时间：2021-09-11 12:18
生物质能是目前唯一可以直接转换为含碳液体燃料的可再生能源,我国有着巨大的生物质能储量,发展潜力巨大,但当前的利用率仍然很低。因此,实现将生物质热化学转为高品位液体燃料,部分替代传统化石燃料具有重大意义。而解决如何实现这一过程是当前研究的核心。从机理上对整个生物质热化学转化过程进行明晰,对于解决“高品位转化”这一科学难题具有重要且积极的作用。本文即以解析这一基础性难题,从基础研究出发,开展研究。首先,通过新型检测技术——电子顺磁共振技术（EPR）,结合现有的其他检测手段,对于木质纤维素类生物质三大组分之一的木质素进行热解机理的研究。分别采用原位检测技术和冷阱-捕获技术对于木质素的模型化合物的热解反应中间产物进行检测与捕集。并最终检测到了在热解过程中发挥巨大作用的自由基。随后,利用实验结果结合密度泛函理论,明确了木质素中G型木质素单体在热解中的反应机理,并确定了几条反应路径。之后,利用这一理论指导,对碱木质素这一木质素模型化合物进行了催化热解的研究,同样确定了具体的反应规律,并通过理论支持实现定向调控。最后,对于同为生物质三大组分之一的半纤维素的模型化合物进行了催化热解的研究,明确了不同反...
【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
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
BP2019年统计年鉴全球一次能源消费量
浙江大学博士论文绪论2增量2600万吨。而根据中国统计年鉴2019显示[2]，我国2018年能源消费达到464000万吨标准煤，同比增长了3.45%与2017年3.1%的增长量相比又有了一定的提高，虽然煤炭在2018年的能源消费总占比中的比重同比下降了1.4%但是不可否认，煤炭仍然是占我国能源消费的主导部分，高达59.0%，这与我国“富煤，贫油，少气”的资源特点是分不开的。相比之下，值得注意的是，2012年以来，我国的石油，天然气和一次电力及其他能源的消费，一直保持着增长的态势，于2018年分别达到了18.9%、7.8%和14.3%，这说明了我国正在逐步推进能源利用的转型。表1.1中国统计年鉴2019能源消费总量及构成年份能源消费总量（万吨标准煤）占能源消费总量的占比（%）煤炭石油天然气一次电力及其他能源201240213868.517.04.89.7201341691367.417.15.310.2201442580665.617.45.711.3图1.2BP2019年统计年鉴全球一次能源消费增长量
浙江大学博士论文绪论6而木质纤维素生物质的半纤维素部分是一种无定形聚合物，通常由五个不同的糖单体，D-木糖，L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-葡萄糖和D-甘露糖组成（图1.5），其中木糖含量最高[11-13]。半纤维素与木质素结合，并且纤维素链与半纤维素交织。通常，优选在预处理期间除去生物质的半纤维素部分，以使得随后的水解步骤从纤维素中回收葡萄糖更有效。理想情况下，预处理过程可保存从半纤维素获得的木糖。图1.4纤维素单体结构图1.3生物质的三大组分：纤维素、半纤维素和木质素
【参考文献】：
期刊论文
[1]热化学预处理玉米秸秆厌氧消化产气特性研究[J]. 王芳,牛卫生,罗冰,王祥,易维明. 太阳能学报. 2015(08)
[2]离子交换树脂催化酯化生物油的试验研究[J]. 王锦江,常杰,范娟. 燃料化学学报. 2010(05)
[3]生物质热解油及乳化油特性的研究[J]. 齐国利,董芃,范夙博,谈和平. 哈尔滨工业大学学报. 2010(01)
[4]松木屑快速热解试验研究[J]. 牛卫生,张春梅,刘荣厚. 农机化研究. 2009(04)
[5]生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展[J]. 刘荣厚. 沈阳农业大学学报. 2007(01)
[6]生物质热解制燃料油及化学品的工艺技术研究进展[J]. 杨昌炎,鲁长波,吕雪松,姚建中,林伟刚. 现代化工. 2006(04)
[7]生物质的多组分热裂解动力学模型[J]. 文丽华,王树荣,骆仲泱,王琦,施海云,方梦祥,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2005(02)
[8]生物质废弃物在回转窑内热解研究——Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响[J]. 李水清,李爱民,严建华,任远,李晓东,李润东,池涌,岑可法. 太阳能学报. 2000(04)
[9]生物质固定床热解特性的试验研究与分析[J]. 陈冠益,方梦祥,骆仲泱,余春江,沈洛婵,郭新生,倪明江,岑可法. 太阳能学报. 1999(02)
博士论文
[1]生物质选择性热解液化的研究[D]. 陆强.中国科学技术大学 2010
[2]生物质在流化床中热解过程的动力学数值模拟[D]. 王益群.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]生物质流化床气化中焦油催化裂解研究[D]. 吕博.上海交通大学 2014
本文编号：3392985
【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
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
BP2019年统计年鉴全球一次能源消费量
浙江大学博士论文绪论2增量2600万吨。而根据中国统计年鉴2019显示[2]，我国2018年能源消费达到464000万吨标准煤，同比增长了3.45%与2017年3.1%的增长量相比又有了一定的提高，虽然煤炭在2018年的能源消费总占比中的比重同比下降了1.4%但是不可否认，煤炭仍然是占我国能源消费的主导部分，高达59.0%，这与我国“富煤，贫油，少气”的资源特点是分不开的。相比之下，值得注意的是，2012年以来，我国的石油，天然气和一次电力及其他能源的消费，一直保持着增长的态势，于2018年分别达到了18.9%、7.8%和14.3%，这说明了我国正在逐步推进能源利用的转型。表1.1中国统计年鉴2019能源消费总量及构成年份能源消费总量（万吨标准煤）占能源消费总量的占比（%）煤炭石油天然气一次电力及其他能源201240213868.517.04.89.7201341691367.417.15.310.2201442580665.617.45.711.3图1.2BP2019年统计年鉴全球一次能源消费增长量
浙江大学博士论文绪论6而木质纤维素生物质的半纤维素部分是一种无定形聚合物，通常由五个不同的糖单体，D-木糖，L-阿拉伯糖，D-半乳糖，D-葡萄糖和D-甘露糖组成（图1.5），其中木糖含量最高[11-13]。半纤维素与木质素结合，并且纤维素链与半纤维素交织。通常，优选在预处理期间除去生物质的半纤维素部分，以使得随后的水解步骤从纤维素中回收葡萄糖更有效。理想情况下，预处理过程可保存从半纤维素获得的木糖。图1.4纤维素单体结构图1.3生物质的三大组分：纤维素、半纤维素和木质素
【参考文献】：
期刊论文
[1]热化学预处理玉米秸秆厌氧消化产气特性研究[J]. 王芳,牛卫生,罗冰,王祥,易维明. 太阳能学报. 2015(08)
[2]离子交换树脂催化酯化生物油的试验研究[J]. 王锦江,常杰,范娟. 燃料化学学报. 2010(05)
[3]生物质热解油及乳化油特性的研究[J]. 齐国利,董芃,范夙博,谈和平. 哈尔滨工业大学学报. 2010(01)
[4]松木屑快速热解试验研究[J]. 牛卫生,张春梅,刘荣厚. 农机化研究. 2009(04)
[5]生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展[J]. 刘荣厚. 沈阳农业大学学报. 2007(01)
[6]生物质热解制燃料油及化学品的工艺技术研究进展[J]. 杨昌炎,鲁长波,吕雪松,姚建中,林伟刚. 现代化工. 2006(04)
[7]生物质的多组分热裂解动力学模型[J]. 文丽华,王树荣,骆仲泱,王琦,施海云,方梦祥,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2005(02)
[8]生物质废弃物在回转窑内热解研究——Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响[J]. 李水清,李爱民,严建华,任远,李晓东,李润东,池涌,岑可法. 太阳能学报. 2000(04)
[9]生物质固定床热解特性的试验研究与分析[J]. 陈冠益,方梦祥,骆仲泱,余春江,沈洛婵,郭新生,倪明江,岑可法. 太阳能学报. 1999(02)
博士论文
[1]生物质选择性热解液化的研究[D]. 陆强.中国科学技术大学 2010
[2]生物质在流化床中热解过程的动力学数值模拟[D]. 王益群.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]生物质流化床气化中焦油催化裂解研究[D]. 吕博.上海交通大学 2014
本文编号：3392985
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