国家自然科学基金(21176097)
- 作品数：7 被引量：18H指数：3
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- 相关领域：动力工程及工程热物理理学轻工技术与工程化学工程更多>>
- 秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化反应路径及5集总反应动力学模型的建立
- 2015年
- 将玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化反应产物划分为残渣（RE）、轻油（WSO）、重油（HO）、挥发分（VO）和气体（GAS）5个集总。根据液化过程及其产物分布,建立集总反应路径,并以此建立了5集总反应网络。对反应网络建立了动力学模型,采用遗传算法结合非线性规划的求解策略简化和优化动力学模型,求取了动力学参数包括指前因子（A）、活化能（Ea）和反应级数（n）,并用所建立的动力学模型对液化过程进行了模拟计算,模拟结果表明WSO和VO收率随停留时间增加而减少,而HO和GAS则随停留时间增加而增加,这一规律与实验数据变化一致。以实验数据对动力学模型进行验证,各集总模拟计算值与实验值相关系数在0.9345～0.9995之间,吻合较好,表明所建立的动力学模型是可信的,所采取的遗传算法结合非线性规划求解策略是可行的。
- 战晓青解新安李璐王娅莉陶红秀
- 关键词：纤维素液化动力学遗传算法
- 玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中的液化行为研究被引量：8
- 2014年
- 【目的】研究亚/超临界乙醇自由基对玉米秸秆纤维素液化的作用机理。【方法】利用间歇高压反应釜,在反应温度200~320℃、反应时间30min条件下,对比研究亚/超临界乙醇液化和热裂解下反应温度对玉米秸秆纤维素产物收率的影响,并利用气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）和傅里叶红外光谱法（FT-IR）分别对产物中重油和轻油的组成、原料和固体残渣特性等进行分析。【结果】1）与热裂解相比,当反应温度为320℃时,玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇作用下,重油产物收率由5.0%上升至13.8%,固体残渣收率由29.7%下降至17.8%,乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化,同时抑制了残渣的生成。2）玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇液化中的重油产物主要由酮类（相对含量为54.2%）、酯类（相对含量为26.5%）以及少量的醇类和酚类等物质组成,未检测出呋喃类物质。3）亚/超临界乙醇液化玉米秸秆纤维素的轻油产物中,酸类物质主要为C8化合物,而在亚/超临界乙醇液化条件下生成的轻油产物中,酸类以C2~C4化合物为主。【结论】1）乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化中间产物葡聚糖内的C-C、C-O和-OH等键进一步断裂,从而抑制了呋喃类物质的形成。2）亚/超临界乙醇液化玉米秸秆纤维素生成了多种自由基,自由基之间（中间产物自由基之间、中间产物自由基与乙醇自由基之间等）发生缩合反应,从而生成了碳原子数相对较多的酸类物质,同时自由基之间相互作用也抑制了产物的二次反应。
- 陶红秀解新安郑朝阳汤成正战晓青
- 关键词：超临界乙醇液化热裂解反应机理
- 亚/超临界乙醇液化秸秆纤维素解聚反应研究与机理初探被引量：10
- 2012年
- 利用间歇式高压反应釜,在反应温度200～330℃、乙醇用量0～150 mL条件下,考察了亚/超临界乙醇直接液化秸秆纤维素的解聚行为,并初步探讨了其液化机理。结果表明,反应温度、乙醇用量和反应停留时间对秸秆纤维素的液化均有显著影响,反应温度由200℃升高至330℃,重油和气体收率分别增加了12.55%、28.83%;乙醇用量增加,反应压力随之升高,乙醇进入超临界状态,残渣和气体收率相比单纯热裂解分别降低11.10%和8.44%。通过GC/MS、FT-IR分析生物油组分和残渣特性,表明秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中断键裂解,且酮类和乙酯类化合物是生物油的主要成分。
- 郑朝阳解新安陶红秀郑璐丝李雁
- 关键词：解聚液化机理
- 纤维素在超临界乙醇中的液化及其模型化合物的热解过程分子模拟被引量：1
- 2022年
- 采用超临界乙醇溶剂对玉米秸秆纤维素进行液化,通过GC-MS和FT-IR对生物油组分和残渣进行表征,结果表明:生物油组分主要包括酮类、酯类、醛类、苯类、酸类和醇类等平台化合物。不同反应温度对生物油的组分分布有不同的影响,其中酮类化合物的相对含量随着温度的升高而降低,而酯类的含量则逐渐增大。基于试验结果,选择左旋葡聚糖为模型化合物。基于密度泛函理论基组水平,计算左旋葡聚糖各化学键的Mulliken数,并依次设计2条初始开环路径及其对应的9条可能的反应裂解路径,模拟了左旋葡聚糖在乙醇环境中脱水、开环、裂解生成小分子物质的反应过程,计算其反应势能。通过比较反应势能,得到各反应路径的反应能垒顺序为:Path6
- 陈勇强解新安孙娇李璐李雁
- 关键词：超临界乙醇热解分子模拟
- 亚/超临界乙醇-纤维二糖二元组分的分子动力学模拟被引量：1
- 2014年
- 采用分子动力学方法研究了纤维二糖（纤维素模型物）与亚/超临界乙醇二元组分交互作用下微观结构变化与动力学参数。模拟发现纤维二糖和乙醇二元组分体系温度从450K上升至550K,密度从414.23kg/m3下降至241.52 kg/m3而出现分子涨落聚集现象。随着温度和压强的升高（450~550K、5~15MPa）,乙醇与纤维二糖分子间径向分布函数峰值左移且逐渐增大,峰宽变宽,分子间相互作用逐渐增强;压强和温度的进一步升高（600K,20MPa）,乙醇的自扩散系数增大,乙醇与纤维二糖分子极性大大降低,产生的游离基相互结合,配位数降低。本研究为亚/超临界乙醇促进纤维素的液化作用在分子水平上给出了初步的解释,并为建立纤维素液化过程的反应动力学模型提供思路,为生物质的转化提供多方面的基础数据。
- 汤成正吴芳战晓青李璐李雁解新安
- 关键词：超临界乙醇径向分布函数
- 亚/超临界乙醇与分子筛催化液化玉米秆的研究被引量：2
- 2013年
- 在反应温度260～320℃、乙醇用量0～140mL条件下,考察不同液化条件及分子筛催化剂用量对液化产物分布的影响,结合液化产物GC/MS分析,研究亚/超临界乙醇与分子筛催化液化玉米秆的反应机理。结果表明:反应温度升高,生物油和气体收率显著增加,温度大于300℃时,以生物油的二次裂解反应为主;乙醇具有传热、溶解及提供自由基的作用,能够重整生物油组成;分子筛催化剂的均匀微孔结构及酸性催化反应向轻油形成方向进行,增加反应速度与强度,与无催化剂试验相比,轻油得率增加6.01%。
- 郑朝阳解新安郑璐丝陶红秀李雁
- 关键词：超临界乙醇分子筛玉米秆反应机理
- 玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化生成酮类化合物的机理探讨被引量：7
- 2013年
- 利用间歇式高压反应釜,在反应温度320℃、反应时间60 min条件下,研究乙醇用量对玉米秸秆纤维素液化生成酮类化合物的作用。当乙醇添加量为0时,酮类化合物的产率仅为1.25%。随着乙醇用量由0增加到160 mL,生物油产率不断的升高,酮类化合物产率增加至18.38%,乙醇促进了纤维素液化生成酮类化合物。利用GC/MS和FT-IR对生物油进行了定性分析,结果表明,在亚/超临界乙醇中,酮类化合物主要通过三条路径形成,纤维素脱水形成了含-C=O的活性纤维素,活性纤维素按逆Diels-Alder机理进行开环、脱水、异构化形成了4-羟基-4-甲基-2-戊酮等脂肪族酮类化合物;在乙醇自由基作用下,活性纤维素中C-O-C、C-C等键断裂、开环,形成环戊烯酮等脂环族酮类化合物,环戊烯酮与多种中间产物发生缩合、酯化形成2-甲酸基-1-苯基乙酮等芳香族酮类化合物;在高浓度乙醇自由基作用下,芳香族酮类化合物进一步发生裂解形成酸类、酮类等化合物。根据对酮类化合物生成机理的分析,建立了纤维素在亚/超临界乙醇中液化生成酮类化合物的反应网络。
- 陶红秀解新安汤成正田文广
- 关键词：超临界乙醇酮类化合物反应网络
