纤维素热解过程的分子动力学模拟

本文利用 PM3 方法对生物质主要组分纤维素进行了结构优化并得到了一系列的结构参数.对不同力场下,聚合度为 9 的纤维素单链热分解进行了分子动力学方法模拟研究,得到不同力场下的模拟过程中参数.通过与相关生物质热解实验结果对比,利用 Amber 力场模拟得到的结果与实验值吻合较好.基于 Amber 力场并结合量子力学对纤维素单元热解过程进行了研究,模拟得到纤维素单元分子链在加热过程中的主要分解温度范围、断键顺序以及一次热解的基团,并对一次产物进行了分析.     

基于TGA-FTIR研究生物质热解过程中氮化物的生成

基于TGA-FTIR联用技术,考察了升温速率对生物质中氮热解转化成NH3和HCN的影响.结果表明,热解的升温速率影响生物质中氮转化的速率和转化的量,升温速率提高,NH3和HCN的生成量减小,NH3和HCN的起始释放温度及达到最大析出值的温度提高.慢速升温热解,HCN的析出与NH3的析出规律相似,但HCN的析出量明显小于NH3的析出量,生物质中氮主要以NH3的形式析出.     

卷烟制品中糖类物质的热解研究进展

糖类物质是天然烟草成分,其按重量计最多可占烟草总量的20%。糖类也常作为添加剂在烟草制品中广泛使用,如作为保润剂、粘合剂、香味剂等。质谱是研究糖类物质在烟草制品中行为的重要方法。烟草制品中的糖类可改善产品香气和品味,但也会热解产生如甲醛、乙醛、丙酮等有害成分。本文概述了糖类裂解研究的进展。     

硝化纤维素生成焓、键离解能及爆轰性能的理论研究

运用密度泛函理论方法结合等键反应,研究了硝化纤维素(NC)单体的生成热及其不同位置上氧硝基键(ONO2)的键离解能,基于半经验的Kamlet-Jacobs方程估算了其爆速与爆压。结果表明:B3LYP和B3P86两种方法得到的计算结果较为接近,生成热均为负值,其大小与氧硝基的数目有关,与氧硝基的取代位置无关。理论计算得到的氧硝基键的键离解能与含氮量无关,而是与实际断裂的氧硝基键的数目相关。爆速和爆压的计算表明,NC单体中所含氧硝基的数量增多,会降低其爆速和爆压。     

纤维素和甲醇共催化热解制备对二甲苯

本文对纤维素和甲醇在不同金属氧化物改性的ZSM5催化剂作用下共催化快速热解实现一步制备可再生对二甲苯的过程进行了研究. 结果表明,镧改性的ZSM5催化剂是生产生物基对二甲苯的有效催化剂. 对二甲苯的选择性和产率主要由催化剂酸性、反应温度和甲醇含量决定. 在20%La₂O₃-ZSM5(80)催化剂作用下,纤维素与33wt%甲醇共催化快速热解获得对二甲苯的最高收率和对二甲苯/二甲苯的最高比率分别为14.5 C-mol%和86.8%. 本文详细研究了催化热解过程中催化剂的失活,基于产物的分析和催化剂的表征提出了由纤维素制备对二甲苯的可能反应途径.     

生物质液相解聚残渣热解行为对比研究

解聚残渣是生物质在酸催化转化制取平台化合物过程中形成的固体副产物.本次研究发现三种衍生自玉米杆(H-CS)、柳桉(H-ES)、樟子松(H-PS)的解聚残渣都是富含苯环和呋喃环的复杂聚合物,其碳含量超过68％.基于DG-DAEM的热裂解宏观动力学特性模拟表明H-CS降解平行反应具有更低的活化能(144.7 k J/mol...     

热重红外光谱法考察木质生物质综纤维素热转化特性

热重红外光谱联用考察了木质生物质纤维素、半纤维素以及综纤维素的热转化特性,并与微晶纤维素和木聚糖等模型化合物进行了对比分析。应用三维扩散模型计算了活化能、指前因子等热转化动力学参数,拟合效果良好。通过分析气相产物三维IR图谱,在最大失重速率附近,观察到了H₂O,CO,CO₂,CH₄和含氧化合物的明显特征峰。讨论了主要气体产物可能的生成途径,发现其产量顺序为CO₂>H₂O>CO≈CH₄。综合分析得出,综纤维素的热转化过程是纤维素主导下、纤维素和半纤维素综合作用的结果。     

人工金刚石薄膜生长过程中有关反应活性的研究

用原子簇团模拟人工金刚石膜生长过程中的一些生长核,采用从头自治的DV-X_n方法对这些簇团和与生长过程有关的一些气相分子和基团(CH,CH_2,CH_3,·CH_3,CH_4·H,C_2H,C_2H_2,C_2H_4)进行了电子结构计算,从化学反应活性的角度探讨金刚石膜生长过程中这些气相分子和基团与生长核的反应活性,结果表明,CH,CH_2,CH_3,CH_4·H和变形的C_2H_2更易于与金刚石表面发生化学吸附。另外,通过分析簇团的电子态密度和前线分子轨道的组成情况,提出了人工金刚石膜生长中生长核长大的 关键词：     

D-葡萄糖热裂解生成丙烯醛的理论研究

用新一代密度泛函方法(XYG3)考察了D-葡萄糖热裂解生成丙烯醛的各种可能途径. 该反应最有利的路径为: 葡萄糖首先异构成果糖,然后经周环Grob碎片化及电环化脱水,最终生成丙烯醛. 预测丙烯醛主要源自D-葡萄糖上C4、C5和C6,与¹³C同位素标记实验相符.     

基于TG-FTIR的杨木热解过程中脲醛树脂影响机理的模型物研究

热解是废弃人造板高效回收利用的方式,人造板中所含胶黏剂是其不同于生物质的主要特征。为了有效环保地利用热解技术处理废弃人造板,解明人造板热解过程中其所含脲醛树脂胶黏剂(UF)对木材热解特性的影响,深入探索UF对人造板中木材各组分的作用机制,以杨木及木材的三种主要组分(纤维素、半纤维素、木素)为研究对象,创新性地依据杨木的化学组成,以纤维素、木聚糖和木素配制成模型物,并加入UF模拟人造板的构成。利用热重红外光谱联用(TG-FTIR)分析法,对比分析了加入UF前后模型物以及杨木各主要组分的热失重特性及气相演变规律。热重及红外结果表明,UF促进了纤维素热解过程中水和羧酸类物质的生成。UF与木素结合生成热不稳定的含氮结构,释放大量氨气,并且在200～300 ℃区间内参与了木素的热解并直接影响木素热解产物的生成。由此推测,在人造板热解过程中,木材三种主要组分中与UF作用的主要成分是木素。     

金属盐对生物质热解特性影响试验研究

基于深入了解生物质热解行为的目的,在自行研制的热解机理试验台上系统研究了金属盐对生物质热解的影响规律。试验结果表明,钾离子对生物油中的一些大分子量组分发生重聚反应生成焦炭和小分子气体产物具有强烈的催化作用,从而降低了热解生物油产量而得到更多的焦炭和气体产物。相比钾离子而言,钙离子对焦炭生成的促进作用更为强烈;镁离子对白松热解的影响远没有钾离子和钙离子明显。     

乙醇煤油混合燃料热解特性实验研究

本文实验研究了乙醇、煤油及其混合物的热解特性.利用气相色谱测量了其中氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳的浓度.实验结果表明,燃料的热解率随温度的增加而增加.热解形成的气体中,乙醇热解得到的氢气浓度高于煤油,而甲烷和乙烯的浓度低于煤油.掺混乙醇后的煤油混合燃料热解时形成的氢气浓度随乙醇含量的增加而增加,对于在超燃冲压发动机中采用在煤油中添加一定量的含氧燃料(如乙醇、甲醇等)来解决着火和稳定燃烧问题具有很好的潜在优势.     

纤维素、木质素对生物质与煤混烧特性的影响

利用热重红外分析仪着重分析了生物质中纤维素和木质素含量对混合热解及混烧特性的影响.生物质与煤的混合热解相比于纯煤的单一热解失重明显较大较快,并且纤维素含量越高,混合燃料失重越大;木质素含量较高,则混合燃料失重较慢.当燃烧温度为300～400℃之间时,混合燃料中纤维素含量越高,质量下降幅度越大;当燃烧温度为500～700℃之间时,混合燃料中则是木质素含量越高,质量下降幅度越大.     

烷烃蒸汽微波放电分解反应活泼自由基的ESR研究

本文用前文^[5]报道的气相有机化合物微波放电装置、自旋捕捉剂苯亚甲基叔丁基氮氧化物PhCH=NC↑^O(CH₃)₃(PBR)与ESR相结合,系统研究了十种烷烃蒸汽微波放电分解产生的活泼自由基。从ESR谱的超精细结构及其随PBN与放电腔距离的变化,不仅证实了上述体系放电分解既有H·生成,又有碳中心自由基R·产生,而且还找到了PBN与R·H·生成加合物比值变化的规律。由PBN与放电腔距离的不同,得出的碳中心自由基R·加合物的ESR波谱参数,证明了PBN捕捉不同的自由基R·。     

热解条件对煤中微量元素挥发性影响的实验研究

针对神府、北宿煤,在箱式高温电阻炉和快速热解设备上进行了慢速、快速高温热解实验,采用ICP-MS法对实验样品进行了微量元素含量测定,计算了Se,As,Cd,Ga,Pb,Zn,Ba,Cr,Be,Ni,Sr,Hf等元素的挥发率.研究了高温制焦过程中有害微量元素的挥发性规律.在950～1400℃温度范围内,部分微量元素的挥发率随热解终温的升高而增大;神府煤慢速、快速热解过程中,元素的挥发性规律较相似;慢速升温热解时微量元素的挥发率较大.北宿煤变质程度高于神府煤,热解过程中微量元素的挥发性降低.     

超临界水中纤维素气化制氢的实验研究

在500～650℃、20-35 MPa条件下,对超临界水- 纤维素混合物进行气化反应实验,发现压力、温度、反应停留时间、物料浓度等参数对纤维素的气化率和气态产物的组成都有明显影响,得出上述因素的影响规律。结果表明纤维素在超临界水中具有较高的气化率,生成以H2和CO2为丰要成份的气态产物。     

城市固体废物(MSW)热解特性及其动力学研究

利用热重-差热分析仪对城市固体废物（MSW）中厨余物、废纸、废塑料、废木料和废织物等典型有机组份进行了热分析研究。试验载气为高纯氮气．加热速率为10K／min．终温为773K。通过对热重（TG）、差热（DTA）和微分热重（DTG）曲线的深入分析,得出了MSW中几种典型有机组份的热解反应动力学参数,并提出了相应的热解机理。     

垃圾混煤热解特性的实验研究

以固定床热解反应器为背景,研究掺煤量和加热速率对垃圾混煤物料热解特性的影响,实验结果表明:提高加热速率可以有效缩短热解时间,增加掺煤量可以改变反应床结构,提高料层传热速率,缩短热解时间;在19.6 kW供热条件下,掺煤100 g和掺煤200 g热解时间分别为110 min和99 min;气体产率分别为25.6％和28.1％,气体热值分别为18255 kJ/m3和19830 kJ/m3。     

单个球形生物质颗粒热解过程的数值模拟

本文对单个球形生物质颗粒的热解过程进行数值模拟．利用双倒易边界元法和四阶龙格-库塔方法分别对非线性的导热方程和化学反应动力学方程组进行求解．讨论了生物质颗粒的大小与环境温度对热解时间和热解产物中相关组分质量分数的影响．