木质纤维素化学水解产生可发酵糖研究

能源短缺已成为国际上亟待解决的问题,利用生物质纤维素生产能源乙醇是目前研究的热点.生物质纤维素转化能源乙醇技术的关键与瓶颈之一是如何将纤维素水解为可发酵单糖,水解技术尚处于不断发展之中.本文主要综述了生物质纤维素化学水解的研究进展.     

木质纤维素化学水解产生可发酵糖研究

能源短缺已成为国际上亟待解决的问题,利用生物质纤维素生产能源乙醇是目前研究的热点。生物质纤维素转化能源乙醇技术的关键与瓶颈之一是如何将纤维素水解为可发酵单糖,水解技术尚处于不断发展之中。本文主要综述了生物质纤维素化学水解的研究进展。     

生物质半纤维素稀酸水解反应*

半纤维素是木质纤维素类生物质中第二大组分,半纤维素的高效、低成本转化是实现木质纤维素类生物质转化工艺实用化的一个技术关键。稀酸水解技术被广泛应用于水解生物质半纤维素,其对半纤维素糖的转化率高,得到的糖可进一步发酵生产燃料乙醇等。半纤维素还可直接水解制低聚糖等功能性食品和糠醛等化工产品。本文综述了半纤维素稀酸水解反应的研究进展。介绍了半纤维素的基本结构特征,解析了稀酸催化半纤维素水解的反应机理及反应网络,评述了半纤维素水解过程中反应条件等对目标产物的影响,并总结了半纤维素稀酸水解动力学模型。在此基础上,对今后半纤维素稀酸水解反应的研究方向与水解产物的利用进行了展望。     

含不同水溶性基团的三聚氰氯衍生物的合成

木质纤维素制备乙醇最关键的步骤是使纤维素水解成可发酵糖,但目前纤维素水解效率很低,是生物质能源化利用的瓶颈。依据活性染料染色纤维素类织物具有"活性脆损"的性质提出一种新思路——以化学改性的方法改变纤维素的结晶结构从而提高其水解效率。采用三聚氰氯与氨基丙酸、氨基乙磺酸中的-NH2发生亲核取代反应,制备含有不同水溶性基团的三聚氰氯衍生物作为木质纤维素化学改性的改性剂。通过红外光谱、高效液相色谱质谱联用、13C NMR谱对其进行结构验证。     

乙酰丙酸催化加氢制备γ-戊内酯的研究进展

正植物通过光合作用将CO2和水转化为生物质,利用生物质我们可以得到能源原料、化工中间体等有用的产品.从生物质获得可再生能源与资源方面研究得较多的是纤维素和木质素的转化[1-5].纤维素由D-葡萄糖单体通过β-糖苷键连接而形成,水解打开β-糖苷键可以得到寡聚葡萄糖和葡萄糖单体,寡聚葡萄糖可以进一步水解为葡萄糖单体.葡萄糖单体能作为合成众多能源、化工成品的前体,例如5-羟甲基糠醛(5-HMF)[6],乙二醇[7-9],丙     

纤维素超临界水预处理与水解研究

利用超临界水解工艺进行生物质废弃物(秸秆)能源转化, 使其主要成分纤维素在超临界水中快速水解为低聚糖, 为其进一步葡萄糖转化和乙醇发酵解决技术瓶颈. 其中纤维素在超临界水中的溶解是预处理与水解过程的限速步骤. 研究表明, 反应温度达到380 ℃及以上时, 纤维素可迅速溶解并进行水解, 液化比例可达100%; 在374～386 ℃范围内反应温度对纤维素的转化率有明显作用, 低聚糖和六碳糖的总产率在临界点附近出现最大值. 超临界条件下, 低聚糖和六碳糖转化率在较短反应时间内出现峰值, 而后随反应时间的延长快速下降, 固液比对于纤维素的低聚糖和六碳糖转化也有显著影响. 最优水解条件研究显示, 在380 ℃, 40 mg纤维素/2.5 mL水条件下反应16 s可获得最大的低聚糖产率, 为29.3%, 在380 ℃, 80 mg纤维素/2.5 mL水条件下反应18 s可获得最大的六碳糖产率, 为39.2%.     

中国纤维素乙醇技术的研究进展

中国面临着严重的能源短缺和环境污染问题,中国政府正在局部几个省份内政策性鼓励燃料乙醇生产和使用.尽管当前主要是用玉米和谷物作为生产乙醇的原料,然而中国具有大量潜在的低成本的纤维素生物质原料,可以极大地扩大乙醇的产量,降低原料成本.近20年来,由于技术的革命性进步,已使得纤维素乙醇的生产成本从4美元/加仑以上,降低至约1.2-1.5美元/加仑.其中,每吨生物质约44美元.因此,目前乙醇掺汽油具有十分强的市场竞争力.已有几个公司正在建造首批商业纤维素乙醇工厂,虽然这些刚起步的小型设施在合理利用和管理上风险较小,但规模经济需要较大型工厂.尽管配送生物质原料的成本会随需求的增加而增加,但在乙醇生产基础上的生物精炼技术的发展,尤其是化工产品和动力的协同生产,将会使全过程的经济可行性大大提高.进一步深入的基础研究,将解决低成本下实现纤维素的完全利用,以确保在无政策性补贴的前提下,真正使纤维素乙醇成为具有市场竞争力的低成本纯液体燃料.     

中国纤维素乙醇技术的研究进展

中国面临着严重的能源短缺和环境污染问题,中国政府正在局部几个省份内政策性鼓励燃料乙醇生产和使用.尽管当前主要是用玉米和谷物作为生产乙醇的原料,然而中国具有大量潜在的低成本的纤维素生物质原料,可以极大地扩大乙醇的产量,降低原料成本.近20年来,由于技术的革命性进步,已使得纤维素乙醇的生产成本从4美元/加仑以上,降低至约1.2-1.5美元/加仑.其中,每吨生物质约44美元.因此,目前乙醇掺汽油具有十分强的市场竞争力.已有几个公司正在建造首批商业纤维素乙醇工厂,虽然这些刚起步的小型设施在合理利用和管理上风险较小,但规模经济需要较大型工厂.尽管配送生物质原料的成本会随需求的增加而增加,但在乙醇生产基础上的生物精炼技术的发展,尤其是化工产品和动力的协同生产,将会使全过程的经济可行性大大提高.进一步深入的基础研究,将解决低成本下实现纤维素的完全利用,以确保在无政策性补贴的前提下,真正使纤维素乙醇成为具有市场竞争力的低成本纯液体燃料.     

化学法催化纤维素高效水解成糖

利用化学法实施纤维素高效水解成糖是将可再生非粮生物质转化为能源与材料的关键支撑技术,对维系未来资源与环境的可持续发展具有重要意义。近年来,随着纤维素水解研究的不断深入,研究重点已从探索水解可行性发展到构建高效（即高转化率、高选择性、高转化速度）水解成糖技术。本文通过系统综述纤维素高效水解成糖的原理与方法,围绕纤维素结晶结构转变与水解成糖效率间的关系,详细探讨了各类技术方法在实施高效水解成糖方面的优势与不足。最后,结合最新的研究进展,为未来成功实现纤维素的高效水解成糖提供思路与建议。     

纤维素水解研究进展

近年来纤维素的有效降解和转化问题已成为制约木质纤维素生物质有效利用的主要瓶颈之一。纤维素降解和转化方法的研究已成为当今科技界的一大研究热点,它对解决当前的资源、能源和环境问题都具有重要意义。将纤维素水解为葡萄糖等糖类物质是纤维素利用的重要途径。本文详细综述了目前有关纤维素水解的各种方法和相关研究进展。     

中国纤维素乙醇技术的研究进展

中国面临着严重的能源短缺和环境污染问题,中国政府正在局部几个省份内政策性鼓励燃料乙醇生产和使用。尽管当前主要是用玉米和谷物作为生产乙醇的原料,然而中国具有大量潜在的低成本的纤维素生物质原料,可以极大地扩大乙醇的产量,降低原料成本。近20年来,由于技术的革命性进步,已使得纤维素乙醇的生产成本从4美元/加仑以上,降低至约1.2—1.5美元/加仑。其中,每吨生物质约44美元。因此,目前乙醇掺汽油具有十分强的市场竞争力。已有几个公司正在建造首批商业纤维素乙醇工厂,虽然这些刚起步的小型设施在合理利用和管理上风险较小,但规模经济需要较大型工厂。尽管配送生物质原料的成本会随需求的增加而增加,但在乙醇生产基础上的生物精炼技术的发展,尤其是化工产品和动力的协同生产,将会使全过程的经济可行性大大提高。进一步深入的基础研究,将解决低成本下实现纤维素的完全利用,以确保在无政策性补贴的前提下,真正使纤维素乙醇成为具有市场竞争力的低成本纯液体燃料。     

轻工业纤维素生物质过程残渣能源化技术

以农产品为原料的轻工业大都是典型的流程工业,在通过转化过程将原料转化为食品、饮料、添加剂、调味料、纸和中成药等产品的同时产生被称为过程残渣的固体废物与废料,如白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、油粕、酱渣、菌渣和造纸黑液可熔渣等.这些残渣产生于特定的生产过程,富含纤维素、蛋白质或木质素,因此代表一种已经被集中的生物质资源.它们同时含水50%-80%、易腐烂变质、甚至呈弱酸碱性,因此是重要的环境污染源.本文着眼于轻工生物质过程残渣的高值化利用,分析指出富含纤维素的白酒糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、茶渣和造纸边角料等适合作为生物质能源而被转化利用,并根据资源特征提出了可能的技术路线.通过分别对热化学路线涉及的脱水干燥、燃烧发电与气化发电技术和集成乙醇发酵、沼气发酵的复合转化技术进行技术综述,最后针对不同规模的富含纤维素轻工生物质过程残渣能源化提供了技术选择建议.     

轻工业纤维素生物质过程残渣能源化技术

以农产品为原料的轻工业大都是典型的流程工业,在通过转化过程将原料转化为食品、饮料、添加剂、调味料、纸和中成药等产品的同时产生被称为过程残渣的固体废物与废料,如白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、油粕、酱渣、菌渣和造纸黑液可熔渣等.这些残渣产生于特定的生产过程,富含纤维素、蛋白质或木质素,因此代表一种已经被集中的生物质资源.它们同时含水50%-80%、易腐烂变质、甚至呈弱酸碱性,因此是重要的环境污染源.本文着眼于轻工生物质过程残渣的高值化利用,分析指出富含纤维素的白酒糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、茶渣和造纸边角料等适合作为生物质能源而被转化利用,并根据资源特征提出了可能的技术路线.通过分别对热化学路线涉及的脱水干燥、燃烧发电与气化发电技术和集成乙醇发酵、沼气发酵的复合转化技术进行技术综述,最后针对不同规模的富含纤维素轻工生物质过程残渣能源化提供了技术选择建议.     

负载离子液体的生物质炭磺酸催化水解纤维素

纤维素是生物质的主要成分,其水解产物作为平台化合物在能源化工方面具有广泛的用途.绿色、低成本、高效的转化纤维素为平台化合物是目前研究的热点.本文报道了以生物质玉米秸秆、花生壳、核桃壳为原料经700℃碳化150℃磺化后得到生物质炭磺酸,将得到的生物质炭磺酸进行离子液体的负载得到离子液体功能化的生物质炭磺酸催化剂,探讨了时间和温度对制备的催化剂水解纤维素后总还原糖产率的影响,与负载前的生物质炭磺酸进行了对比.结果表明,150℃反应28 h三种催化剂均得到良好的总还原糖产率,相对于生物质炭磺酸总还原糖产率分别提升了13. 9%、16. 4%和14. 7%.循环使用四次后,催化剂依然保持着良好的催化活性.     

生物质能源的开发与利用

本文概述了生物质能源的特征以及发展生物质能源的意义,综述了国内外生物质能源开发与利用的现状,简介了中国石油天然气股份有限公司生物质能源的发展思路、部署及工作进展.中国石油天然气股份有限公司生物质能源发展策略重点放在发展生物柴油和燃料乙醇.本文结合公司生物质能源长期发展战略以及实际工作开展情况分别从生物柴油、燃料乙醇两个方面详细探讨了所面临的生物质能源化工关键技术的需求,并提出相关发展建议.     

生物质能源的开发与利用

本文概述了生物质能源的特征以及发展生物质能源的意义,综述了国内外生物质能源开发与利用的现状,简介了中国石油天然气股份有限公司生物质能源的发展思路、部署及工作进展.中国石油天然气股份有限公司生物质能源发展策略重点放在发展生物柴油和燃料乙醇.本文结合公司生物质能源长期发展战略以及实际工作开展情况分别从生物柴油、燃料乙醇两个方面详细探讨了所面临的生物质能源化工关键技术的需求,并提出相关发展建议.     

多元醇: 新一代的能源平台？

 在基于生物质的新能源战略中,多元醇正在成为新一代的能源平台. 从纤维素出发,通过热裂解、催化裂化和酸水解加氢等反应能制得多元醇,再以多元醇为原料在较温和的条件下通过水汽重整和费托合成等方法合成燃料、化学品和氢气. 本文综述了多元醇经水汽重整制燃料油和化学品或经光解制氢气的进展,介绍了纤维素类生物质资源经催化氢化和水解加氢制多元醇的研究进展. 虽然简单地套用现有的工业技术就可以转化纤维素,但这些方法在效率、能耗、规模和环保等方面还存在诸多问题,有效提高纤维素利用率的新思路仍在期待之中. 虽然采用精心设计的工艺路线可以有效地转化多元醇,但离“简约、节能、方便可行和环境友好”的要求仍有一定的差距,“一步法”或“一锅法”在未来可能是催化学家仍需持续努力的方向.     

轻工业纤维素生物质过程残渣能源化技术

以农产品为原料的轻工业大都是典型的流程工业,在通过转化过程将原料转化为食品、饮料、添加剂、调味料、纸和中成药等产品的同时产生被称为过程残渣的固体废物与废料,如白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、油粕、酱渣、菌渣和造纸黑液可熔渣等。这些残渣产生于特定的生产过程,富含纤维素、蛋白质或木质素,因此代表一种已经被集中的生物质资源。它们同时含水50%—80%、易腐烂变质、甚至呈弱酸碱性,因此是重要的环境污染源。本文着眼于轻工生物质过程残渣的高值化利用,分析指出富含纤维素的白酒糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、茶渣和造纸边角料等适合作为生物质能源而被转化利用,并根据资源特征提出了可能的技术路线。通过分别对热化学路线涉及的脱水干燥、燃烧发电与气化发电技术和集成乙醇发酵、沼气发酵的复合转化技术进行技术综述,最后针对不同规模的富含纤维素轻工生物质过程残渣能源化提供了技术选择建议。     

纤维素直接催化转化制乙二醇及其他化学品:从基础研究发现到潜在工业应用(英)

纤维素直接催化转化制乙二醇是一条极具吸引力的生物质转化途径,有助于减轻化石能源资源的消耗。综述了从该反应途径的发现到获得高效、高稳定性催化剂的快速发展过程。基于对钨基催化剂的大量研究结果,本文讨论了反应机制,明确了反应路径、催化剂状态、钨物种及加氢催化活性中心各自在串联反应中的作用。围绕该反应过程的工业化应用需要,讨论了有关原生木质纤维素生物质催化转化以及高效反应过程的发展策略。在此基础上,将纤维素催化转化制乙二醇过程与生物质发酵制丙酮-丁醇-乙醇的生物炼制路线进行整合,构建出一个理想的反应过程潜在应用范例。最后,对纤维素催化转化制乙二醇反应过程进行了总结和前景展望.     

纤维素制取乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一.以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵两个转化过程.本文介绍了纤维素生产燃料乙醇的原理及工艺过程,同时讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,分析了过程的经济性,最后介绍了国内外的应用现状,展望了纤维素生产燃料乙醇的产业化前景.