木质原料催化气化机理和动力学研究(英文)

论述了以水蒸气或空气作气化剂将木屑和催化剂混和的气化反应,在实验室固化床反应器内完成全部研究工作。试验结果表明：以空气作气化剂时,ＣａＯ是一种最适宜的催化剂,以水蒸气作气化剂时,组合催化剂为最有效,依次为Ｋ２ＣＯ３ 、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３ 和ＮａＯＨ。催化气化的反应速率常数和反应温度间关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 公式。确定了适宜的催化剂用量。当气化反应温度为６２０ ～８８０ ℃时,催化气化反应速度比未加催化剂的快２ ～１４ 倍。此外,建立了反应速率、反应温度和催化剂用量间的方程式。该方程式可用来计算已知反应温度和催化剂用量条件的气化反应速率。反应速率的实际测定和计算值平均误差为４－３８ ％ 。     

生物质流态化催化气化技术研究

研究了流态化气化炉用于生物质化的可行性和安全性，在富氧条件下研究了木屑气化工艺过程。探索了催化剂对气化过程及焦油裂解过程的影响，给出了一个最佳的工艺操作参数范围。煤气热值最高可达9.93MJ／Nm^3。     

生物质催化气化工业应用技术研究

在富氧条件下研究了生物质在流态化气化炉和吸式气化炉中的气化过程，探索了催化剂对气化过程及焦油裂解过程的影响，研究了工艺参数对煤气质量的影响，给出了最佳的工艺操作参数范围。煤气热值最高达9.93MJ/Mm^3。     

浅谈木质生物原料的综合利用途径

木质生物原料分布广泛，产量巨大，再生速度快，可物降解，是一种环境友好型的价天然资源，目前木质生物原料大量用作制浆造纸原料和燃料，除此之处，对木质生物原料进行热降解、糖化、塑化等适当改性，也可获得一些有较有价值的化工原料，从而可以替代从石油获取的化工原料，缓解石油资源日渐枯竭所带来的能源危机。     

蒸汽爆破法预处理木质纤维原料的研究

木质生物资源可以用来生产乙醇,但其结构与化学成分阻碍了纤维素对酶的可及性,因此必须对原料进行预处理,从而有效地酶解纤维素。蒸汽爆破法预处理木质生物资源。可有效去除半纤维素。分离出活性纤维。并且成本低,不用或少用化学药品。对环境无污染。     

Pd/C上松香催化加氢反应动力学

以脂松香为原料,改性Pd/C为催化剂和200号油为溶剂进行松香催化加氢反应的研究.采用改进搅拌器类型、加入200号溶剂油、提高搅拌速度大于600 r/min和改变催化剂粒径为10～20 μm的方法消除加氢过程中内外扩散的影响,利用DB-5毛细管气相色谱法在线采样跟踪分析在压力为5 MPa、温度为403～433 K条件下反应体系组成随时间的变化关系,对松香主要成分枞酸加氢反应过程进行拟均相动力学研究.结果表明,松香催化加氢的反应速率与枞酸浓度呈一级反应,其动力学方程为r=l.13×105exp(-5.904×103/T)C1,活化能为4.909×104 J/mol.     

芒草热解焦的制备及其CO2气化反应动力学及机理分析

利用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和低温氮吸附法表征芒草热解焦的物化特性,采用非等温法和主曲线法结合研究芒草热解焦CO_2气化反应机理。结果表明:随着制备温度的升高,芒草热解焦的有机质减少;热解过程有利于孔隙结构的形成,增大了热解焦比表面积和孔容,600℃时芒草热解焦(MPC600)的微孔率最大,为86.73%;随着制备温度和气化升温速率的升高,芒草热解焦气化反应的最大失重速率温度向高温侧偏移。采用Ozawa法对芒草热解焦气化动力学参数进行计算,制备温度为400、600和800℃的芒草热解焦平均活化能分别为171.87、181.20和184.45 kJ/mol;所有制备温度下获得的芒草热解焦的活化能与转化率无关,反应可用单一的动力学机理函数描述。主曲线法判定动力学模型机理函数结果表明:芒草热解焦气化动力学符合一维相边界反应(R_1)机理。     

和稀盐酸联合催化下的水解动力学研究

以微晶纤维素为原料,在1 g/L的FeCl3存在下和2%的盐酸溶液体系中进行水解,根据水解属于串联反应的特点,研究了微晶纤维素在H+和Fe3+共同作用下的水解动力学规律。研究采用目标物产率与模型函数值残差(S)为最小确定模型函数,对实验数据进行了处理。结果表明:H+和Fe3+共同作用能显著降低纤维素水解和葡萄糖降解的活化能。其中,纤维素水解成为葡萄糖的活化能为81.70 kJ/mol,葡萄糖降解成为小分子的活化能为43.85 kJ/mol,在温度为130、140和150℃时,纤维素水解速率常数分别为0.041 4、0.073 2和0.115 3 h-1,相应温度下葡萄糖降解速率常数分别为0.205 3、0.242 4和0.356 5 h-1。     

碳酸钠催化碱木质素的热解动力学研究

采用热重分析法研究了碳酸钠对碱木质素的热解行为及其动力学规律的影响。结果表明:碳酸钠的存在影响到碱木质素的解聚或"玻璃化转化",使热重曲线向低温侧移动,并对焦炭的形成具有促进效果。加入碳酸钠后碱木质素热解的DTG曲线由原来单峰变为一大一小两个峰。采用Coats-Redfern法对热失重过程的数据进行了动力学模拟,结果显示碱木质素的热解为两段连续一级反应过程,碳酸钠使两段一级反应的转折点向低温区移动。碳酸钠对碱木质素热解的低温阶段有促进效果而对高温阶段有抑制作用。添加碳酸钠后碱木质素的主热解区活化能降低,有利于热解反应的进行。     

松香催化加氢本征动力学研究

以脂松香为原料，RaneyNi为催化剂，200#油为溶剂，在150-180℃和氢压4-7MPa的条件下进行了松香催化加氢的本征动力学研究，根据实验结果筛选出合适的反应模型。即为吸附在催化剂表面上的氢分子和枞酸型树脂酸分子间的反应，产物二氢枞酸型树脂酸的脱附为速度控制步骤。     

HMC-60催化α-蒎烯异构化反应动力学研究

用HMC 6 0催化剂催化α 蒎烯异构化反应 ,考察了反应温度、反应时间和催化剂用量对反应结果的影响 ,研究了反应动力学。确定在 140～ 156℃范围α 蒎烯异构化反应均为一级反应。分别求出在 140、150和 156℃时的反应速率常数为 4 .4 1× 10 - 4、4 6 9× 10 - 4和 5.11× 10 - 4;表观活化能为 1.75kJ/mol,频率因子A =5.314×10 - 4。建立了反应速率方程式和反应速率常数与温度的关系式。     

木材热解及金属盐催化热解动力学特性研究

通过不同升温速率下杉木的热重实验,对比分析钾盐催化杉木热裂解动力学特性.借助于DTG重叠峰的分离以及分布活化能模型计算不同转化率条件下的反应活化能,得到钾盐对生物质中半纤维素的低温段分解、纤维素的整个热裂解过程存在催化效果,使失重曲线(200~270℃)肩状峰衰退乃至消失,并促进脱水和交联反应,导致焦炭产率的提高和残碳的有序化,体现为焦炭产量从16.3%提高到25.3%(质量分数),而且80%转化率后残碳分解活化能的急剧提高.基于三组分平行反应机理,采用非线性回归法拟合计算杉木热解动力学参数,得到纤维素的热裂解基本上属于一阶反应,而且钾盐对纤维素和半纤维素的热裂解具有较大程度促进,活化能分别从148.12和235.43kJ/mol下降到108.84和171.41kJ/mol,但对木质素的催化影响并不显著.     

微晶纤维素在Fe3+和稀盐酸联合催化下的水解动力学研究

以微晶纤维素为原料,在1 g/L的FeCl3存在下和2％的盐酸溶液体系中进行水解,根据水解属于串联反应的特点,研究了微晶纤维素在H+和Fe3+共同作用下的水解动力学规律.研究采用目标物产率与模型函数值残差(S)为最小确定模型函数,对实验数据进行了处理.结果表明:H+和Fe3+共同作用能显著降低纤维素水解和葡萄糖降解的活化能.其中,纤维素水解成为葡萄糖的活化能为81.70 kJ/mol,葡萄糖降解成为小分子的活化能为43.85 kJ/mol,在温度为130、140和150℃时,纤维素水解速率常数分别为0.0414、0.073 2和0.115 3 h-1,相应温度下葡萄糖降解速率常数分别为0.2053、0.2424和0.3565 h-1.     

AH型非贵金属催化松香歧化反应动力学研究

用AH型非贵金属催化剂催化松香歧化反应,考察了搅拌速率、催化剂粒度、反应温度、反应时间对反应的影响,建立了动力学方程。确认在240~270℃范围反应为一级,求出在240、250、260和270℃时的反应速率常数分别为2.9×10-3、3.1×10-3、1.42×10-2和2.51×10-2min-1。表观活化能E为184.80×103kJ/mol,频率因子A=1.453×1016。     

软木的热解特性和热动力学研究

软木是一种天然多孔性绿色材料,具有吸音减震、隔热保温、滞火阻燃、耐酸碱、不易老化、富有弹性、无毒无味等一系列优良特性。由于它所独具的各种特性,特别是软木的热学性能,使其在工业生产与人民日常生活中都有广泛的应用。本文通过热重分析仪来研究软木的热学性能,在实验温度从303~873K的范围内,对产自湖北和云南的2种软木的热解过程进行了分析。结果表明:软木热解过程分为4个阶段,热解过程与化学成分的热解过程相一致,513~693 K是试样热解的主要阶段。根据热分解速率方程,获得了软木的动力学参数——频率因子A和活化能E,最后得到软木的热解动力学方程。     

漆酶对酚类化合物生物催化氧化动力学研究——以儿茶酚和表儿茶素为模式底物

以白腐菌漆酶为试材,儿茶酚和表儿茶素为模式底物进行了酶促氧化反应动力学参数的测定。结果表明,以儿茶酚和表儿茶素为底物,漆酶催化氧化的产物最大吸收波长分别为388和408nm,作用最适pH值分别为5.5和5.75;最适反应温度均为55℃。漆酶对2种底物的催化氧化反应均符合米氏方程规律。在25℃反应条件下测得儿茶酚和表儿茶素2种底物的Km值分别为0.279和0.145mol/L;Vmax分别为0.114和1.139A/(U.min)。漆酶对表儿茶素的催化活性大大高于对儿茶酚的,作用于其混合物时需以儿茶酚的酶用量为准,即底物浓度0.5mol/L时加酶0.04U/mL。     

熊果酸和咖啡酸的热降解机理及其分解动力学研究(英文)

采用热重-傅里叶红外光谱联用技术(TG-FT-IR)对杜仲中的两种天然有机酸熊果酸和咖啡酸进行了非等温热分析。结合量子化学GAMESS软件分子模拟计算、热失重和热解逸出气体红外光谱分析,对两种有机酸化学键的断裂情况进行了推断和验证。使用积分Coats-Redfern法、微分Achar法以及Malek法等3种热分析动力学方法对热重实验数据进行了分析,推断了各步分解最概然机理函数,得到相应的动力学参数———表观活化能(Ea)和指前因子(A),并推断其贮存期。研究表明,各步失重、分子模拟推断和逸出气体红外光谱解析,这三者能够对热分解过程的化学键断裂情况进行判断;熊果酸的热分解自236.8℃至431.2℃,且一步完成,为二维扩散控制机制(圆柱形对称型),符合Valensi方程,Ea为228.26 kJ/mol,lnA为39.56;咖啡酸在153.0℃后发生了两步分解,第一步热分解为二维扩散控制机制,符合Jander方程,Ea1为111.28 kJ/mol,lnA1为25.78,而第二步热分解为三维扩散控制机制,符合Z.-L.-T.方程,Ea2为231.75 kJ/mol,lnA2为43.50;熊果酸和咖啡酸在室温(25℃)的贮存期分别为4~5年和3年。