CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化特性研究

在高压液化反应釜中对CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化特性进行了研究,研究表明,反应温度、甲醇/物料和催化刑用量三个因素对玉米秸秆的液化反应有明显影响.温度是CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化反应的主要影响因素;确定了CaO催化超临界甲醇体系中玉米秸秆高压热解液化的优化工艺条件为:反应温度280～290℃,甲醇/物料比为50/5,CaO用量(质量分数)2.5%～5.0%;该条件下有机水溶物生物油产率稳定在61%左右.     

硫代双乙醇的超临界水热分解过程

在等温管式平推流反应器中研究了超临界水中硫代双乙醇 (TDG)的水热分解反应 ,反应温度为 42 5～ 5 2 5℃ ,压力为 2 2～ 30 MPa,反应停留时间为 0 .6～ 6 3.2 s。结果表明 ,TDG可在超临界水中快速、彻底分解。TDG分解产物为甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、氢气、乙醇、乙醛、硫化氢和单质硫。 TDG转化率随停留时间增加而增大。随温度和压力升高 ,TDG分解速率加快。分析表明 ,TDG的水热分解过程是通过水解和热解两条反应路径进行的     

利用玉米秸秆生产单细胞蛋白关键技术研究

以农作物副产品玉米秸秆为研究对象,采用水解纤维素性能优良的绿色木霉(13001)及高产蛋白质的产朊假丝酵母(1769)为发酵生产菌株共同处理,生产蛋白质含量较高,富含多种矿物元素的单细胞蛋白产品。探讨了玉米秸秆预处理方法、绿色木霉接种工艺、纤维素降解工艺、不同氮源对玉米秸秆发酵糖化的影响,以及单细胞蛋白发酵工艺,通过对比试验确定了玉米秸秆最佳的预处理方法为粉碎后加入氨水对玉米秸秆进行预处理、接种6%绿色木霉(13001)产酶效率最高、添加15%纤维素酶曲水解24h纤维素水解最完全、加入氯化铵作为氮源发酵糖化效果最好,通过正交试验确定了单细胞蛋白发酵的最适工艺条件为加入3倍水,温度控制在29~31℃,起始pH控制在5.5左右,发酵时间48h左右。     

超(近)临界条件下醋酸甲酯的水解工艺

近临界水与有机物的优异互溶和对有机反应的酸碱催化能力，为绿色化学合成工艺的开发提供了良好的契机。本文以醋酸甲酯水解为研究对象，在管式及釜式反应器中，采用工业装置的进料水酯比，研究了在超(近)临界条件(523—673K，23—32 MPa)下的反应行为，同时利用反应区域相分离技术改善了反应后期的转化率。实验结果表明，醋酸甲酯水解能够在150-200s停留时间范围内接近反应平衡转化率(水酯摩尔比2：1时转化率达到41％)，无需外加酸性催化剂，通过加入相分离介质苯，在短停留时间内转化率能提高3％。与现有水解工艺比较表明，超临界水解工艺在技术上有较高竞争力。     

超临界水氧化法处理HTS分子筛生产废水

超临界水氧化技术是处理高浓度难降解有机废水领域的一种高效、环境友好型的处理技术。利用超临界水氧化法处理钛硅(HTS)分子筛生产废水,主要考察了反应温度和停留时间对超临界水氧化处理钛硅(HTS)分子筛生产废水过程中COD去除率和氨氮去除率的影响,并在实验数据的基础上对COD转化率的反应动力学方程进行研究。实验结果表明,在23MPa和氧气过量的条件下,反应温度为793 K和停留时间120 s条件下,COD转化率和氨氮去除率分别可以达到99.96%和99.37%,处理出水能够达到排放标准。动力学研究结果表明,反应温度763~793 K范围内该反应为一级反应,活化能为34.67 k J·mol-1,指前因子为12.41。     

稀硫酸水解棉花秸秆制糖的工艺

酸水解是一种既简单又可直接将生物质水解转化成可发酵糖的常见方法。本研究以棉花秸秆为原料,在反应温度为121℃时,考察了硫酸浓度和反应时间对棉花秸秆中半纤维素水解生成可发酵糖产量的影响。在单因素实验的基础上,采用响应曲面法设计实验,建立了硫酸浓度和反应时间影响可发酵糖产量的二元二次多项式数学模型,借助模型方程及统计软件求得121℃时棉花秸秆在稀硫酸中水解的最佳工艺条件。通过验证实验得到:硫酸浓度为2.3%,水解时间为55 min时,棉花秸秆水解得到的可发酵糖产量最高,为11.81 g/100 g棉花秸秆。实验通过对棉花秸秆中半纤维素水解条件的优化,提高了棉花秸秆水解制糖的产率,为新疆棉花秸秆的高值化利用奠定应用基础。     

预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响

为了比较不同预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响,在不同温度（40、80、120、160 ℃和200 ℃）下,采用1% H₂SO₄和2% NaOH两种试剂分别对玉米秸秆进行预处理,再进行中温暗发酵实验,接种物来源于以猪粪为原料的厌氧消化后的沼液。结果表明：最佳的预处理条件为80 ℃下,采用1% H₂SO₄对玉米秸秆预处理60 min,其单位总固体（TS）产氢量达到27 mL/g,比未预处理玉米秸秆提高了56.27%,且最大产氢速率最高可达到15.42 mL/h,比未预处理玉米秸秆的最大产氢速率提高了83.57%。玉米秸秆产氢最适宜的pH值范围为5.0~5.5,不同预处理温度会对产酸量和产酸的组分造成影响,发酵类型均为丁酸型发酵。因此,预处理温度是影响暗发酵制氢性能的一个重要因素。     

松脂基生物柴油制备条件的优化

为了优化超临界甲醇与松脂制备松脂基生物柴油的反应条件,采用均匀设计和回归分析方法,以松脂酯化率和蒎烯转化率为指标,考察了松脂与松节油质量比、松脂与甲醇质量比、反应温度及反应时间对松脂酯化率、蒎烯转化率的影响,经优化筛选得到最佳反应条件为:松脂与松节油的质量比为10∶8,反应温度为350℃,反应时间为4.0 h,松脂与甲醇质量比为10∶7,松脂酯化率和蒎烯转化率分别为94.68%、99.71%;并对反应产物进行理化性能检测,得到结果:酸值为4.06 mgKOH/g,密度(20℃)为956 kg/m3,黏度(40℃)为9.421 mm2/s,灰分为0.001%,十六烷值指数为32,硫含量为0.016%,闪点为47℃,产物理化性能与柴油理化性能相近,与0#柴油复配后其主要理化性能指标达到现行轻柴油国家标准技术要求。     

神华煤与秸秆共液化研究

以神华不粘煤和玉米秸秆为原料,系统研究了神华煤与秸秆的质量配比、初始氢压、反应时间和温度对共液化的影响.结果表明,秸秆能有效促进神华煤的转化,提高油产率;在秸秆：神华煤的质量配比为2∶8,反应温度440℃,反应压力为9MPa,反应时间60min条件下,反应体系转化率、油产率均达到最大值,此时转化率和油产率分别高达83.45％和61.79％.     

生物质能源开发——Ⅳ.泥炭的催化水解法

以半纤维素含量较高的泥炭为原料,在常压和加压(200℃左右的水蒸汽压)条件下,研究了水解法中反应时间、液固比、反应温度、酸浓度、催化剂等工艺条件对糖化率的影响。并比较了一步法和二步法的转化率。实验结果表明:可用常压一步法水解。其工艺条件为:泥炭粒度100目,反应温度100℃,盐酸浓度1.0～1.5%,液固比10.5～12.0,反应时间80～100min。添加催化剂能提高水解反应速度,FeCl_3有较高的催化活性。在上述条件下有近70%的可水解物水解为还原糖。水解后的残渣可以用于气化。     

玉米秸秆超声辅助酶水解

利用超声波技术研究了外加超声场条件下玉米秸秆的纤维素酶水解过程.结果表明:超声波可有效地提高玉米秸秆的纤维素酶水解得率,减少酶用量.在超声频率20 kHz、功率30 W、作用时间10 min的超声场下,纤维素酶的最适滤纸酶活用量为20IU/g,最适水解温度为50℃,最适pH为4.8,其48 h酶解得率达到27.3%,比未加超声波时酶解得率提高了48.3%.     

玉米秸秆碳基固体酸催化制备聚乙烯醇缩丁醛的研究

通过研究玉米秸秆碳基固体酸的制备及其用于催化正丁醛和聚乙烯醇(PVA)制备聚乙烯醇缩丁醛(PVB),考察了碳基固体酸制备条件和缩醛化反应条件对正丁醛和PVA反应生成PVB的影响。结果表明,玉米秸秆碳基固体酸催化剂的最优制备条件为:碳化温度400℃、碳化时间5.5 h、磺化温度160℃、磺化时间12 h;缩醛化反应最优条件为:反应温度70℃、反应时间10h、催化剂用量8%(占固体总量)。傅里叶变换红外光谱表征结果证实,玉米秸秆碳基固体酸催化剂具有良好的催化正丁醛和PVA制备PVB的性能。     

响应曲面法对玉米秸秆稀酸水解还原糖条件的优化

目的研究玉米秸秆纤维素在稀酸水解过程中各个因素对还原糖产率的影响,并对玉米秸秆纤维素稀酸水解条件进行优化.方法针对我国辽宁沈阳地区的农作物种植与能源需求现状,利用响应曲面设计试验方法(RSM),选择酸投加量、搅拌温度、水解时间作为试验因子,建立3因素3水平响应曲面回归模型进行分析,将还原糖产率作为响应值并进行曲面分析.结果 3个影响因子对还原糖产率均具有显著影响(P0.05).所得回归方程R~2值为0.9021,P0.05,足够精度值为5.962,说明模型高度显著,可以在设计范围内对响应值进行预测.模型预测最佳水解条件为温度58.21℃,水解时间2.86 h,稀酸投加量112.55 mL.利用最佳水解条件进行验证试验,溶液总体积为165 mL,经过试验验证:玉米秸秆稀酸水解的还原糖产率为60.45%,此时,水解液中还原糖质量浓度为0.015 g/mL.结论搅拌温度与水解时间两因素对还原糖产率影响较为明显,该模型可以较好地预测出玉米秸秆纤维素稀酸水解的最佳反应条件与还原糖产率.     

秸秆基磺化碳催化制备生物柴油

以稻草秸秆为原料,通过对稻草秸秆的碳化及磺化,制得秸秆基磺化碳催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和比表面及孔径吸附仪等对催化剂进行表征。将该催化剂用于催化油酸与甲醇的酯化反应,考察工艺条件对油酸转化率的影响。结果表明:在催化剂用量为油酸质量的3%、醇油摩尔比为10∶1时,在120℃下反应5 h,油酸酯化率最高达到93.84%。该催化剂重复使用5次后,其活性基本维持不变。     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H2还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe2 O3/Al2 O3载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H2还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段( Fe2 O3-Fe3 O4/FeO,还原转化率<25%)可采用二阶反应模型( M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.053×10-2 s-1;第二反应阶段(Fe3O4/FeO-Fe,还原转化率>25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.066×10-2 s-1.     

木质素在超临界甲醇中催化液化的条件优化研究

研究了在超临界甲醇条件下催化剂用量、料液比、反应时间和反应温度对木质素液化的影响.采用4因素2水平(2~4)全析因设计研究各单因素两两交互作用对木质素液化率的影响.单因素实验结果表明,催化剂用量与木质素质量之比为16.7%时木质素的液化率最高,反应时间和反应温度的增加都会促进木质素的液化,但料液比的增加会降低木质素的液化率.2~4全析因设计表明只有反应温度、反应时间和料液比3个影响因子之间有交互作用.对木质素液化转化率的影响因素:反应温度(A)反应时间(B)料液比(D)与反应时间的交互作用催化剂用量(C)反应时间和催化剂用量交互作用反应温度和催化剂用量交互作用催化剂用量和料液比的交互作用反应温度和料液比的交互作用.其中反应温度对木质素转化率的贡献率最大,高达85%左右.利用Design-Expert V8.0.6软件得到了超临界甲醇中木质素催化液化的拟合公式:转化率=61.53+8.17A+1.92B-0.99C+3.125×10~(-3)D+0.23AB-0.71AC-0.53AD-0.76BC+1.06BD-0.60CD.     

离子液体体系下的玉米秸秆降解条件

在离子液体体系下,采用HCl作为催化剂对玉米秸秆进行降解.研究了降解条件(催化剂体积分数、反应温度、反应时间)对玉米秸秆降解过程的影响,确定适宜降解条件为催化剂体积分数7.4%,反应温度85℃,反应时间2.5h.在此条件下,得到的玉米秸秆的降解率为65.8%;在工艺参数相同的条件下,离子液体体系下玉米秸秆的降解率比水体系下玉米秸秆的降解率提高了48.7%.利用SEM分析最优降解参数下固体产物的结构特征,结果表明,离子液体体系降解下产物中纤维素的聚合度降低.红外分析结果表明,离子液体体系与水体系下玉米秸秆降解的剩余物结构基本一致.     

碱玉米秸秆接枝丙烯酸酯乳液新型固沙抑尘剂的合成及应用

采用乳液聚合中的预乳化工艺,制备碱玉米秸秆接枝丙烯酸丁酯(BA)/甲基丙烯酸甲酯(MMA)/丙烯酰胺(AM)新型固沙抑尘剂。考察了单体配比、丙烯酰胺用量、乳化剂用量、引发剂过硫酸铵(APS)用量、反应温度以及碱玉米秸秆加入量对合成产物性能的影响;然后采用FT-IR、HPLC、TG-DTA对产物进行表征,并对固沙抑尘剂的表面固沙效果、保水性和抗压强度等应用性能进行了研究。实验结果表明,单体质量配比(mBA∶mMMA)为7∶3、AM质量分数2%、乳化剂质量分数5%、APS质量分数0.6%、碱玉米秸秆质量分数5%、聚合温度为75℃时,固沙抑尘剂乳液的黏度、流动性、稳定性以及产品外观良好,在320℃下热稳定性良好,保水性和压缩强度可满足实际应用需求。     

富氧条件下In2O3/Al2O3催化剂C3H6选择性还原NO

以碳氢化合物作为还原剂的选择性催化还原法(SCR)被认为是净化稀燃汽车尾气中NO的最有效途径之一.采用溶胶-凝胶法制备了In2O3/Al2O3氧化物催化剂,对其进行了BET、XRD、XPS及TPD表征. 在固定床反应器上用C3H6作还原剂,考察了不同焙烧温度,H2O及SO2对催化剂活性的影响. 结果发现,催化剂的最佳焙烧温度为600 ℃,在反应温度为400 ℃时,NO最大转化率为95%. 水蒸汽存在下,NO转化活性温度窗口向高温方向移动,NO最大转化率下降到90%,对应的反应温度为450 ℃. 添加φ(SO2)=0.009%后,催化剂在低于350 ℃的区间还原NO的活性得到一定程度的提高,表现出促进作用. 当反应温度大于350 ℃后,催化活性明显下降,NO最大转化率下降到58%.     

红柳制备低聚木糖和纤维低聚糖的研究

以固沙先锋植物红柳为原料,经蒸汽爆预处理,采用纤维素酶法水解制备低聚木糖和纤维低聚糖。将100g红柳于温度200℃、维压时间3 min条件下蒸汽爆破处理,蒸爆液中获得8.74 g低聚木糖,低聚木糖得率49.80%。红柳蒸汽爆破物料在用碱量25%(以Na2O计)、固液比1∶6(g/m L)、硫化度30%、160℃电加热油浴锅中处理90 min,木质素脱除率96.20%,纤维素回收率82.80%。蒸汽爆破-硫酸盐处理红柳于底物质量分数5%、50℃、p H为4.8条件下,经酶用量为20μmol/(min·g)的低β-葡萄糖苷酶活力纤维素酶三段水解24 h,纤维低聚糖得率49.03%,纤维素酶对纤维低聚糖的选择性60.09%。蒸汽爆破预处理适用于红柳制备低聚木糖,三段水解技术有利于预处理红柳渣制备纤维低聚糖,选择性高。