碱/高温湿热法预处理玉米秸秆纤维素的研究

研究了碱/高温湿热法对玉米秸秆的预处理效果;在预处理后的玉米秸秆中加入纤维素酶,考察此时酶解还原糖得率随预处理条件的变化;对NaOH浓度、固液比、加热时间3个因素进行单因素试验。试验结果表明,质量分数为4%的浓度下,糖得率最佳;酶解20 h后,固液比为1:10对酶解糖得率最高;加热时间为5 min时,酶解糖得率较大。设计正交试验对预处理的条件进行优化,得到水解玉米秸秆纤维素的适宜条件:NaOH质量分数为6%,固液比为1:10,加热时间为5 min。加入纤维素酶酶解,还原糖得率约为57%。通过对比改性预处理前后玉米秸秆的组分含量及SEM图,显示碱/高温湿热法对玉米秸秆有一定的处理效果破坏了玉米秸秆的原始表面结构,有利于酶解效果。     

吡咯烷酮酸性离子液体高效催化纤维素水解制葡萄糖

合成并表征了一系列咪唑类和吡咯烷酮类酸性离子液体,并以这些离子液体作催化剂,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim]Cl)为溶剂,开展了纤维素催化水解制葡萄糖的研究。先以纤维二糖为模型化合物,考察了纤维二糖-葡萄糖体系的稳定性,后续又分别考察了加水量、加水时间、催化剂种类及用量、反应温度和时间等因素对纤维素水解制葡萄糖反应的影响。结果表明,与咪唑类酸性离子液体相比较,吡咯烷酮类酸性离子液体是更优良的促进纤维素水解的催化剂。采用1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐(［Hnmp］CH₃SO₃)酸性离子液体为催化剂时,在110℃下,当催化剂、纤维素中包含的葡萄糖单元、水三者的摩尔比为1∶3∶210,加水方式为40 min内每隔10 min加1次,分5次加完时,反应2 h,葡萄糖的收率为68%。     

新设计的酵母可同时由3种纤维素生物质组分生产乙醇

<正>伊利诺伊大学研究人员领导的研究团队,利用合成生物学和代谢工程方法,首次将通过生物质己糖、戊糖发酵途径以及醋酸还原途径生产乙醇的方法,整合在只利用一个酵母菌株的加工工艺中。该设计的菌株可同时利用纤维二糖、木糖和醋酸生产乙醇,其产率和生产能力显著高于对照菌株。纤维素由葡萄糖构成,而半纤维素由五元糖或者六元     

Zn-Ca-Fe氧化物催化水解微晶纤维素

以尿素为沉淀剂制备了一系列复合金属沉淀物,将其在高温条件下煅烧获得一系列复合金属氧化物固体催化剂,并将其用于催化微晶纤维素的水解反应;考察了反应温度、反应时间、搅拌转速、催化剂用量和微晶纤维素用量对反应的影响。实验结果表明,在反应温度160℃、反应时间20 h、搅拌转速400 r/mnin、微晶纤维素2.0 g、Zn-Ca-Fe氧化物0.9 g和H_2O 200 mL的条件下,微晶纤维素的转化率高达42.56%,葡萄糖的收率为69.20%,且微晶纤维素水解液为中性溶液。在相同反应条件下,Zn-Ca-Fe氧化物可重复使用5次,其催化活性无明显降低。     

聚丙烯腈离子交换纤维的制备

结合可视化技术,研究了聚丙烯腈纤维碱性部分水解时的水解温度和时间对纤维形态和性能的影响。确定了水解温度100℃、水解时间6 h为最佳的水解条件,制得的2种含羧基的弱酸性离子交换纤维具有高交换容量,其中干态纤维交换容量为3.87 mmol/g,湿态纤维交换容量为5.99 mmol/g。     

高炉磷酸中试项目获得成功

农林废弃物中含有多种可利用物质,其中纤维素和半纤维素是重要的两种。纤维素是木质生物质的重要组成部分,是地球上含量最丰富的可再生资源。纤维素可转化为清洁燃料和化学品乙醇,其转化的关键是寻找有效途径,将纤维素水解为葡萄糖等可溶性发酵糖。     

变压器油比热容的影响因素考察

采用流动型比热容测量法考察了温度、黏度、精制深度、烃组成等对变压器油比热容的影响。结果表明：依据ASTM D2766-1995设计的流动型比热计测量法相比ASTM E1269-2005法,重复性更好,误差在±2%以内;在-20～100 ℃范围内,变压器油比热容随温度升高呈近似线性增大的趋势;在传统溶剂精制过程中,变压器油比热容受精制深度的影响不大;黏度相近时,芳碳含量对变压器油的比热容影响不大;黏度相近时,变压器油比热容随链烷碳含量的增大而增大,且链烷碳含量较大的变压器油比热容随温度升高而增大的程度略小,100 ℃时不同链烷碳含量变压器油的比热容非常接近;对于同一油源、同一工艺得到的不同馏程的基础油,黏度增加3倍时,比热容只增大2.6%,其比热容随黏度的增加呈略增大趋势。     

MTP工艺副产混合芳烃非芳烃馏分催化裂解实验研究

以MTP(甲醇制丙烯)工艺副产混合芳烃为研究对象，采用实沸点蒸馏仪以100℃为切割点对MTP混合芳烃进行蒸馏切割。切割后的<100℃非芳烃馏分烯烃含量较高，约占混合芳烃总量的50%。对再生ZSM-5催化剂在克级催化裂化装置上的催化裂解反应特点及产物分布进行了研究。结果表明：混合芳烃<100℃非芳烃馏分、水、甲醇混合进料时，催化剂再生干气平均产率为5%左右；随反应时间延长，液化石油气(C₃+C₄)产率呈缓慢下降趋势；液相C⁺₅平均产率在60%左右，随反应时间延长，芳烃含量与烯烃含量变化趋势相反；液相C⁺₅组分密度较非芳烃馏分稍有增加，随反应时间延长，该组分密度整体呈现下降趋势；反应初期部分样品诱导期超过480 min,满足国Ⅵ汽油标准要求，随反应时间延长，产物氧化诱导期呈逐渐缩短趋势。     

复合催化剂降解纤维素制备5-羟甲基糠醛

以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂,以磺酸型阳离子交换树脂和CrCl_3·6H_2O为复合催化剂,在微波辅助加热条件下采用一锅法降解微晶纤维素制备5-羟甲基糠醛,考察了催化剂加入量、反应温度、反应时间、加水量等反应条件对微晶纤维素降解反应的影响。实验结果表明,当[Amim]Cl用量为2 g、微晶纤维素质量为0.1 g、m(磺酸型阳离子交换树脂)∶m(微晶纤维素)=1∶1、n(Cr Cl_3·6H_2O)∶n(微晶纤维素)=1∶10、反应温度为160℃、反应时间为30 min、加水量为50μL时,微晶纤维素可完全转化,同时总还原糖收率为75.2%,5-羟甲基糠醛收率最高可达53.0%。     

纤维素纳米晶杂化压裂液的流变性能

针对目前纤维素压裂液存在黏度低、耐温性能差、携砂困难等技术难题,将纤维素经硫酸水解后得到的纤维素纳米晶(CNCs)加入纤维素压裂液中,制得纳米杂化型纤维素纳米压裂液(简称纤维素纳米压裂液).优选了三乙醇胺与正丁醇锆复配交联剂与CNCs加量,用流变仪模拟了纤维素纳米压裂液冻胶在管道中的剪切过程,研究了剪切速率、温度对纤维...     

向日葵籽壳湿氧化预处理与同步糖化发酵制生物乙醇

以食用型向日葵籽壳为原料,采用湿氧化预处理和同步糖化发酵法制备生物乙醇,并通过正交实验确定了二者最佳工艺条件。结果表明,前者最佳工艺条件为:反应温度190℃,氧气压强1.2 MPa,过筛干燥后的向日葵籽壳/混合溶液(质量体积比)1∶10,时间15 min;后者最佳工艺条件为:反应温度40℃,纤维素酶用量30 U/g,p H值4.8,酵母接种量8%。在此条件下,纤维素转化率为83.66%,光密度为0.995,含糖量为243.3 mg,生物乙醇收率为18.04%。     

热管式生物质气化炉的研究

将高温热管技术引入生物质气化中,开发了一种间接供热的热管式生物质气化炉,对高温热管的传热性能和4种生物质原料(木屑、玉米秆、稻壳和稻草)的水蒸气气化特性进行了研究。实验结果表明,气化炉内床层轴向和径向温度的变化趋势与高温热管启动温度的变化趋势基本一致。反应温度和原料种类影响气体产物的组成。在反应温度为650～950℃时,4种原料的气体产物中H2体积分数均为50%～60%,且随反应温度的升高而增加,H2含量增长率的大小顺序为:木屑>玉米秆>稻壳>稻草;CO2体积分数为15%～30%,且随反应温度的升高而减少,木屑和玉米秆的气体产物中CO2含量高于稻壳和稻草;CO和CH4含量随反应温度的升高变化较小,原料种类对CH4含量影响较小,稻壳和稻草的气体产物中CO含量比木屑和玉米秆高。     

三氯氧磷法合成辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯

实验以三氯氧磷为磷酸化试剂合成了辛基酚聚氧乙烯醚磷酸酯,最佳合成条件为:n(POCl_3):n(OP-4)=1.2:1,酯化温度40～50℃,水解量10%,水解温度60℃,水解时间3～4 h。产物均为单双酯混合物,其中单酯质量分数大于87%,双酯质量分数约3%,酯化率大于90%。     

温度对二氧化碳腐蚀产物膜形貌特征的影响

在高温高压静态釜中对3种油、套管钢材N80、P110和J进行了CO₂腐蚀模拟试验.用扫描电子显微镜(SEM)对比分析了腐蚀产物膜的厚度和表面平均晶粒大小随着温度改变的规律.结果显示,3种材料所得到的腐蚀产物膜的纵向形貌为双层结构;其膜厚随着温度变化的最大值均在120℃处,N80和J两种钢的最小值在160℃处,而P110钢则在180℃处.3种材料成膜晶粒的尺度随着温度的变化都出现了一个峰值和一个低谷,峰值都在120℃,低谷所对应的温度却不相同.N80和J两种钢在160℃,而P110则在180℃处.虽然3种材料腐蚀产物膜的峰值或低谷存在明显差异,但每种材料膜厚的峰值或低谷所处的温度与晶粒大小的峰值或低谷所处的温度却是相同的.     

An upgraded bio-oil produced from sugarcane bagasse via the use of HZSM-5 zeolite catalyst

The pyrolysis upgrading of bio-oil from sugarcane bagasse (SB) using ZSM-5 zeolite catalyst was carried out in a fixed bed reactor to determine the effects of heating rate, temperature, and catalyst/biomass ratio on yield of bio-oil and their chemical compositions. Proximate analysis indicated that SB has 13.2% moisture content. The ultimate analysis carried out established that the percentage of carbon content is higher (48.2%) than oxygen content (44%) while the fibre content analysis showed 26.4% lignin, 33.3% cellulose, 30.1% hemicellulose. The heating rate, temperature and catalyst/biomass ratio were varied in the range of 10–50 °C/min, 400–600 °C and 0.05–0.25 respectively. The non-catalytic pyrolysis gave the maximum percentage yield (45.67 wt%) of bio-oil at a pyrolysis temperature of 600 °C, heating rate of 50 °C/min, sweeping gas flow rate of 40 mL/min and the catalytic pyrolysis gave 40.83 wt% of bio-oil at the same conditions. The FT-IR spectra showed that the non-catalytic bio-oil is dominated by oxygenated compounds (acids, ketones, aldehydes, alcohols), while the catalytic bio-oil had preponderances of desirable compounds (alkanes, alkenes, aromatics, phenols). The chemical composition of the bio-oils was analyzed using GC–MS, which revealed that the quality of the bio-oil has been improved using HZSM-5 catalyzed pyrolysis.     

新疆北部石炭系高演化烃源岩加氢催化裂解实验

针对新疆北部石炭系高演化烃源岩常规索氏抽提物含量低的特点,开展加氢催化裂解实验,对比分析两者的生物标志化合物特征,提高烃源岩的沉积背景及母源特征研究的可靠度。结果显示应用氢解产物的正构烷烃和甾烷化合物指示母质来源效果更好。浅部泥岩的正构烷烃呈nC₁₈和nC_22-24的双峰型分布,表明远洋水生浮游动物的贡献大,而深部泥岩呈主峰碳为nC₁₈-nC₂₄的单峰型分布,指示以低等菌藻类水生生物贡献为主;抽提物中C₂₇和C₂₉规则甾烷含量相当,指示混合母质来源,而氢解产物中规则甾烷以C₂₉为主,明确指示单一的母质来源。此外,氢解产物中含有更加丰富的βα-莫烷及ββ-升藿烷系列化合物,丰富了烃源岩的母质信息。研究明确石炭系烃源岩发育于较还原的沉积环境,优质烃源岩主要分布在下段,以菌藻类等单一的水生生物为有机母质来源,具备良好的生烃的背景及物质基础。实验也进一步证实氢解实验能够获取更多的生物标志物信息,对常规抽提方法是一种有益的补充。      

抗温环保纳米纤维素降滤失剂的研制及特性

纤维素等天然高分子改性材料已大规模应用于钻井液中,但常规改性方法对其抗温性能进一步提升空间有限,抗温普遍低于150℃。借鉴纳米纤维素尺寸小、比表面积大、刚度强、表面活性强等优异特性,采用硫酸水解精制棉的方法制备了一种纳米纤维素晶体,进而采用氯乙酸对纳米纤维素表面功能化改性,制备了一种纳米纤维素降滤失剂CNCFL-1。采用取代度测试、红外光谱分析、透射电镜扫描对产物进行了表征。通过粒度及Zeta电位、流变性、抗温降滤失性、环保性测试,评价了其综合性能,探讨了其作用机理。结果表明,CNCFL-1表面富含羟基、羧基、磺酸基等极性集团,取代度高1.25,pH值在3~13内,Zeta电位绝对值均大于30 mV,分散稳定性好,粒径在50~80 nm左右,EC₅₀值为31 600 mg/L,无毒,环保性能好。CNCFL-1可通过吸附、增黏、微纳米致密封堵等作用发挥优异的抗高温降滤失性能,加量仅为1%时,即能使4%盐水基浆160℃热滚16 h后的滤失量降低66.92%,性能优于聚阴离子纤维素PAC-LV和羧甲基纤维素钠CMC-LV。      

Direct conversion of an agricultural solid waste to hydrocarbon gases via the pyrolysis technique

The increased awareness toward the global warming and the environmental pollution problems has stimulated the utilization of the alternative energy sources since they can positively take part in minimizing such problems. Among these sources, biomass based solid wastes is counted as one of the most promising in the field of energy production. Thus, the current research work focuses on the conversion of rice straw (a biomass-based solid waste) into hydrocarbon gases in general and methane (main constituent of natural gas) in particular. The reduction of the operational temperature and the elevated rate of solid-to-gas conversion are newly presented approaches in this research. Specifically, the used operating temperature, in this study, had been 250?°C while the well-known temperature range for slow pyrolysis is 380–550?°C. Another approach is represented in this work via the orientation of the obtained biogas to become mainly hydrocarbon gases instead of CO, CO₂ and CH₄ mixture, as the common for such pyrolysis processes. The attained high rate of solid-to-gas conversion (80%) while at low temperature is also a new approach of this study since such high rate is just possible in the flash pyrolysis (750–900?°C). The increased conversion rate was achieved via reducing the particles size of the used solid-biomass to a nano-sized range.