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第1章 生物质资源及应用现状1

1.1 生物质种类与分布1

1.1.1 生物质种类1

1.1.2 全球的生物质资源分布2

1.1.3 中国的生物质资源分布4

1.2 生物质的主要有机组分7

1.2.1 纤维素8

1.2.2 半纤维素9

1.2.3 木质素10

1.2.4 木质素-碳水化合物复合体12

1.3 生物质主要有机组分的分离方法13

1.3.1 纤维素的分离13

1.3.2 半纤维素的分离14

1.3.3 木质素的分离14

1.4 生物质的转化与利用技术16

1.4.1 燃烧发电技术16

1.4.2 生物质气化技术17

1.4.3 生物质热解技术18

1.4.4 生物质碳化技术19

1.4.5 生物质制备燃料乙醇技术20

1.4.6 生物质厌氧发酵技术21

1.5 生物质选择性热解制备液体燃料与化学品21

参考文献22

第2章 生物质多糖类组分热解机理研究27

2.1 模型化合物甘油醛的热解机理27

2.1.1 甘油醛慢速热解机理28

2.1.2 甘油醛快速热解机理31

2.1.3 甘油醛热解主反应和二次反应32

2.2 纤维素的热解机理34

2.2.1 纤维素慢速热解机理35

2.2.2 纤维素快速热解机理42

2.3 半纤维素的热解机理47

2.3.1 半纤维素慢速热解机理48

2.3.2 半纤维素快速热解机理53

2.4 多糖类热解量子化学模拟56

2.4.1 量子化学和密度泛函理论介绍56

2.4.2 甘油醛热解过程量子解析58

2.4.3 多糖类物质热解途径的量子解析64

参考文献66

第3章 木质素的热解机理69

3.1 木质素的结构分析69

3.1.1 木质素的元素分布70

3.1.2 木质素的傅里叶变换红外光谱分析70

3.1.3 木质素的二维核磁72

3.2 木质素慢速热解机理74

3.2.1 TG-DTG74

3.2.2 挥发分产物析出分析77

3.2.3 木质素热解动力学模型82

3.3 木质素快速热解机理85

3.3.1 温度对木质素快速热解的影响92

3.3.2 不同生物质来源木质素的快速热解93

3.3.3 不同分离方法木质素的快速热解94

3.3.4 反应途径解析94

参考文献101

第4章 生物质热解过程主要组分间的相互作用104

4.1 简单混合组分间的相互作用106

4.1.1 纤维素-木质素相互作用106

4.1.2 纤维素-半纤维素相互作用113

4.1.3 半纤维素-木质素相互作用115

4.2 压片混合组分间的相互作用117

4.3 自然混合组分间的相互作用119

4.3.1 样品准备119

4.3.2 纤维素-半纤维素（综纤维素）121

4.3.3 纤维素-木质素123

4.4 相互作用机理125

4.5 相互作用研究的挑战128

参考文献130

第5章 生物质快速热解制备生物油132

5.1 生物质快速热解机理132

5.2 生物质预处理136

5.2.1 干燥136

5.2.2 粉碎137

5.2.3 成型138

5.2.4 脱灰139

5.2.5 烘焙139

5.3 生物质制备生物油影响因素142

5.3.1 生物质物性的影响142

5.3.2 反应条件的影响144

5.4 生物质热解制油反应器147

5.4.1 鼓泡流化床反应器147

5.4.2 循环流化床和传输床反应器148

5.4.3 旋转锥反应器149

5.4.4 螺旋反应器149

5.4.5 烧蚀涡流反应器150

5.4.6 真空热解反应器150

5.4.7 内循环串行流化床反应器151

5.4.8 下行床反应器155

5.4.9 生物质热解反应器前沿动态157

5.5 生物油理化性质及其应用158

5.5.1 物理性质159

5.5.2 化学性质162

5.5.3 生物油的应用163

参考文献164

第6章 生物油品质提升166

6.1 生物油品质传统提升方法166

6.1.1 物理分离166

6.1.2 乳化170

6.1.3 催化酯化171

6.1.4 催化加氢172

6.1.5 催化热解174

6.1.6 其他提质方法175

6.2 生物油选择性加氢-沸石催化176

6.2.2 生物油选择性加氢-沸石催化制备烃类化学品工艺流程177

6.2.2 原料和催化剂177

6.2.3 实验装置与方法179

6.2.4 选择性催化加氢结果分析181

6.2.5 加氢产物的沸石催化转化184

6.2.6 反应条件对低温加氢-高温加氢-沸石催化生物油的影响186

6.2.7 水相生物油选择性加氢-沸石催化工艺的经济性分析190

6.3 千吨级生物油提质制备含氧液体燃料示范192

6.3.1 示范装置工艺路线192

6.3.2 系统物料衡算192

参考文献196

第7章 生物质催化热解200

7.1 生物质催化热解途径200

7.2 催化热解物料和反应装置201

7.2.1 物料201

7.2.2 催化剂201

7.2.3 实验装置和方法202

7.3 不同催化剂下生物质热解205

7.3.1 不同催化剂对产物产率分布的影响205

7.3.2 催化剂和生物质比例对产物分布的影响207

7.3.3 生物质在连续进料流化床中催化热解211

7.4 生物质进行沸石催化转化的本质因素——有效氢碳比215

7.4.1 有效氢碳比作用场所——沸石催化剂216

7.4.2 不同有效氢碳比生物质原料的转化途径216

7.4.3 不同有效氢碳比原料催化转化结果分析217

7.5 生物质和高有效氢碳比原料共催化热解227

7.5.1 共催化热解中碳和氢的转移特性228

7.5.2 生物质和甲醇共催化转化231

7.5.3 生物质和不同醇类共催化热解比较234

7.5.4 生物质和不同废塑料共催化热解比较236

7.5.5 生物质和废弃油脂共催化热解237

参考文献241

第8章 生物质催化热解中催化剂积碳行为及其调控方法243

8.1 生物质热解衍生物催化转化中积碳的理化特性表征243

8.1.1 生物质热解衍生物催化特性对比实验243

8.1.2 典型生物质热解衍生物催化热解过程中积碳行为表征246

8.1.3 沸石催化剂的催化机理及失活机理250

8.2 生物质模型化合物催化热解积碳动力学252

8.2.1 呋喃催化转化积碳本征动力学252

8.2.2 呋喃催化转化中活性积碳与惰性积碳的区分255

8.2.3 程序升温条件下呋喃催化热解催化剂积碳研究257

8.3 催化剂改性——金属负载259

8.4 催化剂改性——化学液相沉积法260

8.4.2 改性催化剂的制备261

8.4.2 催化剂表征261

8.4.3 改性剂浓度对催化剂催化性能的影响264

8.4.4 CLD处理温度对改性催化剂催化性能的影响264

8.4.5 CLD反应时间对改性催化剂催化性能的影响264

8.4.6 不同改性剂对改性催化剂催化性能的影响267

8.5 催化剂改性——化学脱铝方法268

8.5.1 改性催化剂的制备268

8.5.2 催化剂表征268

8.5.3 不同的酸对改性催化剂催化性能的影响271

8.5.4 不同氢离子浓度对改性催化剂催化性能的影响272

8.5.5 不同的脱铝时间对改性催化剂催化性能的影响273

8.5.6 不同的脱铝温度对改性催化剂催化性能的影响274

8.5.7 CLD与酸处理法改性ZSM-5催化剂对比实验研究275

参考文献276