重质有机资源热解的自由基化学

第1章 绪论 001 1.1 重质有机资源的种类与人类社会发展 001 1.2 重质有机资源转化简史 002 1.3 自由基研究简史 005 1.4 重质有机资源热解对我国可持续发展的作用 007 参考文献 007 第2章 自由基及ESR 表征 009 2.1 引言 009 2.2 重质有机资源的自由基来源 010 2.3 ESR 谱图的峰面积与自由基浓度 012 2.4 ESR 谱图的峰位置 015 2.5 ESR 谱图的峰形状 017 2.5.1 线宽 017 2.5.2 线型 018 参考文献 020 第3章 煤热解及自由基反应 022 3.1 引言 022 3.2 煤热解技术 025 3.2.1 依据热解温度分类的热解技术 025 3.2.2 依据升温速率分类的热解技术 026 3.2.3 依据反应器类型和加热方式分类的热解技术 026 3.3 不同煤阶煤的热解反应 034 3.3.1 煤的键合结构 034 3.3.2 不同煤阶煤热解过程中的断键历程 038 3.3.3 不同煤阶煤热解过程中的热效应 040 3.4 不同反应器中煤热解反应历程的传递过程分析 045 3.5 测定煤热解初始挥发物的真空密闭反应器 051 3.6 煤热解过程中的挥发物反应 054 3.7 煤热解过程中的自由基反应 059 3.7.1 煤热解过程中焦的自由基信息 060 3.7.2 煤热解焦油的自由基信息 064 3.7.3 煤热解挥发物的反应及自由基行为 067 3.7.4 煤热解焦油的反应及自由基行为 069 3.8 煤模型化合物热解中间产物（自由基）的原位检测和理论计算 073 参考文献 080 第4章 煤直接液化及自由基反应 083 4.1 引言 083 4.2 煤直接液化工艺 084 4.2.1 供氢溶剂法工艺 084 4.2.2 催化两段液化工艺 085 4.2.3 HTI 工艺和神华工艺 086 4.3 煤直接液化工艺的化学基础 088 4.3.1 两段液化工艺的化学基础 089 4.3.2 神华两段液化工艺的加氢反应分析 090 4.4 煤直接液化过程中的ESR 自由基信息 092 4.4.1 溶剂萃取煤过程中的ESR 自由基信息 092 4.4.2 原位ESR 自由基检测及反应机理分析 095 4.5 煤直接液化过程中的活性自由基与ESR 自由基的关系 096 4.5.1 活性自由基的测定 096 4.5.2 活性自由基的生成特征与煤种的关系 098 4.5.3 煤在不同溶剂中液化的自由基浓度变化 101 4.6 煤直接液化催化剂的作用 104 4.6.1 煤在不同催化剂条件下液化的稳定自由基浓度变化 105 4.6.2 用供氢溶剂脱氢评价煤直接液化催化剂的方法 106 4.7 煤直接液化供氢溶剂评价 109 4.7.1 用煤模型物反应评价供氢溶剂的方法 110 4.7.2 用供氢动力学评价供氢溶剂的方法 112 4.7.3 供氢溶剂的起始供氢温度和 供氢量 114 4.7.4 煤液化过程 氢溶剂的供氢效率分析 116 参考文献 121 第5章 生物质热解及自由基反应 123 5.1 引言 123 5.2 生物质的组成和结构 123 5.3 生物质的热解反应 127 5.3.1 生物质热解过程中挥发产物的释放规律 129 5.3.2 生物质热解过程中挥发物的反应 130 5.4 生物质热解焦的结构和自由基信息 133 5.4.1 生物质热解焦的结构演化和自由基特征 133 5.4.2 生物质热解焦的自由基类别 142 5.4.3 利用焦的自由基位制备单原子催化剂的方法 145 5.5 生物质热解挥发物的反应及自由基特征 146 5.5.1 烟草热解模型挥发物的反应及自由基特征 146 5.5.2 木质素热解挥发物的反应及自由基特征 149 5.5.3 生物质热解焦油的反应及自由基特征 150 5.6 生物质在供氢溶剂中的反应及活性自由基 155 5.6.1 生物质组分在二氢菲中热解的断键动力学 155 5.6.2 木质素在供氢溶剂中反应的产物分布 158 参考文献 161 第6章 油页岩热解及自由基反应 163 6.1 引言 163 6.2 油页岩的宏观组成及加工技术 163 6.2.1 油页岩有机质的组成 164 6.2.2 油页岩有机质的键合结构 170 6.3 油页岩有机质热解及产物的自由基信息 172 6.3.1 油页岩有机质热解的挥发物反应和共价键断裂 172 6.3.2 油页岩有机质及其在热解过程中的ESR 自由基信息 174 6.4 油页岩有机质在供氢溶剂中热解的自由基反应 178 6.4.1 油页岩有机质热解的断键动力学 178 6.4.2 油页岩有机质热解的活性自由基与ESR 自由基的关系 181 参考文献 184 第7章 重质油热解及自由基反应 186 7.1 引言 186 7.2 重质油的结构与反应 187 7.2.1 重质油的胶体结构 187 7.2.2 重质油的反应 188 7.2.3 重质油反应中的结焦 191 7.3 重质油及其热解过程中的自由基信息 192 7.3.1 重质油中的自由基信息 193 7.3.2 重质油热解过程中的ESR 自由基信息 197 7.3.3 重质油组分在热解过程中的相互作用及ESR 自由基浓度 203 7.3.4 重质油热解焦的性质演化及ESR 自由基信息 207 7.4 重质油热解过程中的自由基诱导作用 213 7.4.1 外加自由基引发剂的诱导热解作用 214 7.4.2 原料自身热解生成自由基的诱导热解作用 219 7.5 重质油催化加氢反应中的自由基信息 223 7.5.1 重质油催化加氢中的结焦 224 7.5.2 溶剂的供氢作用及自由基信息 225 7.5.3 重质油加氢催化剂上的结焦及自由基分析 228 参考文献 232 第8章 硫的转化与迁移过程中的自由基反应 234 8.1 引言 234 8.2 重质有机资源中的硫形态及其在热解过程中的硫迁移 234 8.2.1 煤中的硫形态 234 8.2.2 煤热解过程中硫的迁移 235 8.3 硫迁移过程中的自由基反应 240 8.3.1 模型含硫有机物热解的自由基反应 240 8.3.2 无机矿物对有机硫热解过程中硫迁移的影响 244 参考文献 245 第9章 共热解及自由基反应 247 9.1 引言 247 9.2 煤和其它有机资源共热解及ESR 自由基信息 247 9.2.1 煤和高密度聚乙烯共热解 248 9.2.2 煤和生物质共热解 250 9.3 不同煤的共热解 255 9.4 共热解机理研究 259 9.4.1 不同固体混合层中的挥发物反应 259 9.4.2 不同固体挥发物的反应 263 9.5 串联热解过程中挥发物及自由基反应 267 9.5.1 甲烷部分催化氧化串联煤热解的反应 267 9.5.2 低碳烃CO2 重整串联煤热解的反应 268 9.5.3 低碳烃水蒸气重整串联煤热解的反应 270 9.5.4 甲烷芳构化串联煤热解的反应 272 9.5.5 CH4/CO2 低温等离子体活化串联煤热解的反应 273 9.6 串联热解挥发物的再反应 274 参考文献 277 0章 基于自由基反应的热解过程模拟 279 10.1 引言 279 10.2 重质有机资源热解过程的模拟研究 280 10.2.1 简单幂级数动力学模型 281 10.2.2 分布活化能模型 282 10.2.3 集总反应网络模型 282 10.2.4 复杂反应网络模型 283 10.3 热解过程的ReaxFF-MD 模型 285 10.3.1 ReaxFF-MD 模型的基本原理 285 10.3.2 ReaxFF-MD 模型的发展和应用 286 10.4 热解过程的玻尔兹曼-蒙特卡洛-渗透模型 301 10.4.1 玻尔兹曼-蒙特卡洛-渗透模型的基本原理 301 10.4.2 玻尔兹曼-蒙特卡洛-渗透模型的发展和应用 305 参考文献 312 索引 315