煤与生物质共热解过程中的交互作用及机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21878044
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0815.能源化工
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Co-pyrolysis of coal and biomass is one of the clean and effective utilization routes of coal and biomass. However, the information lack of initial in-situ pyrolysis products (tar plus gases) and insufficient understanding on the interaction mechanism during the co-pyrolysis process restrict their industrial application. To detect and analyze the initial pyrolysis products, in this project, a self-designed novel in-situ pyrolysis time-of-flight mass spectrometry coupled with electron impact/vacuum ultraviolet photoionization (Py-EI/VUVPI-TOFMS) is employed to systematically investigate the co-pyrolysis characteristics of coal and biomass. The kinds and contents of the initial pyrolysis products from the individual pyrolysis or co-pyrolysis of low-rank with different biomass, the constituents of biomass (cellulose, hemicellulose and lignin) and model compounds are studied and the effects of co-pyrolysis conditions on the formation of the initial volatiles are examined. By this way, we can acquire the production behaviors of the initial pyrolysis products and co-pyrolysis characteristics. Through the control of the secondary reaction of the initial pyrolysis products and the combination of the stable pyrolysis products obtained on the fixed-bed reactor with the initial co-pyrolysis products from the Py-EI/VUVPI-TOFMS, the formation and evolution processes of the initial products and their interaction mechanism during the co-pyrolysis of coal and biomass are obtained. The prospective results of this project will provide a novel method to analyze and detect the in-situ initial pyrolysis products of co-pyrolysis of coal and biomass, and give a guide to regulate the pyrolysis products distribution as well as the control of the co-pyrolysis process, which is helpful for industrial co-utilization of coal and biomass.
煤与生物质共热解是实现两者清洁高效利用的重要途径之一。本项目针对目前共热解过程交互作用机制认识不足的现状,从分析认识热解初级产物(气体和焦油)入手,利用自行设计建立的新型原位热解-电子轰击/真空紫外单光子双电离与飞行时间质谱,系统研究中低阶煤与生物质、生物质主要组分及模型化合物的单独热解、共热解过程初级产物种类和含量的变化规律,考察不同共热解过程参数对热解挥发物的影响,获得热解过程初级产物的逸出行为和共热解特性;通过对热解初级产物的二次反应调控并结合固定床热解稳态产物分析,认识共热解过程中初级产物的演化规律,获得煤与生物质共热解过程中的交互作用及机制。该项目的开展,不仅提供了一种原位分析煤与生物质共热解初级产物的方法,也为煤与生物质共利用过程调控产物分布和过程控制提供理论基础,推动煤和生物质共利用技术的发展。

结项摘要

针对煤与生物质共热解过程交互作用机制认识不足问题,利用建立的新型原位热解-真空紫外单光子/电子轰击双电离与飞行时间质谱(Py-VUVPI/EI-TOFMS)研究煤、生物质及其基本组分(纤维素、半纤维素和木质素)单独热解及共热解初级产物产生行为和交互作用,揭示了木质素及煤热解过程初级产物的逸出特征和二次演化行为及共热解过程中的交互作用。利用红外快速加热固定床反应器获得过程参数和原料中碱/碱土金属(AAEM)对共热解影响规律,阐述了共热解过程的作用规律和交互机制。.热重结果显示,共热解存在协同作用,但协同效应与生物质和煤种类有关。建立的Py-EI/VUVPI-TOFMS可实现热解初级产物及活性自由基的原位检测。柏木热解初级挥发物在石英砂作用下发生二次反应,愈创木酚类物质发生脱甲基、脱甲氧基或缩聚反应等,而脂肪类自由基经历重组、环化等反应生成呋喃类物质,揭示了木质素随热解温度发生R-O-R醚键断裂、愈创木酚类物质脱甲基/脱甲氧基、脱羟基重组反应及缩聚生成大分子芳香自由基机理。生物质各组分共热解过程发生交互作用,其中木质素的存在促使大分子多环物质生成,而木聚糖与纤维素共热解则促进长链脂肪类、呋喃类物质及含脂肪类自由基半焦生成。淖毛湖煤热解初级挥发物在石英砂作用下发生C-C键断裂、环化、缩聚反应等。共热解初级热解产物的种类较单独热解变化较小,但部分物质含量变化证实共热解过程的交互作用。.过程参数(升温速率、热解温度、混合比例和混合方式)和原料中固有AAEM显著影响煤与生物质共热解交互作用。与机械混合相比,煤/生物质分层放置为热解挥发物间交互作用提供有效反应空间,生物质热解生成的富氢组分发挥供氢作用,提高共热解焦油产率和焦油中3-4环芳香化合物含量。共热解过程促进柏木热解生成的小分子自由基与淖毛湖煤热解生成的双环芳香化合物交互作用。淖毛湖煤和柏木中固有AAEM脱除进一步提升共热解过程的交互作用,提高焦油产率和焦油中单环和双环芳香化合物含量增加。这为生物质/煤共热解协同作用发挥、产物的有效调控及反应器设计等提供重要的理论指导。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
Enhanced production of light tar from integrated process of in-situ catalytic upgrading lignite tar and methane dry reforming over Ni/mesoporous Y
Ni/介孔Y原位催化提质褐煤焦油和甲烷干重整一体化工艺提高轻质焦油产量
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2020.118533
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Baoyong Wei;He Yang;Haoquan Hu;Dechao Wang;Lijun Jin
  • 通讯作者:
    Lijun Jin
CO2强化水洗对生物炭脱灰影响及作用机理研究
  • DOI:
    10.1016/s1872-5813(22)60059-8
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    燃料化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张硕;班延鹏;闻育新;朱家龙;王一鸣;胡浩权;靳立军
  • 通讯作者:
    靳立军
Fast pyrolysis behaviors of cedar in an infrared-heated fixed-bed reactor
红外加热固定床反应器中雪松的快速热解行为
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2019.121739
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Jialong Zhu;Lijun Jin;Jiangang Li;Zhenxing Bao;Yang Li;Haoquan Hu
  • 通讯作者:
    Haoquan Hu
Novel detection of primary and secondary volatiles from cedar pyrolysis using in-situ pyrolysis double ionization time-of-flight mass spectrometry
使用原位热解双电离飞行时间质谱法检测雪松热解中的初级和次级挥发物
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2021.116545
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Zhu Jialong;Xu Ji;Hu Haoquan;Wang Xianglin;Zhou Yang;Jin Lijun
  • 通讯作者:
    Jin Lijun
ZIF-derived hierarchical pore carbons as high-performance catalyst for methane decomposition
ZIF衍生的分级孔碳作为甲烷分解的高性能催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.joei.2021.11.015
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Journal of the Energy Institute
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Shun Zhao;Yun Zhang;Yunfei Wu;Lijun Zhang;Haoquan Hu;Lijun Jin
  • 通讯作者:
    Lijun Jin

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其他文献

催化剂对神华煤直接液化的影响规律
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国科学论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李显;靳立军;胡树勋;胡浩权
  • 通讯作者:
    胡浩权
甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靳立军;李扬;胡浩权
  • 通讯作者:
    胡浩权
Effect of kaolinites modified with Zr and transition metals on the pyrolysis behaviors of low-rank coal and its model compound
Zr和过渡金属改性高岭土对低阶煤及其模型化合物热解行为的影响
  • DOI:
    10.1016/j.joei.2020.11.009
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Journal of the Energy Institute
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    钟梅;邹达;胥月兵;靳立军;潘岳
  • 通讯作者:
    潘岳
Al/Ce和Al/Zr共掺杂Fe_2O_3催化剂用于煤焦油蒸汽催化裂解提质(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    燃料化学学报
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  • 作者:
    王婷婷;李扬;靳立军;王德超;姚德猛;胡浩权
  • 通讯作者:
    胡浩权
MnO_x改性活性炭用于模拟烟气中Hg~0的脱除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李向阳;李扬;靳立军;杨赫;王德超;胡浩权
  • 通讯作者:
    胡浩权

其他文献

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靳立军的其他基金

煤与废轮胎共热解过程的交互作用规律和作用机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
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    面上项目
煤与废轮胎共热解过程的交互作用规律和作用机制
  • 批准号:
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    2021
  • 资助金额:
    60.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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    2015
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    55.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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