林产化学工艺学
林产化学工艺学
少于1000 人选课
更新日期:2025/05/13
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
林产化学工艺学是一门以理论与实践相结合的专业课。课堂讲授主要介绍栲胶生产工艺学、天然树脂生产工艺学及植源生物质热解工艺学三部分内容。主要讲述林产化工产品的化学组成、性质,生产方法及原理、生产工艺流程及工艺要求、工艺条件、影响因素及设备、产品质量标准及用途等。讲述这门课的目的是使学生掌握林产原料加工过程的基本原理和特点,了解林产化工方面的新成果、新进展。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
栲胶的组成和基本性质
登录后可预览视频
单宁
单宁的分类
谭文英
水解类单宁
谭文英
缩合类单宁
谭文英
非单宁、不溶物
谭文英
栲胶的理化性质
栲胶的物理性质
谭文英
栲胶水溶液的胶体性质
谭文英
栲胶的化学性质
谭文英
栲 胶 原 料
栲胶生产对原料的要求
谭文英
栲胶原料资源
谭文英
栲胶原料的采集及分级
谭文英
栲胶原料贮存
谭文英
栲胶生产工艺过程
备料
备料工艺流程
谭文英
原料的粉碎
谭文英
原料的筛选和净化
谭文英
原料的装卸、输送和计量
谭文英
栲胶原料的浸提
浸提工艺流程
谭文英
浸提基本原理和浸提方法
谭文英
浸提设备
谭文英
浸提的工艺要求及影响因素
谭文英
浸提的影响因素及工艺条件
谭文英
浸提液的蒸发
蒸发工艺流程
谭文英
蒸发原理
谭文英
蒸发设备
谭文英
蒸发的工艺要求、工艺条件
谭文英
蒸发的防垢除垢
谭文英
浓胶的喷雾干燥
喷雾干燥工艺流程
谭文英
喷雾干燥原理(上)
谭文英
喷雾干燥原理(下)
谭文英
喷雾干燥设备
谭文英
喷雾干燥的工艺要求、工艺条件及其分析
谭文英
半成品的处理和栲胶质量要求
半成品处理
谭文英
栲胶和单宁酸的质量
谭文英
栲胶和单宁酸的用途
谭文英
松脂化学基础
松脂的组成与性质
谭文英
松节油的组成与性质
松节油的组成
谭文英
松节油的性质
谭文英
松香的组成与性质
松香的组成
谭文英
松香的物理性质
谭文英
松香的化学性质
谭文英
生产松香、松节油的原料
采脂的树种与分布情况
谭文英
松树树脂道的结构及松脂的形成和分泌
谭文英
松脂采集工艺
谭文英
松脂的分级标准与储运
谭文英
松脂加工
松脂加工工艺流程的选择
谭文英
水蒸汽法松脂加工
松脂在工厂中的贮存与输送
谭文英
松脂的熔解
谭文英
熔解脂液的净制
谭文英
松脂水蒸汽蒸馏的基本原理
谭文英
净制脂液的蒸馏
谭文英
产品的包装与贮存
谭文英
松香、松节油产品质量标准及影响产品质量的因素
谭文英
松香、松节油的用途
谭文英
植源生物质发展现状
研究意义和原料概况
马艳丽
生物质的主要有机组分
马艳丽
林木生物质燃料化学
林木生物质元素成分
马艳丽
林木生物质工业分析
马艳丽
林木生物质热值及其分析
马艳丽
面临机遇与挑战
马艳丽
植源生物质组分热解原理
模型化合物热解机理
甘油醛慢速热解机理
马艳丽
甘油醛快速热解机理
马艳丽
纤维素的热解机理
纤维素慢速热解机理
马艳丽
纤维素快速热解机理
马艳丽
半纤维素的热解机理
马艳丽
木质素的热解机理
木质素慢速热解机理
马艳丽
木质素快速热解机理
马艳丽
植源生物质热解气化
气化工艺
马艳丽
主要气化设备
马艳丽
生物质燃气
马艳丽
植源生物质热解液化
快速热解机理
马艳丽
快速热解工艺及影响因素
快速热解工艺
马艳丽
快速热解制备生物油的影响因素
马艳丽
快速热解的反应器
马艳丽
生物油的理化性质及其应用
生物油物理性质
马艳丽
生物油化学性质及其应用
马艳丽
  • 第一章栲胶的组成和基本性质

    栲胶是复杂的混合物,根据实用上的需要,把栲胶成分粗略地分为单宁、非单宁、不溶物和水。单宁和非单宁均溶于水,二者合称为可溶物。可溶物与不溶物一起合称为总固物 。
        事实上单宁与非单宁之间、可溶物与不溶物之间,并没有严格的界限。因此对栲胶的分析检验,需采用公认的分析方法,在规定的操作条件下进行,才能得到比较可靠的,一致的结果。
    富含单宁的树皮、果壳和虫瘿等是重要的植物原料,用来生产栲胶,常以原料命名,如黑荆树栲胶、毛杨梅栲胶、落叶松栲胶等。

  • 1.1单宁

    单宁,是tannins的译音,即植物单宁(vegetable tannins),又名鞣质或植物鞣质,是含于植物体内的能将生皮鞣制成皮革的多元酚衍生物。
    天然的植物单宁一般为有色的非晶形固体,溶于水,也部分地溶于丙酮、乙酸乙酯、甲醇,乙醇等有机溶剂,不溶于乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、苯等溶剂.水溶液呈酸性.味苦涩、有收敛性.在碱性溶液内易氧化而颜色变深.与明胶、生物碱产生沉淀,遇三价铁离子呈有色(蓝或绿色)反应。

  • 1.2非单宁、不溶物

    用水浸提植物鞣料时.与单宁一起溶解于水的,但不具有鞣革能力的物质统称为非单宁。
    单宁与非单宁多元酚之间并没有严格的界限。一些低聚合度的黄烷醇或低分子量的没食子酰酯,也具有不完全的鞣性,被称为半单宁,能被皮粉吸收但不被二乙基苯胺吸收。
    不溶物是在常温下不溶于水的物质,即浓度为含单宁4±0.5克/升的栲胶水溶液在温度20±2℃时不能通过高岭土—滤纸过滤层的物质。

  • 1.3栲胶的理化性质

    栲胶的物理性质比重、溶解度、粘度、比热、沸点升高、热传导系数、表面张力。
    栲胶的水溶液具有半胶体溶液的性质——既有胶体溶液的性质,又有真溶液的性质。
    栲胶的化学性质包括水解、降解 、缩合、氧化、蛋白质反应、甲醛反应、金属反应、胺反应、亚硫酸盐反应、碱熔、热解、陈化变质。

  • 第二章栲 胶 原 料

    富含单宁,能满足栲胶生产的要求,用以加工制成的栲胶可供皮革工业鞣制各种重革或轻革,或可供其它工业部门使用的植物性原料,如树皮,果实,果壳,木材,根或叶等,都称做栲胶原料。
    原料的质量、数量、分布情况、采集情况对栲胶生产的正常进行及产品质量往往有着决定性的影响,栲胶原料是栲胶工业发展的重要保证,应当给予足够的重视。

  • 2.1栲胶生产对原料的要求

    据统计,我国含单宁植物约有300种,但能够用做栲胶生产的原料却是有限的,其中可利用来做栲胶原料的有20多种,因为栲胶原料必须满足栲胶生产对原料的要求:
    一、 料中有一定的单宁含量和较好的纯度
    二、 制成的栲胶应有较好的鞣革性能,或能和其他品种栲胶在制革上搭配使用,或能用于其它工业部门
    三、 原料的资源要丰富、生长迅速,能够有足够的数量满足生产需要。
    四、 原料应集中、稳定,最好是形成生产的基地林
    这样便于专门管理,专门采集,保管方便,运输便利,可保证原料成本低,质量高。

  • 2.2栲胶原料资源

    自然界除了少数植物外,几乎所有的植物都含有单宁,并且从其单宁含量及所含单宁质量来看,是有某种规律的。
    从植物的种类来说:低等植物如苔藓、藻类、地衣等不含或含有极少的单宁,在蕨类植物中,已知有些含单宁比较丰富,种子植物含单宁丰富。
    从植物生长区域来看:寒带植物含单宁要比温带租热带植物少,例如生长在寒带地区的针叶树皮单宁含量一般10%左右,而生长在热带地区的针叶树皮单宁含量为20%左右。
    从单宁在植物本身的分布情况来看:主要是分布在树皮中,其次是根皮、叶、果实壳,而木材中除坚木等少数木材外,一般含单宁都很少。

  • 2.3栲胶原料的采集及分级

    树皮原料的采集树皮采集主要有两种方法,手工剥皮和机械剥皮,而果壳类原料采集大多采用人工方法。
    经过各种采集方式而得到的栲胶原料,由于生长地不同,采集时间上的差异等因素都会影响栲胶原料的质量,为了保证栲胶产品质量和便于贮存保管,必须把栲胶原料进行分级,分级的依据,主要是按照原料的外观、单宁含量、纯度等指标而进行,也有按照处理方式不同而分级。

  • 2.4栲胶原料贮存

    原料的质量是影响栲胶产量和质量的先决条件。新鲜原料比陈料含抽出物多,颜色浅,用它生产栲胶产量高,质量好,鞣革性能也好,所以应当尽量使用新鲜原料,避免使用陈料。
    但是由于原料生产带有季节性,所以南方冬天进厂树皮量很少,而北方落叶松树皮生产与木材采伐季节有关,冬天是木材和树皮生产的黄金季节,所以生产上经常使用新鲜原料实际上是办不到的,使用陈料是不可避免的。

  • 第三章栲胶生产工艺过程

    栲胶生产工艺过程有原料粉碎、筛选和输送,单宁的浸提,浸提液的蒸发,浓胶喷雾干燥等。本部分主要讲授内容有备料、栲胶原料的浸提、浸提液的蒸发和浓胶的喷雾干燥。

  • 3.1备料

    栲胶生产中的备料是指对进厂原料在浸提之前的一系列处理,包括原料的贮存、粉碎、筛分、净化、装卸、运输及计量等。
    备料的目的和任务是从原料的角度给浸提创造良好的条件,首先要贮备好足够的原料,避免和减少贮存中的变质和损失,保证连续不断地满足浸提生产的需要;其次是对原料进行初步加工,给浸提提供粉碎度合格的、净化了的原料,以提高浸提效率和产品质量。

  • 3.2栲胶原料的浸提

    本部分主要讲授内容是浸提工艺流程、浸提基本原理和浸提方法及浸提主要设备、浸提工艺要求、影响因素及工艺条件等。

  • 3.3浸提液的蒸发

    蒸发是将溶液加热至沸腾,使其中的溶剂部分汽化而除去,以提高溶液浓度。从浸提工段得到的浸提液浓度低,一般是2~6°Be,(总固物含量10%以下),通常采用多效真空蒸发,使溶液浓度达到35%~55%,以便喷雾干燥成粉状栲胶。
    国内主要使用三效顺流真空蒸发,国外使用四效错流真空蒸发。

  • 3.4浓胶的喷雾干燥

    浓胶浓度为30%~50%,常用喷雾干燥除去其中水分而成粉状栲胶,以满足制革等工业的需要。由于粉状栲胶的含水率低,不易发霉变质,贮存方便,易溶解,特别适于干法速鞣。
    喷雾干燥是用雾化器将溶液、悬浮液、膏状物料喷成雾滴分散于热气流中,使水分迅速蒸发而被气流带走,并获得粉状干燥产品的过程。

  • 第四章半成品的处理和栲胶质量要求

    半成品的处理是对浸提液、浓胶进行净化、脱色、增纯、改性等处理,以提高栲胶的质量或性能,如减少不溶物和沉淀物,提高溶解性,浅化颜色,提高单宁含量及纯度,改变其它性质,以适应不同方面的需要。
    栲胶质量对使用效果影响很大,皮革质量在很大程度上取决于栲胶好坏。根据制革的要求,栲胶生产的可能,制定了我国烤架质量标准(Ly1084-1091-93),对栲胶质量指标做了具体规定,如单宁、非单宁、不溶物、水分、沉淀、PH值、总色号等。这些指标基本上反应了制革对质量的要求,也是栲胶生产的重要依据。评价栲胶质量高低,不仅要看质量指标高低,而且更要看成革颜色、溶解性能、鞣制性能。
    单宁酸质量以五倍子(角倍、肚倍)为原料,用水浸提后,经蒸发、干燥制成工业单宁酸。为了保证其质量,制定了工业单宁酸国家标准(GB5308-85),其中具体规定了各级单宁酸质量标准:单宁酸含量、干燥失重、水不溶物、总颜色。
    随着科学技术的进步,栲胶和单宁酸的用途逐渐增多,栲胶除用于制革之外,还用于制胶黏剂、脱硫等。单宁酸除用于倍酸外,还用于食品、合成药物等。

  • 4.1半成品处理

    半成品的处理是对浸提液、浓胶进行净化、脱色、增纯、改性等处理,以提高栲胶的质量或性能,如减少不溶物和沉淀物,提高溶解性,浅化颜色,提高单宁含量及纯度,改变其它性质,以适应不同方面的需要。
    溶液的净化处理用以减少溶液中的不溶物和沉淀物,增加溶解性,也常常同时浅化了颜色,净化方法有物理净化法和化学净化法两种。
    物理净化法包括过滤澄清、冷却净化、凝结剂净化。化学净化法最常用的是亚硫酸盐法,具有显著的效果。

  • 4.2栲胶和单宁酸的质量

    各种栲胶依所含单宁的类别可分为凝缩类和水解类栲胶两类,并按所用的原料命名。在我国,棍合栲胶只指凝缩类原料与水解类合用制成的栲胶。
    栲胶质量对使用效果的影响很大,是栲胶生产中的首要问题.一些国家颁布的栲胶标准对质量做了具体的规定。我国从1963年起制定的栲胶国家标准,经过数次修订,对各品种等级的栲胶的质量指标做了具体的规定。但是,对于新的栲胶品种,仅有这些指标是不够的,还必须进行使用试验才能得到较正确的判断。

  • 4.3栲胶和单宁酸的用途

    随着科学技术的进步,栲胶和单宁酸的用途逐渐增多。栲胶除用于制革之外,还用于制胶粘剂、稀释剂、脱硫等。单宁酸除制倍酸外,还用于食品、印染、合成药物等。
    栲胶是制革工业不可少的化工材料,也是石油、建材、化工、冶金等工业部门重要的处理剂或添加剂。栲胶的主要用途如下:植物鞣剂、木工胶粘剂、泥浆稀释剂、气体脱硫剂。
    工业单宁酸的用途包括锗沉淀剂、合成纤维的固色剂、酒类澄清剂和除铁剂、制没食子酸。

  • 第五章松脂化学基础

    松脂的化学组成及其性质是松脂加工工艺的基础,也是产品松香和松节油进一步深加工的基础。我国生产的松节油,绝大部分是脂松节油,木松节油已不生产,硫酸盐松节油只在大的硫酸盐法制浆厂有少量生产。松脂加工制得的松香,其组成除与松脂原料有关外,还因松脂的贮存、运输、加工过程与方法不同而异。组成不同,其性质也随之有所变化。

  • 5.1松脂的组成与性质

    松脂静置时,树脂酸的结晶从松脂中析出下沉。上层常呈现一层黄色的液体,它是由液体萜烯和一些难于结晶的物质组成。上层液体中松节油含量可达50%,其他的物质主要是氧化树脂酸。
    松脂主要由固体的树脂酸和液体的萜烯类两部分组成。松脂中的主要组成为单萜烃、单萜醇、倍半萜烯烃、倍半萜烯醇、树脂酸、脂肪酸等。

  • 5.2松节油的组成与性质

    松节油是透明无色、具有芳香气味的液体,是一种优良溶剂,能与乙醚、乙醇、苯、二硫化碳、四氯化碳和汽油等互溶,不溶于水。易挥发,属二级易燃液体。
    松节油由各种萜烯混合物组成,因此其化学性质决定于萜烯能产生的各种反应。
    优级松节油中大部分是蒎烯,重级松节油长叶烯的含量较多,因此,本节阐述以蒎烯和长叶烯所能产生的反应为重点。

  • 5.3松香的组成与性质

    松香是一种复杂的混合物,来源不同组成亦各异。但主要组分是树脂酸,另外还有脂肪酸和非酸性物质(中性物质)。
    松香是一种透明而硬脆的固态物质,折断面似贝壳且有玻璃光泽,颜色由微黄至褐红色。松香溶于许多有机溶剂,但不溶于水,其主要组成是树脂酸。

  • 第六章生产松香、松节油的原料

    松树中含有的树脂(即松脂)是生产松香、松节油的原料。从化学组成看,松脂主要是固体树脂酸溶解在萜烯类中所形成的溶液。是生产松香、松节油的原料。在工业上,由于原料来源不同,从松树树脂生产松香和松节油的方法亦各有不同。我国主要生产脂松香和脂松节油。而在国外,脂松香生产由于采脂劳力的短缺,已日趋下降。木松香由于根株明子的来源不足,产量亦日渐降低。只有浮油松香的产量由于制浆工业的发展和综合利用水平的提高而日趋上升。

  • 6.1采脂的树种与分布情况

    针叶树有5个属的数目中具有树脂道,它们是松属、云杉属、落叶松属、黄杉属和油杉属。松属树木中的树脂道最大最多,油杉中的最小最少。
    世界的主要采脂树种在美洲是湿地松、长叶松、加勒比松等;在欧洲是欧洲赤松、欧洲黑松、阿勒颇松、意大利松、海岸松、卵果松、曲枝松等。在东南亚地区主要是马尾松、云南松、思茅松、南亚松、卡西亚松、苏门答腊松等。

  • 6.2松树树脂道的结构及松脂的形成和分泌

    松木可以采脂是因为它的木材中具有一种特殊结构,称为树脂道,采脂就是割伤松树树干中生活木质部的树脂道或韧皮部,使松脂不断流出。
    松脂的形成是一个复杂的生理过程,松树针叶吸收土壤中的水分和无机盐类,在阳光的照射和叶绿素与酶的作用下合成糖类,再经生物化学反应和一系列中间产物(如β-甲基丁烯醛),进一步合成萜烯和树脂酸。

  • 6.3松脂采集工艺

    松脂采割是指在松树的树干上定期地有规律地开割割口,并收集从割口流出来的松脂的操作。采脂作业是指采割松脂的全过程,有时也包括采割松脂的准备工作和松脂储运。
    对符合采脂规程的松林进行采脂,目前多进行常法采脂;为了充分利用松脂资源,在伐前还可进行强度采脂;我过对化学采脂进行过多多种试验,取得良好的结果,由于种种原因上位大面积推广。

  • 6.4松脂的分级标准与储运

    松脂质量主要按外观、松节油含量、水分、杂质的含量和氧化程度评定级别。松节油含量越高,松脂质量越好;水分、杂质含量多,则会降低松脂质量。松脂易氧化,松节油易挥发。长期暴露在空气中的松脂,会固化和泛黄,所以贮存与运输都要注意,勿使松脂变质。
    松脂的储运以保持清洁、不渗漏、尽量减少松节油挥发为原则。

  • 第七章松脂加工

    松香和松节油是一种生产量最大的天然树脂与天然芳香油。它们互相以溶液状态存在于某些针叶树的树脂道中,尤其在松属数目中含量最多,可用不同的方法制取。
    从松树立木上采割松脂,经蒸馏加工得到脂松香和脂松节油。这是在中国乃至世界取得松香和松节油的主要方法。另一种方法是用汽油浸提松树明子,将浸提特加工提取松香和松节油,成木松香和木松节油或浸提松香和浸提松节油。此外,在以松木为原料硫酸盐法制浆造纸时,也可以从蒸煮木片的废气中回收硫酸盐松节油,从木浆浮油中提取浮油松香。干馏含脂量高的松木或明子,还可以得到干馏松节油。松香是一种用途广泛的重要工业原料,可用于造纸等多种工业部门。我国脂松节油占世界总产量的1/3,目前约40万t以上,居首位。除满足国内需要外,约有一半远销五大洲数十个国家和地区。木松香产量很少,浮油松香只有少数以松木为原料、规模较大的制浆造纸厂生产它的原料—浮油,产量不大。
    我国的采脂事业发展较快,自“采脂规程”颁布后,采脂工作走向正规化,并开始转向基地化,建立高产脂原料基地。松脂加工从直接火炼香改进为蒸汽法,又从间歇法蒸汽加工发展为连续化生产,现在已有部分工厂实现了自动控制和微机控制,说明中国的松脂加工技术已处于国际前列。

  • 7.1松脂加工工艺流程的选择

    松脂加工的目的是将挥发性的松节油与不挥发的松香分离,并除去杂质和水分。将水蒸汽蒸馏的原理应用于松脂加工,就有了水蒸汽蒸馏法,分三个工段,松脂先熔解,熔解脂液的净制。松脂加工过程连续进行的为连续式,间歇进行的为间歇式。在松脂产量不高的地区,仍可用直接火法生产,用滴水入松脂加热容器产生水蒸汽,以降低加工温度,提高产品质量,称滴水法加工。

  • 7.2水蒸汽法松脂加工

    水蒸汽法是用水蒸汽作为加热和解吸介质松脂加工的方法。
    加工过程分为三个工序:松脂的熔解将松脂加热并加松节油和水,使之熔解为液体状态,滤去大部杂质,洗去深色的水溶物,同时加入脱色剂,除去松脂中的铁化合物。熔解脂液的净制用澄清的方法净制熔解的脂液,进一步除去细小杂质和绝大部分水。净制脂液的蒸馏将净制脂液在蒸馏塔中用过热水蒸汽蒸馏,蒸出松节油并得到松香产品。

  • 7.3松香、松节油产品质量标准及影响产品质量的因素

    中国脂松香国家标准中脂松香分为特级及1-5级共六个等级,技术指标主要有外观、颜色、软化点、酸值、不皂化物含量、热乙醇不溶物和灰分等。

  • 7.4松香、松节油的用途

    松香广泛应用于肥皂、造纸、油漆、橡胶、塑料、树脂、电气、医药、农药、印染、化工等部门。松节油在油漆工业、纺织工业、香料工业、合成工业、农药、医药等方面被广泛应用。

  • 第八章植源生物质发展现状

    生物质是唯一可以制备固体燃料、燃气、电力和液体燃料等多种高品位能源及高价值化学品、实现化石能源全替代的可再生能源,也是后化石时代唯一的有机碳来源。 生物质能的能源当量约占世界能源总量的14%,仅次于煤炭、石油和天然气,居第四位。 我国具有丰富的生物质资源,通过适当的技术将生 物质能转化为高品位能源以替代化石原料,可减轻人类对化石燃料资源的过分依赖, 利于长期的能源安全,并能降低温室气体的棑放,符合人类社会可持续发展的战略要求。本章主要从生物质种类与分布、生物质主要有机组分、燃料化学基础等方面介绍生物质的研究意义和应用现状。

  • 8.1研究意义和原料概况

    生物质能的开发利用已经受到世界各国的高度重视,并成为重要的国家战略资源。本节主要按原料来源介绍,固体生物质主要可分为农业废物、木材及森林工业废物、城市及工业有机废物、畜禽废物、水生植物,以及能源作物等。其中能源作物指以能提供制取燃料原料或提供燃料油为目的的栽培植物。其中林木生物质是我们林产化工热解领域研究的主要对象。此外,生物质资源有些地区十分丰富,但有些地区却十分匮乏,本节主要介绍美国、欧盟和我国生物质资源的分布情况。

  • 8.2生物质的主要有机组分

    生物质细胞的基本结构包括细胞壁和原生质体两大部分,其中细胞壁为多糖、糖基化蛋白以及木质素三者相互交联形成的复杂网络结构,其中多糖包括纤维素、半纤维素和果胶质。本节主要介绍纤维素、半纤维素和木质素这三种有机组分。纤维素以高度结晶的有序结构——微纤丝状态构成细胞壁骨架结构。半纤维素通常具有丰富的分支结构,以非共价的形式与纤维素紧密相连。木质素在木质化过程中形成,存在于细胞壁纤维素骨架结构和半纤维素中,主要以共价形式和半纤维素相连,起加固木质化植物组织、增加植物茎干强度和减少微生物对植物侵害的作用。

  • 8.3林木生物质燃料化学

    对于生物质热解气化的研究者,燃料成分测量是重要的基础工作。为保证数据准确和统一,欧洲标准化委员会建立了包括生物质采样、试样制备、元素分析、工业分析的完整标准,美英等国也制定了许多国家标准。我国这方面的标准还没有建立起来,因此多参照煤的测试方法来进行生物燃料测试,虽然基本方法是一致的,但国际标准考虑了生物质的某些特殊性质,测试精度会更高一些。本节从分析基准换算、元素分析、工业分析和生物化学成分分析等角度阐述生物质的燃料化学基础知识。

  • 8.4面临机遇与挑战

    生物质基于现有转化技术,利用成本相对较低,易于普及、资源分布广泛,储量巨大,且可再生、碳平衡,环境友好。因此,通过适当的技术将生物质能转化为高品味能源以替代化石原料,可减轻入类对化石燃料资源的过分依赖,有利于长期的能源安全,并降低温室气体的排放,符合入类社会可持续发展的战略要求。本节主要介绍了生物质热解技术中的主要问题。

  • 第九章植源生物质组分热解原理

    生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分以及少量的抽提物和无机盐组成。
    一般木材中,纤维素含量为40%~50%,半纤维素为10%~30%,而木质素则有20%~30%。
    纤维素、半纤维素,尤其是木质素的化学结构和空间结构复杂,组分热解的研究变得极为复杂。因此,人们一般选取组分热解中重要的中间产物或热解产物作为模型化合物来研究其热解机理。

  • 9.1模型化合物热解机理

    本节以甘油醛为碳水化合物的模型化合物,介绍快速热解和慢速热解机理、阐述其热解主反应和二次反应来研究其热解机理。

  • 9.2纤维素的热解机理

    纤维素在生物质三大组分中所占比例最多,研究并理解纤维素的热解行为是生物质 热转化的基础。早期的纤维素热解研究主要确定了纤维素热解经典模型中的三条主要反 应路径:在低温下,主要是纤维素解聚反应和形成“脱水纤维素”;而在高温下则是两条竞争路径,一是生成焦炭和气 体,二是生成焦油。本节从Py-GC-MS和FTIR-MS等新型分析手段阐述纤维素热解反应和动力学模型。

  • 9.3半纤维素的热解机理

    半纤维素在生物质三组分中所占比例最少,质量分数为20%~35%。半纤维素主要由木聚糖和甘露糖组成。一般认为,在植物细胞壁结构中,半纤维素包裹着纤维素,并将纤维素和木质素联系在一起。因此半纤维素热解机理的研究对于生物质热解有着极其重要的意义。本节主要从半纤维素的慢速热解、快速热解和化学反应路径解析来学习半纤维素的热解机理。

  • 9.4木质素的热解机理

    木质素是一种很有工业利用潜力的原材料,在制备生物质能源以及合成树脂、橡胶、 建材助剂、化学品等方面都有很好的应用。尽管学者们通过各种方法对木质素的热解过程进行了大量的实验和理论研究,但由于木质素是一种结构复杂的高分子化合物,而且其热解过程中有大量未知的连 续及交叉反应,并生成了很多未知的中间产物,形成非常复杂的最终产物分布,所以对 木质素热解机理的研究将是个漫长而艰巨的过程。本节首先给出了木质素的结构特征,阐述采用TG-FTIR和 Py-GC-MS等方法分別研究木质素的慢速热解和快速热解行为,并解析了可能的热解途径。

  • 第十章植源生物质热解气化

    气体燃料易于管道输送、燃烧效率高、燃烧过程易于控制、燃烧器具比较简单、没有颗粒物排放,因此是品位较髙的燃料。生物质气化是燃料热解、热解产物燃烧、燃烧产物还原等诸多复杂反应的集合。生物质气化的能源转换效率较高,设备和操作简单,是生物质主要转换技术之一。本章通过气化工艺、工艺类型、气化设备和生物燃气产品阐述生物质热解气化技术。

  • 10.1气化工艺

    在气化过程中,燃料中大分子有机化合物与气化剂发生一系列反应,最终转化为含有CO、H2、CH4 等小分子不凝结气体的燃气。本节从生物质气化过程、气化剂和气化装置类型来介绍生物质气化工艺。

  • 10.2主要气化设备

    生物质气化与煤炭气化在早期是共同发展的,近期则借鉴于煤炭气化的经验,已经发展了多种形式的生物质气化装置,主要有固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉等。

  • 10.3生物质燃气

    生物质气化所得可燃气体是由多种气体组成的混合气体,主要成分包括氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、氮气,另外还有少量的低碳烃和氧气等组分。本节主要介绍了燃气组分和基本性质,以及生产高品质燃气的关键因素。

  • 第十一章植源生物质热解液化

    近年来,生物质热解液化技术迅速发展,已被认为是21 世纪最具发展潜力的生物质利用技术之一。

  • 11.1快速热解机理

    热解工艺本身是一个简单的加热过程,但为了达到尽可能高的生物油产率,快速热解必须在较为极端的工况下进行,这不仅对热解反应器,而且对组成快速热解系统的每个工艺环节都提出了很高要求。本节主要阐述了快速热解的工艺条件和工艺系统。

  • 11.2快速热解工艺及影响因素

    在过去20多年的研究中,出现了许多生物质快速热解反应器的类型,大部分工艺对木本生物原料能够达到65%~75%的产油率。本节主要介绍鼓泡流化床反应器、循环传输床反应器、循环流化床反应器、烧蚀反应器、旋转锥反应器和真空移动床反应器等六种工艺。

  • 11.3快速热解的反应器

    目前应用于生物质热解的反应器主要包括:鼓泡流化床反应器、循环流化床反应器、传输床反应器、旋转锥反应器、螺旋反应器、烧蚀涡流反应器、真空热解反应器、内循环串行流化床反应器和下行床反应器等。

  • 11.4生物油的理化性质及其应用

    生物油中的有机组分复杂,而且随原料、热解条件和淬冷回收方式等因素而变化。已经辨认出的有机化合物有300种以上,从属的化学类别有醛类、酸类、醇类、酮类、脂类、酚类等。目前生物质热解液化技术瓶颈在于生物油品质的提升,由于化学成分复杂、含氧量高、黏度大、酸性强、热值低、性质不稳定,使得生物油精制工艺遇到困难,目前尚不能大规模商业化应用。本节从生物油的组成、特性和应用。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 栲胶的组成和基本性质

    1.1 单宁

    1.2 非单宁、不溶物

    1.3 栲胶的理化性质

    视频数7
  • 第二章  作业测试
    第二章 栲 胶 原 料

    2.1 栲胶生产对原料的要求

    2.2 栲胶原料资源

    2.3 栲胶原料的采集及分级

    2.4 栲胶原料贮存

    视频数4
  • 第三章  作业测试
    第三章 栲胶生产工艺过程

    3.1 备料

    3.2 栲胶原料的浸提

    3.3 浸提液的蒸发

    3.4 浓胶的喷雾干燥

    视频数19
  • 第四章  作业测试
    第四章 半成品的处理和栲胶质量要求

    4.1 半成品处理

    4.2 栲胶和单宁酸的质量

    4.3 栲胶和单宁酸的用途

    视频数3
  • 第五章  作业测试
    第五章 松脂化学基础

    5.1 松脂的组成与性质

    5.2 松节油的组成与性质

    5.3 松香的组成与性质

    视频数6
  • 第六章  作业测试
    第六章 生产松香、松节油的原料

    6.1 采脂的树种与分布情况

    6.2 松树树脂道的结构及松脂的形成和分泌

    6.3 松脂采集工艺

    6.4 松脂的分级标准与储运

    视频数4
  • 第七章  作业测试
    第七章 松脂加工

    7.1 松脂加工工艺流程的选择

    7.2 水蒸汽法松脂加工

    7.3 松香、松节油产品质量标准及影响产品质量的因素

    7.4 松香、松节油的用途

    视频数9
  • 第八章  作业测试
    第八章 植源生物质发展现状

    8.1 研究意义和原料概况

    8.2 生物质的主要有机组分

    8.3 林木生物质燃料化学

    8.4 面临机遇与挑战

    视频数6
  • 第九章  作业测试
    第九章 植源生物质组分热解原理

    9.1 模型化合物热解机理

    9.2 纤维素的热解机理

    9.3 半纤维素的热解机理

    9.4 木质素的热解机理

    视频数7
  • 第十章  作业测试
    第十章 植源生物质热解气化

    10.1 气化工艺

    10.2 主要气化设备

    10.3 生物质燃气

    视频数3
  • 第十一章  作业测试
    第十一章 植源生物质热解液化

    11.1 快速热解机理

    11.2 快速热解工艺及影响因素

    11.3 快速热解的反应器

    11.4 生物油的理化性质及其应用

    视频数6
  • 期末考试