熱解是煤、生物質、油頁巖、重油等重質有機資源高效清潔生產(chǎn)燃料、化學品和材料的重要技術，主要歷程是自由基反應。《重質有機資源熱解的自由基化學》從熱解及液化的基本工藝入手，循序漸進地分析前人對自由基反應的認識、研究方法和思路，論述這些認識對工藝調(diào)控和過程優(yōu)化的作用，并探討了研究熱點和前沿進展，這些內(nèi)容也有助于對有機固體廢物熱解和液化反應的認識及技術開發(fā)。
本書適合化工、化學、材料等領域科技人員，尤其是重質有機資源加工領域的科技人員閱讀，也可作為相關領域研究生教材。
第1章 緒論 001
1.1 重質有機資源的種類與人類社會發(fā)展 001
1.2 重質有機資源轉化簡史 002
1.3 自由基研究簡史 005
1.4 重質有機資源熱解對我國可持續(xù)發(fā)展的作用 007
參考文獻 007
第2章 自由基及ESR 表征 009
2.1 引言 009
2.2 重質有機資源的自由基來源 010
2.3 ESR 譜圖的峰面積與自由基濃度 012
2.4 ESR 譜圖的峰位置 015
2.5 ESR 譜圖的峰形狀 017
2.5.1 線寬 017
2.5.2 線型 018
參考文獻 020
第3章 煤熱解及自由基反應 022
3.1 引言 022
3.2 煤熱解技術 025
3.2.1 依據(jù)熱解溫度分類的熱解技術 025
3.2.2 依據(jù)升溫速率分類的熱解技術 026
3.2.3 依據(jù)反應器類型和加熱方式分類的熱解技術 026
3.3 不同煤階煤的熱解反應 034
3.3.1 煤的鍵合結構 034
3.3.2 不同煤階煤熱解過程中的斷鍵歷程 038
3.3.3 不同煤階煤熱解過程中的熱效應 040
3.4 不同反應器中煤熱解反應歷程的傳遞過程分析 045
3.5 測定煤熱解初始揮發(fā)物的真空密閉反應器 051
3.6 煤熱解過程中的揮發(fā)物反應 054
3.7 煤熱解過程中的自由基反應 059
3.7.1 煤熱解過程中焦的自由基信息 060
3.7.2 煤熱解焦油的自由基信息 064
3.7.3 煤熱解揮發(fā)物的反應及自由基行為 067
3.7.4 煤熱解焦油的反應及自由基行為 069
3.8 煤模型化合物熱解中間產(chǎn)物（自由基）的原位檢測和理論計算 073
參考文獻 080
第4章 煤直接液化及自由基反應 083
4.1 引言 083
4.2 煤直接液化工藝 084
4.2.1 供氫溶劑法工藝 084
4.2.2 催化兩段液化工藝 085
4.2.3 HTI 工藝和神華工藝 086
4.3 煤直接液化工藝的化學基礎 088
4.3.1 兩段液化工藝的化學基礎 089
4.3.2 神華兩段液化工藝的加氫反應分析 090
4.4 煤直接液化過程中的ESR 自由基信息 092
4.4.1 溶劑萃取煤過程中的ESR 自由基信息 092
4.4.2 原位ESR 自由基檢測及反應機理分析 095
4.5 煤直接液化過程中的活性自由基與ESR 自由基的關系 096
4.5.1 活性自由基的測定 096
4.5.2 活性自由基的生成特征與煤種的關系 098
4.5.3 煤在不同溶劑中液化的自由基濃度變化 101
4.6 煤直接液化催化劑的作用 104
4.6.1 煤在不同催化劑條件下液化的穩(wěn)定自由基濃度變化 105
4.6.2 用供氫溶劑脫氫評價煤直接液化催化劑的方法 106
4.7 煤直接液化供氫溶劑評價 109
4.7.1 用煤模型物反應評價供氫溶劑的方法 110
4.7.2 用供氫動力學評價供氫溶劑的方法 112
4.7.3 供氫溶劑的起始供氫溫度和最大供氫量 114
4.7.4 煤液化過程中供氫溶劑的供氫效率分析 116
參考文獻 121
第5章 生物質熱解及自由基反應 123
5.1 引言 123
5.2 生物質的組成和結構 123
5.3 生物質的熱解反應 127
5.3.1 生物質熱解過程中揮發(fā)產(chǎn)物的釋放規(guī)律 129
5.3.2 生物質熱解過程中揮發(fā)物的反應 130
5.4 生物質熱解焦的結構和自由基信息 133
5.4.1 生物質熱解焦的結構演化和自由基特征 133
5.4.2 生物質熱解焦的自由基類別 142
5.4.3 利用焦的自由基位制備單原子催化劑的方法 145
5.5 生物質熱解揮發(fā)物的反應及自由基特征 146
5.5.1 煙草熱解模型揮發(fā)物的反應及自由基特征 146
5.5.2 木質素熱解揮發(fā)物的反應及自由基特征 149
5.5.3 生物質熱解焦油的反應及自由基特征 150
5.6 生物質在供氫溶劑中的反應及活性自由基 155
5.6.1 生物質組分在二氫菲中熱解的斷鍵動力學 155
5.6.2 木質素在供氫溶劑中反應的產(chǎn)物分布 158
參考文獻 161
第6章 油頁巖熱解及自由基反應 163
6.1 引言 163
6.2 油頁巖的宏觀組成及加工技術 163
6.2.1 油頁巖有機質的組成 164
6.2.2 油頁巖有機質的鍵合結構 170
6.3 油頁巖有機質熱解及產(chǎn)物的自由基信息 172
6.3.1 油頁巖有機質熱解的揮發(fā)物反應和共價鍵斷裂 172
6.3.2 油頁巖有機質及其在熱解過程中的ESR 自由基信息 174
6.4 油頁巖有機質在供氫溶劑中熱解的自由基反應 178
6.4.1 油頁巖有機質熱解的斷鍵動力學 178
6.4.2 油頁巖有機質熱解的活性自由基與ESR 自由基的關系 181
參考文獻 184
第7章 重質油熱解及自由基反應 186
7.1 引言 186
7.2 重質油的結構與反應 187
7.2.1 重質油的膠體結構 187
7.2.2 重質油的反應 188
7.2.3 重質油反應中的結焦 191
7.3 重質油及其熱解過程中的自由基信息 192
7.3.1 重質油中的自由基信息 193
7.3.2 重質油熱解過程中的ESR 自由基信息 197
7.3.3 重質油組分在熱解過程中的相互作用及ESR 自由基濃度 203
7.3.4 重質油熱解焦的性質演化及ESR 自由基信息 207
7.4 重質油熱解過程中的自由基誘導作用 213
7.4.1 外加自由基引發(fā)劑的誘導熱解作用 214
7.4.2 原料自身熱解生成自由基的誘導熱解作用 219
7.5 重質油催化加氫反應中的自由基信息 223
7.5.1 重質油催化加氫中的結焦 224
7.5.2 溶劑的供氫作用及自由基信息 225
7.5.3 重質油加氫催化劑上的結焦及自由基分析 228
參考文獻 232
第8章 硫的轉化與遷移過程中的自由基反應 234
8.1 引言 234
8.2 重質有機資源中的硫形態(tài)及其在熱解過程中的硫遷移 234
8.2.1 煤中的硫形態(tài) 234
8.2.2 煤熱解過程中硫的遷移 235
8.3 硫遷移過程中的自由基反應 240
8.3.1 模型含硫有機物熱解的自由基反應 240
8.3.2 無機礦物對有機硫熱解過程中硫遷移的影響 244
參考文獻 245
第9章 共熱解及自由基反應 247
9.1 引言 247
9.2 煤和其它有機資源共熱解及ESR 自由基信息 247
9.2.1 煤和高密度聚乙烯共熱解 248
9.2.2 煤和生物質共熱解 250
9.3 不同煤的共熱解 255
9.4 共熱解機理研究 259
9.4.1 不同固體混合層中的揮發(fā)物反應 259
9.4.2 不同固體揮發(fā)物的反應 263
9.5 串聯(lián)熱解過程中揮發(fā)物及自由基反應 267
9.5.1 甲烷部分催化氧化串聯(lián)煤熱解的反應 267
9.5.2 低碳烴CO2 重整串聯(lián)煤熱解的反應 268
9.5.3 低碳烴水蒸氣重整串聯(lián)煤熱解的反應 270
9.5.4 甲烷芳構化串聯(lián)煤熱解的反應 272
9.5.5 CH4/CO2 低溫等離子體活化串聯(lián)煤熱解的反應 273
9.6 串聯(lián)熱解揮發(fā)物的再反應 274
參考文獻 277
第10章 基于自由基反應的熱解過程模擬 279
10.1 引言 279
10.2 重質有機資源熱解過程的模擬研究 280
10.2.1 簡單冪級數(shù)動力學模型 281
10.2.2 分布活化能模型 282
10.2.3 集總反應網(wǎng)絡模型 282
10.2.4 復雜反應網(wǎng)絡模型 283
10.3 熱解過程的ReaxFF-MD 模型 285
10.3.1 ReaxFF-MD 模型的基本原理 285
10.3.2 ReaxFF-MD 模型的發(fā)展和應用 286
10.4 熱解過程的玻爾茲曼-蒙特卡洛-滲透模型 301
10.4.1 玻爾茲曼-蒙特卡洛-滲透模型的基本原理 301
10.4.2 玻爾茲曼-蒙特卡洛-滲透模型的發(fā)展和應用 305
參考文獻 312
索引 315
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