Liquid mean velocity and turbulence in a horizontal air-water bubbly flow

The liquid phase turbulent structure of an air-water bubbly horizontal flow in a circular pipe has been investigated experimentally. Three-dimensional measurements were implemented with two "X" type probes oriented in different planes, and local liquid-phase velocities and turbulent stresses were simultaneously obtained. Systematic measurements were conducted covering a range of local void fraction from 0 to 11.7%. The important experiment results and parametric trends are summarized and discussed.

套管式汽化器在液氯全汽化工艺中的应用

介绍了套管式液氯汽化器的技术参数、主体材质选择、结构设计及其在液氯全汽化工艺中的实际应用情况。

液态CO_(2)-水蒸气循环冲击煤体增透及瓦斯抽采效果模拟

【目的】为解决液态CO_(2)煤层增透技术应用时煤层内部孔隙水受冷凝结为冰阻塞瓦斯运移通道这一问题,提出液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术。【方法】利用低场核磁共振仪、煤岩渗透率自动测试仪、接触角测试仪和三维CT扫描仪分析液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体渗透率演化规律。【结果和结论】结果表明:(1)液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体T2曲线面积随冷热循环冲击次数增加而增加。(2)煤体渗透率增量与液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击次数指数相关,循环冲击次数增加,煤体渗透性和润湿性均增强。(3)液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击次数达到12次时,渗流孔体积比例增加23.57%,渗透率增加0.009 3×10^(-3)μm^(2),接触角减小39.45°。(4)煤体渗透性与渗流孔体积比例、接触角相关,渗流孔体积比例与煤体渗透率正相关,接触角与煤体渗透率指数相关。基于实验研究结果,利用COMSOL软件数值模拟低温液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤层工程现场应用。依据试验结果确定恢复到室温25℃时的有效作用半径为0.719 8 m,以此数据模拟矿井煤层瓦斯抽采,结果显示煤层温度与瓦斯抽采效率成正比。试验及模拟结果揭示了液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术的现场钻孔布置及瓦斯抽采运移规律,为该技术下一步现场应用提供参考。

木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。

高温液态水中甜高粱渣半纤维素水解及其机理

引言 木质纤维素类生物质的生化转化过程包括预处理过程、水解液发酵过程和产物分离过程,而预处理过程是减少整个生化转化成本和提高生化转化效率的关键[1-3]。与其他预处理方法相比,高温液态水处理（liquid hot water）（温度在170～250℃,压力高于饱和蒸气压）是一种绿色处理方法,

高温液态水两步预处理提高桉木酶解率

为了提高木材类生物质的酶解率,提出了高温液态水两步预处理的方法。在底物浓度为5%,pH=4.8,50℃,40FPU/g底物的加酶量下,考察了不同预处理条件对桉木残渣酶解的影响,发现两步预处理后残渣的酶解率明显高于一步预处理后的酶解率,第二步预处理反应温度的升高和时间的延长都可提高残渣的酶解率,而温度的变化对其影响更明显。由于半纤维素和木质素的去除增大了纤维素与酶的接触机会,所以桉木经过180℃,20min和240℃,20min的两步高温液态水预处理后,72h的纤维素酶解率可达到97.20%,而只经过180℃,20min的一步预处理,72h的酶解率仅为72.81%。

水热和碱醇联合预处理麦草结构解析及酶解性能研究

采用水热(高温液态水)和碱醇联合预处理麦草秸秆,对处理后的物料进行组成分析和酶解研究,并对碱醇预处理液中的木质素进行回收提纯及结构表征。结果表明:水热预处理对半纤维素和酸溶木质素有较好的溶出作用,溶出率随水热温度的升高而增加。190℃为较优的水热处理温度,此温度下半纤维素和酸溶木质素的溶出率分别为76.56%和83.52%。碱醇预处理可将酸不溶的木质素从物料中有效分离,最终得到富含纤维素的物料(纤维素含量为89.71%)。X射线衍射(XRD)检测结果表明,由于半纤维素和木质素的溶出,物料的结晶度指数有所增大,从原料的28.80%增至预处理后的32.29%~33.59%。水热和碱醇联合预处理物料经30 FPU/g(以纤维素质量计)纤维素酶和30 IU/g的β-葡萄糖苷酶酶解72 h,物料的纤维素酶解率明显提高,达到94.97%,是麦草原料直接酶解的6.1倍。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对回收木素进行结构表征,结果表明与原料磨木木素相比,回收木质素中除部分C=O和C-O-C发生断裂外,其他基团得到较好的保留,回收木质素作为预处理副产物具有较大的应用价值。

高温液态水处理杂交狼尾草提高总糖收率

以杂交狼尾草为原料,采用高温液态水预处理方法研究其对能源草酶解效果的影响。研究结果表明:180℃,40 min,固液比1∶20,饱和蒸汽压的水解条件为最优预处理条件,此时总木糖收率为98.09%。高温液态水可降解87.99%的半纤维素和41.28%的木质素;破坏原本平整的表面,使更多的纤维素裸露,使纤维素结晶指数增大,破坏纤维素、木质素中的化学基团(如分子内与分子间氢键等),这些变化均有利于后续酶解。当加酶量为40 FPU/g,杂交狼尾草72 h时的酶解率由62.50%提高到99.36%,高温液态水和酶解后总糖收率达到90.40%。

木质纤维素类生物质组分分离研究进展

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,不仅可以转化为能源燃料及高附加值化学品,而且可以通过生物、物理或化学方法获得各种可再生的生物基材料,而将生物质组分分离是将其充分利用的重要前提。本文在介绍木质纤维素类生物质结构组成和特点的基础上,综述了木质纤维素类生物质组分分离的方法,并主要对高温液态水法、有机溶剂法和深度共熔溶剂法的应用进行了评述,提出了高温液态水耦合深度共熔溶剂的高效、绿色分离思路。

农业废弃物高温液态水水解动力学

以木聚糖、稻秆和棕榈壳为原料,采用间歇水解实验台,在压力4.0MPa、液固质量比20:1、搅拌转速500r/min的条件下,在温度160～220℃、时间0～60min范围内进行了水解动力学研究,经数据拟合得到水解反应动力学参数.研究表明,3种原料的水解行为大致遵循一级连续反应动力学模型,温度和时间是影响水解效果的主要因素.木聚糖水解反应活化能约为65.58kJ/mol,糖降解活化能达147.21kJ/mol,故水解产物中的还原糖能不断累积.稻杆和棕榈壳组分相对复杂,水解活化能分别为68.76和95.19kJ/mol,均高于相应的糖降解活化能(47.08和79.74kJ/mol),在水解过程中必须严格控制反应时间,减少糖的降解.

小球藻在蔗渣酶解液中的异养生长及其脂肪酸生成

在高温液态水处理的甘蔗渣酶解过程中添加Tween80可使聚糖转化率提高11.4%。根据蔗渣酶解液中糖的种类及含量,用葡萄糖、木糖和纤维二糖标准品模拟蔗渣酶解液组成配制成相应的混合糖培养基,同时配制仅含葡萄糖的培养基,在有、无Tween80和BG11(Blue-Green 11)的条件下,考察小球藻在不同培养基中的异养生长及脂肪酸生成。结果显示Tween80对小球藻的生长具有抑制作用,纤维二糖也会影响小球藻的生长;小球藻在添加BG11的葡萄糖培养基中的生物量最高,为1.97 g·L^(-1),在添加BG11的蔗渣酶解液中的生物量高出未添加BG11的2倍,在含有Tween80和BG11的蔗渣酶解液中的总脂肪酸含量最高,达到6.90%,在所有培养基中产生的脂肪酸以C_(16:0)、C_(18:1)、C_(18:3)、C_(20:1)和C_(20:4)为主;培养基组成优化可进一步提高微藻生物量和油脂产量。

渗滤与间歇高温液态水预处理甘蔗渣的对比研究

以甘蔗渣为原料,采用自主搭建的连续渗滤试验台,考察反应温度、反应时间、反应液流量对甘蔗渣水解情况的影响。实验发现水解液中木聚糖主要以低聚木糖的形式存在,其所占总木糖的比例主要与反应温度和反应液流量相关,高处理温度、低流量易于生成木糖并进而生成副产物,说明木聚糖在高温液态水中的水解路径为:木聚糖—低聚木糖—木糖—糠醛等。通过实验确定180℃是最合适的反应温度,反应液流量为30 m L/min,15 min获得具有4.17 g/L总木糖的水解液,此时总木糖收率可达93.95%。与间歇搅拌反应形式中的水解情况进行对比分析发现,在相同处理效果的前提下连续渗滤反应形式耗水量更大,但渗滤反应形式可获得更高的木糖收率,残渣酶解率、总糖收率均高于间歇法,副产物生成量也低于间歇反应形式。

不同预处理方法对麦草化学组分及其酶解性能的影响

以麦草为原料,探讨了高温热水(LHW)、氨水浸渍(SAA)、Na OH和Na OH联合乙醇(Na OH-ET)4种预处理方法对麦草化学组分及其酶水解糖转化率的影响。结果表明:LHW对聚戊糖有较高的去除率,188℃保温40 min处理,木聚糖和阿拉伯聚糖的去除率分别为73.11%和83.10%,但对木质素的去除率较小仅为21.32%。Na OH具有较好的脱木质素和去除灰分作用,麦草经1%Na OH,140℃保温3 h后木质素去除率为72.00%,灰分去除率为75.93%。因木质素在乙醇中有较好的溶解性,相同温度和时间条件下,麦草经1%Na OH与50%乙醇联合预处理,木质素去除率提高至84.11%。XRD检测结果表明,伴随着木质素和半纤维素的溶出,不同方法预处理后物料的结晶度不同程度增加,由原料的28.80%增加至预处理后的31.23%~33.61%。由于木质素和半纤维素的部分脱除,提高了酶对纤维素的可及性,物料经30 FPIU/g(以纤维素质量计,下同)纤维素酶和30 IU/gβ-葡萄糖苷酶酶解72 h后,糖转化率明显提高,其中Na OH-ET预处理物料的酶解总糖转化率(以麦草原料为基准)最高达90.05%,是麦草原料的7.5倍。

利用皮状丝孢酵母对甘蔗渣酶解液产油脂的研究

本试验旨在研究碱和高温液态水2种预处理方式对发酵的影响。甘蔗渣分别利用碱和高温液态水(LHW)预处理,然后使用纤维素酶进行酶解。在LHW和碱预处理后的酶解液中,分别含22.06和39.28 g/L总糖。不经过浓缩,也不需要添加任何营养物质,酶解液被用于皮状丝孢酵母的油脂发酵试验。经过3 d的培养,在LHW预处理的酶解液中,皮状丝孢酵母的生物量达到了8.08 g/L,油脂质量分数为52.00%,油脂系数高达19.03%。在碱预处理的酶解液中,经过8 d的培养,皮状丝孢酵母的生物量为13.67 g/L,油脂质量分数为43.20%,油脂系数为15.03%。脂肪酸组成分析表明所产油脂与棕榈油的组成相似。试验结果表明,甘蔗渣是一种有前景的产油脂原料,LHW是一种良好的预处理方式。该研究为利用甘蔗渣发酵产油脂提供了新思路。

豆科种子休眠破除方法初探

对9种常见豆科植物种的适宜休眠破除条件进行了探索,结果表明,硫酸休眠破除效果最好,但最佳处理时间因种而异,处理时间过长可引致死种子数增多.在采用的60℃、80℃和95℃热水处理中,以80℃效果最好,60℃仅破除少部分种子休眠,而95℃则引致大部分种子死亡;除60℃外,延长热水处理时间可导致死种子数增加.液氮处理效果与种子大小有关,可显著破除苜蓿等小粒种子休眠,对中粒种子如印度田菁的休眠破除没有影响,但显著伤害苦豆子等大粒种子;液氮破除休眠与种子浸入液氮的时间无关.

高温液态水法水解稻秆的试验研究

以广州郊区的稻秆为原料,利用自行设计的小型反应器,以高温液态水的预处理方法,考查了反应时间、温度、压力、液固比、搅拌转速以及预热时间对稻秆水解的影响。实验结果发现:在200℃,压力为4.0MPa,液固比为20∶1,搅拌转速500r/min,预热时间为40min时还原糖浓度达到最大值,还原糖转化率为51.85%,原料转化率达到48.18%。通过范氏分析及扫描电镜对此工况下的水解残渣进行了分析,发现半纤维素水解率达到88.90%,预处理后的原料疏松,孔隙增加,因而能够较大程度地提高后续纤维素酶水解的效率。

高灰分麦糠水热预处理及其酶水解性能研究

以高灰分含量麦糠(WWS)为原料,考察了水热预处理,以及预水洗后水热预处理对麦糠化学组分及其酶水解性能的影响。研究结果表明:麦糠在固液比1∶10(g∶mL)和180℃条件下水热预处理40min,预处理麦糠的酶水解性能和酶解可发酵糖生成量最高,葡聚糖和木聚糖酶水解得率分别为40.84%和39.67%,可发酵糖生成量为15.74g(其中葡萄糖11.68g、木糖4.06g)。进一步对预处理麦糠酶水解过程中酶用量进行优化,发现在纤维素酶用量40FPU/g(以葡聚糖质量计)、木聚糖酶用量140U/g(以木聚糖质量计)和β-葡萄糖苷酶用量48U/g(以葡聚糖质量计)条件下,预处理麦糠葡聚糖和木聚糖酶水解得率可达最优值,分别为48.98%和49.06%。麦糠吸附型灰分的酸缓冲作用是制约其水热预处理效果的关键因素,预水洗可有效降低麦糠的灰分,同时提高葡聚糖和木聚糖含量;麦糠经洗涤比500∶1(mL∶g)预水洗后进行水热预处理,预处理麦糠的葡聚糖和木聚糖酶解得率分别从未水洗时的48.98%和49.06%提高到65.59%和70.11%,此时酶水解液中葡萄糖和木糖质量浓度分别可达17.50和4.75g/L。同时,麦糠预水洗可有效降低后续酶解过程的纤维素酶用量。

木质纤维素预处理技术及其机理研究进展

由于生物质能源具有储量大、分布广、可再生等特点而被人们开収为煤、石油、天然气等化石燃料的替代能源,将木质纤维素转化为燃料乙醇是生物质能源开収利用的一个重要方向。纤维素、半纤维素和木质素是组成木质纤维素的主要成分,它们之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构,阻碍了酶对木质纤维素的降解,因此在将木质纤维素酶解収酵之前必须迚行预处理。本文综述了生物法、物理法、化学法和物理化学法四大类预处理技术及其相关原理幵对木质纤维素预处理技术収展前景作了展望。

高温液态水法水解木聚糖的实验研究

在自行设计的小型固定床反应器上,进行了高温液态水法水解木聚糖的实验并分析了产物。在所选温度范围内,较佳工况为160℃7、0 min,得到了69.26%的还原糖转化率;产物分析发现液体产物中的糖类,木三糖、木二糖和木糖居多,产物中还包含有酸类、醛类、酮类以及醇类等极性小分子产物;温度的升高导致残渣形状细碎且有发泡和烧结成球的现象。

高温液态水预处理桉木水解动力学的研究

在间歇式反应釜中对高温液态水预处理桉木的反应情况进行研究。通过考察得到高温液态水预处理桉木的最佳工艺条件为反应温度180℃、反应时间20min,木糖得率为86.46%;分析了桉木水解的反应历程,建立了桉木在高温液态水中水解的动力学方程,通过计算值与实验值的对比,认为该动力学方程可较准确地描述桉木在高温液态水中的反应历程。