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生物质大规模快速热解液化的基础研究
‍‍  开展生物质大规模快速热解液化的基础研究有助于提高生物原油收率和品质，最大化生产车用液体燃料，是一项与国家能源安全、环保政策、三农问题和市场经济紧密相关的、具有战略性、重大产业化和推广应用前景的创新性研究。‍‍‍‍  通过建立普适性的生物质化学族分离方法、研究生物质各族组分的快速热解特性研究、生物质各族组分快速热解液化的机理和动力学以及生物质快速热解液化集总动力学研究，能够对过程的机理进行基本的描述，在生物质大规模快速热解液化方面形成新的理论体系，为制定生物质快速热解液化制液体燃料及其利用的工艺流程奠定理论基础、为大规模化生物质快速热解工艺的原料选择和液化收率提高提供理论依据、为提高液化选择性或提高反应速度等指明方向，最大量生产生物原油。‍
生物质快速热解油气接力式碱性催化提质的应用基础研究
‍‍‍‍  生物质快速裂解油气接力式催化提质充分利用了热解油气的热量，避免了传统方法中生物油二次加热的缩合缩聚和液相进料困难，轻质油收率和品质提高，催化剂回收与再生相对容易，是目前最有可能实现生物质热解油品精制改性技术工业化的途径之一，但相关基础研究极少。‍‍‍‍  本项目采用新建的快速热解-催化-气质联用仪和实验方法，探明催化剂组成-制备-结构与热解油气选择性提质的关联耦合机制，优选最佳催化剂制备方法；采用5L/h双反应管高温毫秒热解与油气接力式催化提质耦合热态中试装置，揭示高温催化剂与生物油气接触瞬间对重油大分子裂化形成的“热冲击”作用，阐明快速热解反应条件-催化改质反应条件-目标产物液收率的关联耦合机制，提出生物质高温毫秒热解和热解油气催化改质耦合的调控转化理论。该研究将为大规模生物热解油气下行循环流化床接力式催化提质工艺新技术的深度开发及推广应用奠定基础，也为下一步提高生物轻质油收率和品质指明了方向。‍‍‍
劣质重油双反应管毫秒高温热解-气化再生耦合技术的基础研究
‍  将重油毫秒热解与残炭气化再生耦合开发的重油下行床热解-气化再生耦合工艺，在大幅度提高液收同时为热解液体二次加工提供廉价氢源，是一项石油资源高效清洁利用的无渣化加工新技术，但受制于实验设备等因素，目前相关重油毫秒热解和残炭催化气化的研究尚处于起步阶段。‍‍‍‍  本项目通过已有的重油高温快速热解和热解残炭汽氧混合气化实验装置及实验方法，在线分析反应过程与产物，揭示重油及其族组分与毫秒热解反应条件和产物的关联耦合机制和反应特性，建立适用于重油高温毫秒热解过程的集总动力学模型；阐明反应条件对残炭催化气化的调控机制以及气化动力学特征，建立适用于残炭催化气化的动力学模型；再通过已建立的5L/h劣质重油双反应管毫秒热解-气化再生耦合中试装置，明确劣质重油毫秒热解和残炭气化耦合的适宜反应条件，提出重油毫秒热解和残炭气化耦合的调控理论，为集劣质重油高效转化和廉价制氢于一身的清洁加工工艺深度开发和推广应用奠定基础。‍‍‍
煤的结构与化学族组成研究
‍  煤的有机质大分子结构复杂，利用有机溶剂溶胀煤后具有类似橡胶一样的弹性，表明煤具有网状的分子骨架结构。CS2/NMP 混合溶剂可以抽提出某些烟煤近70%的有机质，但对褐煤和无烟煤抽提率却较低，说明煤分子的结合方式以及网络骨架模型可能与煤种煤阶相关。从分子水平上和化学键微观层面揭示不同变质程度煤的弱键合结构以及大分子团簇间的结合形式，完善煤的物理和化学结构模型，有助于更深入认识煤的大分子结构。同时，还将为煤炭热转化技术工程开发与应用提供理论依据与数据基础。‍‍‍‍  课题组利用环己酮回流抽提与NMP/CS2混合溶剂超声辅助抽提组合技术最大化提取不同变质程度煤中的可溶组分。结合液相萃取与柱层析精细分离技术从分子交联层面将可溶质划分为七种不同结构的化学族。在深入研究原煤及七种族组分物化结构的基础上研究不同变质程度煤中可溶性大分子团簇中芳环、桥键、侧链类型，明确团簇间、团簇与难容大分子网络骨架的结合状态。建立煤化学族组成的高效分离方法，推测煤在溶解过程的解离行为，并构建煤的化学与物理结构模型。‍‍‍
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