【摘 要】
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木质纤维素预处理技术作为木质纤维素综合利用的关键技术,目前已经得到全球众多国家关注。由于当前的预处理技术存在成本高、效果不突出、能源利用率低、难以满足工业化要求
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木质纤维素预处理技术作为木质纤维素综合利用的关键技术,目前已经得到全球众多国家关注。由于当前的预处理技术存在成本高、效果不突出、能源利用率低、难以满足工业化要求等问题。本文在现有酸化汽爆预处理基础上,结合微波预处理,提出了微波-酸化汽爆联合预处理技术,其与传统的预处理方法相比,具有操作成本低、处理时间短、能源利用率高、具有工业化前景等优势。本文进行了微波-酸化汽爆联合预处理反应器的结构参数、操作参数和工艺条件的全面研究,以期指导木质纤维素的微波-酸化汽爆联合预处理技术的研发及工业应用。建立了间歇式微波-酸化汽爆联合预处理反应器电磁场分析模型,分析了反应器内物料区域的电磁场特性。以吸收效率和电磁场分布均匀性两个性能参数为指标,优化了反应器的结构参数。根据反应器最优结构参数,设计、制造、安装及调试了间歇式微波-酸化汽爆联合预处理反应器。用此设备对比实验研究了微波-酸化汽爆联合预处理与酸化汽爆预处理效果,通过分析二者产物中水解液组分、残余固形物组分以及残余固形物微观结构,可知前者预处理效果优于后者。然后,优化了微波-酸化汽爆联合预处理的微波处理功率和微波处理时间,得到预处理的最佳条件。提出了玉米芯综合利用的工业化预处理工艺,利用HFSS软件建立了连续微波-滞留反应器的分析模型,以平均吸收效率和微波辐射范围两个性能参数为指标,分析了输送桨型以及流道直径和螺距等结构参数,得到最优桨型和结构参数的最优范围,为微波滞留反应器的设计提供了理论依据。本文为木质纤维素的综合处理提供了一种处理时间短、成本低、有前景的预处理技术,并总结出了一套连续微波-滞留反应器的设计方法。为微波-酸化汽爆联合预处理反应器的研制提供了范本,同时有助于推动木质纤维素预处理技术的理论创新及工业化进程。
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