Producing Liquid Fuels from Coal pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Bartis, James T./ Camm, Frank A./ Oritz, David S.

出品人:

页数:167

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 37.29

装帧:

isbn号码:9780833045119

丛书系列:

图书标签:

• Coal Liquefaction
• Coal Conversion
• Liquid Fuels
• Energy
• Alternative Fuels
• Chemical Engineering
• Fischer-Tropsch Synthesis
• Coal Gasification
• Energy Resources
• Sustainable Energy

绿色化学视角下的能源未来：生物质与可再生资源转化技术 图书简介 本书深入探讨了以生物质和其他可再生资源为原料，通过先进的化学转化技术生产高价值液体燃料的前沿领域。面对全球对化石燃料依赖的日益增加以及气候变化的严峻挑战，开发可持续、环境友好的能源替代品已成为当务之急。本书旨在为研究人员、工程师和政策制定者提供一个全面而深入的技术路线图，聚焦于如何高效、经济地将天然存在的、可再生的碳源转化为满足现代社会需求的交通燃料和其他化学品。 本书的核心关注点在于生物质（Biomass）的复杂性与多样性，涵盖了农业残留物、林业废弃物、能源作物以及城市有机废弃物等不同类型的前体物质。我们摒弃了传统燃料生产的单一视角，转而采用多尺度、多学科的整合方法，系统性地剖析了从原料预处理到最终产物提纯的全过程。 第一部分：原料的精细化理解与预处理策略 液体燃料的最终效率和经济性在很大程度上取决于原料的性质及其初始处理方式。本部分首先详细阐述了生物质的化学结构特征，包括纤维素、半纤维素和木质素这三大主要组分的相互作用及其对后续转化的影响。 我们详细介绍了物理、化学和热化学预处理技术的最新进展。在物理层面，超临界流体萃取和机械研磨技术被深入分析，重点讨论了如何通过降低反应能垒来提高后续催化反应的活性位点暴露率。化学预处理部分，着重探讨了酸碱水解、离子液体处理和深度共熔溶剂（DES）的应用，评估了这些方法在选择性分离木质素与糖类组分方面的优势与局限性。特别地，我们引入了“木质素优先”的转化概念，阐释了如何通过定向裂解来保留和利用木质素这一潜力巨大的芳香族资源。 此外，针对不同来源的生物质，例如藻类生物质和农业残渣，本书提供了定制化的预处理方案，强调了水热液化（Hydrothermal Liquefaction, HTL）在处理高含水率原料方面的独特优势，并分析了其产物——生物原油的性质与升级挑战。 第二部分：核心化学转化路径与催化剂设计 生物质转化为液体燃料的关键在于高效的化学反应。本书系统地梳理和比较了当前主流的生物质热化学转化技术，并着重于催化剂的创新与应用。 1. 热解与生物油升级： 详细分析了快速热解（Fast Pyrolysis）的动力学模型与反应器设计，特别是如何通过精确控制温度和停留时间来调控产物分布。随后，本书将大量的篇幅投入到生物油的催化升级（Catalytic Upgrading of Bio-oil）技术中。这包括了水相加氢脱氧（Hydrodeoxygenation, HDO）和气相催化裂解。催化剂的选择是成功的关键，我们深入探讨了贵金属催化剂（如Pt, Pd）在稳定木质素衍生芳烃方面的作用，以及非贵金属基催化剂（如Ni, Co, Mo基硫化物）在硫化氢气氛下对氧官能团的有效去除机制。 2. 气化与费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis, FTS）： 本部分探讨了生物质气化制备合成气（Syngas）的技术路线，包括固定床、流化床和等离子气化。重点分析了合成气纯化过程，特别是硫化物和微量杂质的去除对后续费托合成催化剂寿命的影响。在FTS部分，我们详细比较了铁基和钴基催化剂的性能差异，特别是在中低温FTS中，如何通过载体设计（如氧化铝、氧化硅）和助剂（如碱金属）的引入，来实现对长链烃选择性的调控，以满足航空燃料和柴油馏分的规格要求。 3. 平台化合物的深度转化： 区别于直接热化学路径，本书高度重视通过生物精炼（Biorefinery）概念，将纤维素水解得到的平台化合物（如葡萄糖、果糖、羟甲基糠醛HMF）转化为高品质燃料。我们详细介绍了催化重整、烷基化和缩合反应在生产高级生物燃料（如生物汽油添加剂）中的应用，例如利用酸性催化剂将HMF衍生物转化为具有高能量密度的醚类燃料。 第三部分：过程集成、环境影响与经济性评估 成功的能源技术必须在技术可行性、环境可持续性和经济竞争力之间找到平衡点。本书的最后一部分聚焦于此。 过程集成与反应器工程： 阐述了“反应与分离耦合”的先进概念，例如在反应过程中同步移除副产物以推动平衡向产物方向移动的集成系统。我们分析了使用微反应器技术在控制高放热反应中的潜力，并探讨了固定床与浆态床反应器的适用性选择。 全生命周期评估（LCA）与环境足迹： 本部分严格遵循国际标准，对不同的生物燃料生产路径进行了系统的LCA分析。我们量化了碳排放、水资源消耗以及土地利用变化（Land Use Change, LUC）对整体环境效益的影响，强调了在追求碳中和目标的同时，必须警惕潜在的生态风险。 技术经济分析（Techno-Economic Analysis, TEA）： 通过建立详细的成本模型，本书对生物质制油（BtL）和生物合成气制油（GtL）的未来经济竞争力进行了预测。分析内容包括原料采购成本、资本支出（CAPEX）、运营支出（OPEX）以及不同能源价格情景下的盈亏平衡点，为工业化部署提供了坚实的决策依据。 结论与展望： 本书最后总结了当前技术面临的主要瓶颈，如催化剂的稳定性、复杂产物的分离提纯成本以及生物质供应链的优化。展望未来，本书认为，结合人工智能与高通量实验方法加速新催化剂的发现，以及发展高效的碳捕集与利用（CCU）技术，将是实现大规模、可持续液体燃料生产的关键方向。 本书内容严谨、图表丰富，是化学工程、可再生能源科学及环境科学领域研究人员和高级学生的必备参考书。

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对于已经具备一定化学工程背景的专业人士而言，这本书的价值更在于它对前沿研究热点和未来技术方向的精准预判。作者在收尾部分对于“智能制造”与“反应器强化”在燃料生产中的应用进行了富有洞察力的展望。他讨论了如何利用先进的传感器技术和机器学习模型来实时优化反应条件，以应对原料煤种的波动性。这部分内容显然是基于作者对未来十年技术发展趋势的深入思考，具有很强的前瞻性。此外，书中对新型反应介质，如超临界流体或离子液体，在提高反应选择性方面的潜力分析，也为正在探索下一代工艺路线的研究人员提供了新的灵感方向。总而言之，这本书不仅是一部总结性的教科书，更像是一份承载着未来蓝图的路线图，它激励着我们超越现有工艺的局限，去想象和设计更清洁、更高效的能源转化未来。

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这本厚重的著作，甫一捧读，便让人领略到作者在能源化学领域深厚的学术功底与严谨的治学态度。从宏观的能源战略布局到微观的催化剂设计，每一个章节的论述都如同精密的仪器，将复杂的技术流程层层剥开，清晰地呈现在读者面前。书中对煤炭资源高效转化的不同技术路线，如气化、液化和热解等，进行了详尽的对比分析，不仅仅停留在理论层面，更融入了大量的工业实例和工程数据，使得即便是对该领域接触不深的读者，也能循着作者的逻辑线索，逐步建立起对现代煤化工产业的整体认知。尤其值得称赞的是，作者在探讨过程中，对不同工艺流程中的热力学和动力学限制条件进行了深入的挖掘，使得读者能深刻理解到，为何某些看似高效的转化路径在实际应用中会面临巨大的技术瓶颈。这种兼具理论深度与工程实践性的叙述方式，极大地提升了本书的实用价值，对于科研人员和行业工程师而言，无疑是一部不可多得的参考宝典，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决实际工程难题的思维框架。

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这本书的结构安排透露出作者极强的逻辑组织能力。全书的章节衔接自然流畅，从基础的煤炭化学结构分析，逐步深入到高压、高温反应器的设计细节，其间的过渡处理得近乎完美，没有丝毫的生硬感。特别是当涉及到新型催化剂的开发与表征部分时，作者采用了图表和实验数据相结合的方式，将复杂的材料科学知识转化为直观的视觉信息。我尤其欣赏作者在讨论不同催化剂载体对反应选择性的影响时所展现的细致入微。例如，对于孔隙结构如何影响大分子产物的扩散速率，作者不仅引用了经典的扩散理论模型，还配以扫描电子显微镜（SEM）的图像分析，让读者真切地感受到微观尺度上的变化如何最终决定了宏观的产率和效率。这种由宏观到微观、再由微观反馈至宏观的叙事闭环，使得全书的知识体系呈现出高度的自洽性和严密性，读起来丝毫不会感到迷失或疲惫，反而有一种层层剥茧的快感。

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阅读此书的过程，仿佛进行了一次穿越时空的历史考察。作者并没有将目光局限于当下的技术前沿，而是花费了相当篇幅去追溯现代燃料生产技术的起源和演变。从早期的费托合成的蹒跚起步，到二战期间大规模工业化的探索与挫折，再到冷战后各国对能源安全的高度关注所催生的新一轮技术革新，这些历史脉络被作者梳理得井井有条，充满了史诗般的厚重感。这种历史的纵深感，使得我们能够更客观地评价当前技术路线的优劣，理解某些成熟技术的“来之不易”，同时也为预测未来技术发展方向提供了重要的历史参照系。书中对不同历史阶段的技术突破点和政策驱动力的分析尤为精妙，展现了技术进步并非孤立的科学事件，而是深刻根植于当时的经济需求、地缘政治乃至国际环境之中的复杂产物。对于那些希望从更广阔的视角理解能源转型的学者来说，这本书提供的历史语境是极其宝贵的背景资料，它让枯燥的化学反应方程背后，充满了人与资源的博弈和智慧的较量。

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这本书的叙事风格显得极为冷静和批判性，它不偏不倚地罗列了各种生产路径的优缺点，没有过度美化任何一种技术。在讨论环境影响和可持续性方面，作者表现出了高度的社会责任感。他毫不避讳地指出了大规模化石能源转化过程中所伴随的碳排放、废水处理以及固体废弃物管理的巨大挑战。书中对碳捕集与封存（CCS）技术在燃料生产过程中的集成必要性进行了深入的论述，并且对现有技术的经济可行性提出了尖锐的质疑。这种不回避矛盾、直面现实挑战的态度，使得本书的观点更加令人信服。它没有提供一蹴而就的“灵丹妙药”，而是将读者带入到一个充满权衡与选择的现实情境中：如何在保证能源供给安全与满足日益严格的环保法规之间找到那个动态的平衡点？这本书为我们理解能源转型的复杂性提供了一个极其现实和去浪漫化的视角。

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