【技术实现步骤摘要】
一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法
本专利技术属于木质纤维素类生物质能源转化领域,特别涉及一种基于分子动力学的生物燃料的提纯方法。
技术介绍
随着现代工业的发展和世界人口的迅速增长,化石燃料来源的减少和环境污染的增加使能源危机也越来越严重。世界各国纷纷研究和开发绿色新能源,特别是可再生生物能源。这种对绿色和可再生资源及产品的需求可以通过从不可再生资源转向可再生资源得到补偿。由于石油价格的不断上涨,近年来由可再生木质纤维素类生物质生产生物乙醇在化工原料方面显示出良好的发展前景,是一种具有应用潜力的传统能源替代品,被视为替代汽油的最佳燃料之一。自石油危机以来,全球诸多国家认识到生物燃料的重要性,并开始逐步的开发和利用生物燃料来替代化石燃料。因此,利用廉价易得来源丰富的木质纤维素类生物质制备生物燃料已成为必然趋势。木质纤维素类生物质制备生物燃料流程包括以下阶段:木质纤维素类生物质原料的预处理阶段、利用发酵等手段制备生物燃料阶段以及生物燃料的提纯精制阶段。不同的木质纤维原料如农业废弃物、林业废弃物、食品加工业废弃物等经过发酵处理后得到的生物燃料含量不同,但普遍存在含水量较高、需要提纯精制的问题。针对以上问题,本专利技术提供一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法。在分子动力学的指导下,采用萃取精馏方法提纯水-生物燃料体系,该提纯方法重点在于基于分子动力学的萃取剂的筛选。但目前本领域萃取剂的筛选仍主要取决于实验方法,该方法费时费力需要设备并且过程产生的费用较大。本专利技术的分子动力学方法能够从微观建立萃取剂-待分 ...
【技术保护点】
1.一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤1、挑选适合萃取精馏水-生物燃料体系的萃取剂;步骤2、在仿真软件中单独建立所有分子模型,包括水、生物燃料和步骤1中的萃取剂;步骤3、将步骤2建立的分子模型进行结构优化,并拟合所有分子的RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷,并生成相应物质的力场参数;步骤4、在仿真软件中建立大小适中的长方体盒子,将三种分子按照一定比例放入盒子中,建立水-生物燃料-萃取剂体系模型,并要求盒子两侧为萃取剂分子,盒子中间为待分离体系分子;步骤5、将边界周期性条件应用于步骤4建立的盒子,以消除周期性的影响,针对不同的萃取剂采用不同的力场进行分子动力学平衡仿真计算,得到稳定状态下的水-生物燃料-萃取剂体系模型;步骤6、通过径向分布函数和空间分布函数将步骤5的模型数据进行分析,研究萃取剂对待分离体系分子之间的相互作用能,根据相互作用能的大小既判定单一萃取剂对待分离体系中分子的吸引程度,还可以对比不同萃取剂的萃取效果,进而达到萃取剂的筛选。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、挑选适合萃取精馏水-生物燃料体系的萃取剂;步骤2、在仿真软件中单独建立所有分子模型,包括水、生物燃料和步骤1中的萃取剂;步骤3、将步骤2建立的分子模型进行结构优化,并拟合所有分子的RESP(RestrainedElectrostaticPotential)电荷,并生成相应物质的力场参数;步骤4、在仿真软件中建立大小适中的长方体盒子,将三种分子按照一定比例放入盒子中,建立水-生物燃料-萃取剂体系模型,并要求盒子两侧为萃取剂分子,盒子中间为待分离体系分子;步骤5、将边界周期性条件应用于步骤4建立的盒子,以消除周期性的影响,针对不同的萃取剂采用不同的力场进行分子动力学平衡仿真计算,得到稳定状态下的水-生物燃料-萃取剂体系模型;步骤6、通过径向分布函数和空间分布函数将步骤5的模型数据进行分析,研究萃取剂对待分离体系分子之间的相互作用能,根据相互作用能的大小既判定单一萃取剂对待分离体系中分子的吸引程度,还可以对比不同萃取剂的萃取效果,进而达到萃取剂的筛选。
2.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法,其特征在于,所述步骤1中,生物燃料是指生物乙醇、生物丁醇等短链醇类;步骤1中的萃取剂是指一种或两种及以上混合的有机溶剂、离子液体和低共熔溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程为:在仿真软件MaterialStudio或GaussianView中分别构建所有单体的结构模型,如离子液体中的阴阳离子单体与低共熔溶剂中的氢键供受体单体等。
4.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的生物燃料提纯方法,其特征在于,所述步骤3具体过程为:在仿真软件Gaussia...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐环斐,孔毅,田文德,耿赛,陶少辉,
申请(专利权)人:青岛科技大学,
类型:发明
国别省市:山东;37
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