生物质快速热解技术
生物质快速热解液化技术_姚福生

为了深入研究生 物质快速热解液化的技 术参 数 , 山东工程学院采用等离子体加热手段研究了以 玉米秸粉为原料的液化技术 。等离子体加热具有温 度调节容易 , 射流速率可调的优点 , 特别适用于本 项研究 。 实验装置如图 1 所示 , 主要由四大部分组 成 。 它们是 :等离子体加热部分 ;料斗和加料器部 分 ;高温热解管部分 ;冷激部分 。
图 1 等离子体加热生物质快速热 解液化装置示意图
Fig.1 Schematic diagram of plasma heated biomass f ast py rolysis liquefaction equipment
第4期
姚福生等 :生物质快速热解液化技术
6 5
通过对装置的精心调整 , 成功地实现了玉米秸 秆的液化工作 。 表 1 是一组实验参数和产油率的例
据统计 , 全世界每年 农村生物质的 产量约为 300 ×108 t , 生物质能源占 世界能源消耗的 14 %, 仅次于石油 、 煤炭及 天然气等 化石能 源 , 居第四 位 。 1994 年统计 , 全世界生物质能源消耗量为 13 ×108 t , 相当于中东地区的石油产量 , 在许多发展 中国家占第一位 , 但仅占世界生物质资源的 4 %。 我国是农业大国 , 每年至少有 7 ×108 t 的农作物废 弃物 , 至今这些生物质能源仍占我国农村能源消费 的第一位 , 约合 3.5 ×108 t 标准煤 , 近年来 , 其他 能源进入农村 , 废弃物烧荒 , 特别是玉米秸秆在田 头的焚烧 , 引起大面积烟雾污染 , 人们叫苦不迭 , 严重影响空中和陆地交通 。所以不论从农村能源开 发 , 还是从环境保护出发 , 研究生物质能源的转化
生物质热解技术

以生物质为载体的能量。 生物质能直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为
常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种 可再生能源。
2、生物质能的分类
传统生物质能
在发展中国家小规模应用的生物质能,主要包括农村生活用能 (薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其它农业生产的废弃物和畜禽粪便 等);
③ 当温度高于300℃时, 橡胶分解加快, 断裂出来的化学物质分子 量较小, 产生的油流动性较好, 而且透明
橡胶的热解处理
废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开, 有机物得以分 解或液化、汽化。热解温度在250℃~500℃范围内,当温 度高于250℃时, 破碎的轮胎分解出的液态油和气体随温度 升高而增加,400℃以上时依采用的方法不同, 液态油和固 态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。
污染
无氧或缺氧 吸热 气、油、炭黑 贮存或远距离运输 二次污染较小
研究报道表明,热解烟气量是焚烧的1/2,NO是焚 烧的1/2,HCl是焚烧的1/25,灰尘是焚烧的1/2。
3 热解的过程及产物
固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分 子的键断裂,异构化和小分子的聚合等反应,最后生成各 种较小的分子。
供热方 式
➢直接加热 、间接加热
五
热解温 度不同
➢高温热解、中温热解、低温热解
热
解
热解炉 结构
➢固定床、移动床、流化床和旋转炉
工
艺 分
产物物 理形态
➢气化方式、液化方式、炭化方式
类 热解、
燃烧位 置
➢单塔式和双塔式
是否生 成炉渣
➢造渣型和非造渣型
生物质热解技术

生物质热解技术按温度,升温速率,固定停留时间(反应时间)和颗粒大小等实验条件可将热解分为炭化(慢热解),快速热解和气化。
由于液体产物的诸多优点和随之而来的人们对其研究兴趣的日益高涨,对液体产物收率相对较高的快速热解技术的研究和应用越来越受到人们的重视。
快速热解过程在几秒或更短的时间内完成。
所以,化学反应,传热传质以及相变现象都起重要作用。
关键问题是使生物质颗粒只在极短的时间内处于较低温度(此种低温利于生成焦炭),然后一直处于热解过程最优温度。
要达到此目的的一种方法是使用小生物质颗粒(应用于流化床反应器),另一种方法是通过热源直接与生物质颗粒表面接触达到快速传热(这一方法应用于生物质烧蚀热解技术中)。
由众多实验研究得知,较低的加热温度和较长气体停留时间会有利于炭的生成,高温和较长停留时间会增加生物质转化为气体的量,中温和短停留时间对液体产物增加最有利。
秸秆发电商品化前景分析解决浪费性生物质能资源的唯一出路在于商品化。
生物质能秸秆发电技术,不仅为农村提供更多电力,更有意义的是将使生物质能资源的商品化成为可能,一方面农民可通过出售秸秆获得更多的收入;另一方面过去农村使用直接燃烧秸秆的方式进行炊事,要为秸秆的收集、运输、储存以及在直接燃烧时花费大量的时间和劳力。
如果能使用秸秆发电,农村使用更多的商品能源,农民将获得更多的时间从事生产性劳动,以尽早脱贫致富。
因此,将秸秆发电进行能源方式转化,是一件利国利民的好事。
1 生物质能秸秆发电的工艺流程农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料,直至1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。
在这个领域丹麦BWE公司是世界领先者,第一家秸秆燃烧发电厂于1998年投入运行(Haslev,5Mw)。
此后,BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂,其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂,装机容量为38Mw。
1.1 秸秆的处理、输送和燃烧发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。
生物质转化的技术和应用

生物质转化的技术和应用随着全球能源需求的不断增长,传统能源的不可持续性成为人们日渐关注的问题。
其中,生物质能源作为一种可再生、低碳、环保的能源,备受研究和发展。
生物质能源是指通过利用植物、动物等生物质转化为能源的过程。
其中,生物质转化技术是将生物质转化为有用产品的关键。
本文将介绍目前主要的生物质转化技术和应用。
一、生物质热化学转化技术生物质热化学转化技术是指利用高温和高压条件下,将生物质转化为液体或气体燃料的技术。
该技术是目前最成熟的生物质能源化利用方式。
1. 液化技术生物质的液化技术主要包括快速热解和流化床热解两种。
其中,快速热解是在高温和高压水蒸气氛围下,使生物质快速裂解成液态产品,包括木质素油、小分子芳香烃和碳酸氢钾等。
而流化床热解则是将生物质在氧化气氛下在流化床内进行高温裂解,获得液态燃料(如生物油)和气态产物(如合成气)。
2. 气化技术生物质的气化技术主要包括直接气化和间接气化两种。
其中,直接气化是将生物质在氧化气氛下在高温和高压下进行气化,产生合成气和焦油等;而间接气化则是在无氧条件下将生物质气化为焦炭和合成气。
二、生物质生物化学转化技术生物质生物化学转化技术是指通过微生物的代谢作用,利用生物质转化成有用的化合物,主要包括酶解和发酵两种。
1. 酶解技术生物质酶解技术是通过微生物的酶解作用将生物质转化为单糖、双糖等简单糖类,再通过后续的发酵过程获得生物质乙醇、生物质生物甲烷等有用产物。
其中,酶解技术主要有酸性酶解和碱性酶解两种。
2. 发酵技术生物质发酵技术是通过微生物的代谢作用将简单糖类或其他有机物质转化为产气、产液或产固体等生物质能源产品。
其中,生物质发酵技术主要包括乙醇发酵、生物质生物甲烷发酵等。
三、生物质催化转化技术生物质催化转化技术是一种比较新颖的生物质转化技术。
该技术是利用催化剂协同生物质分解,以获得高效率的生物质能源转化过程。
目前主要研究生物质催化转化技术的催化剂有贵金属、金属氧化物、酸性材料、纳米材料等。
生物质热解技术及其应用与展望

生物质热解技术及其应用与展望近年来,能源危机和环境问题成为社会关注的重点。
生物质热解技术作为一种可持续发展的解决能源危机和环境问题的技术,备受研究者的关注和重视。
本文将介绍生物质热解技术的基本概念、应用和未来展望。
一、生物质热解技术的基本概念生物质热解技术是将生物质通过热解反应,将其中的有机物转化为液体、气体和固体,达到能源利用和环境保护的目的。
生物质是指可再生的固体有机物,包括木材、秸秆、草木、生活垃圾等。
生物质热解的途径主要有干式、湿式两种方式,其中干式热解主要适用于木材等干质生物质,湿式热解主要适用于秸秆、废弃物等含水量较高的生物质。
生物质热解技术主要包括热解过程、产物分析和应用三个方面。
热解过程是指将生物质置于反应器中进行升温、反应和冷却,产物分析包括气体产物、液体产物和固体产物的分析,应用是指生物质热解产生的热能、气体和液体等能源的利用。
二、生物质热解技术的应用与展望生物质热解技术的应用主要包括能源生产、材料化工和农业环保等方面。
能源生产方面,生物质热解技术可将生物质转化为燃料气、合成气等,作为锅炉、发电机等装置的燃料,或者通过合成反应制备液态燃料,如丁二烯、二甲醚等,用于车用燃料。
这些燃料的优点是低碳、低排放、低污染,对保护环境具有积极作用。
材料化工方面,生物质热解产生的生物油可以作为基础化学原料,制备化学品、材料和合成纤维等,其中生物基聚酯等材料的生产已经得到了广泛应用,例如减少塑料袋、食品袋等对环境的污染。
农业环保方面,生物质热解技术还可以将农业废物转化为能源和肥料,解决了废弃物处理的问题。
例如,将棉秆等农业废弃物热解成燃料,可以用于农业灌溉等。
未来,随着技术的不断进步和费用的降低,生物质热解技术将会得到更广泛的应用。
同时,由于生物质热解技术具有可持续性和环保性,未来其发展前景广阔,有望成为能源替代品,推动清洁能源革命。
三、生物质热解技术的发展挑战虽然生物质热解技术具有广阔的应用前景,但是其发展还面临着一些挑战。
生物质的快速热解及热解机理研究

生物质的快速热解及热解机理研究生物质是一种可再生的能源资源,其快速热解技术在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
本文将探讨生物质的快速热解及其热解机理研究。
快速热解是一种高温、短时间内对生物质进行加热分解的过程,通过这一过程可以得到液体燃料、气体燃料和固体炭等有用的产物。
快速热解技术在能源转化和减少碳排放方面具有重要的应用价值。
生物质的热解机理是指生物质在高温下发生化学和物理反应的过程。
热解过程中,生物质中的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分会发生热解反应,产生液体、气体和固体产物。
热解反应主要包括干馏、裂解、气化和炭化等过程。
干馏是指在缺氧或低氧条件下,生物质中的挥发性物质被释放出来。
这些挥发性物质主要包括水、酸、醛、酮等。
干馏是生物质热解的第一步,对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
裂解是指在高温下,生物质中的高分子化合物被断裂为低分子化合物。
裂解过程中,纤维素和半纤维素会分解为糖类、酚类和醇类等低分子化合物。
木质素则会分解为苯酚类和芳香烃类化合物。
裂解反应是生物质热解的关键步骤,对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
气化是指生物质在高温下与气体反应生成气体的过程。
气化过程中,生物质中的碳水化合物被分解为一氧化碳和氢气等气体产物。
气化反应是生物质热解的重要环节,产生的气体可用于发电、供热和合成化学品等领域。
炭化是指生物质在高温下失去挥发性物质,生成固体炭的过程。
炭化过程中,生物质中的无机物质也会得以保留,形成矿物质残留物。
炭化反应是生物质热解的最终阶段,产生的固体炭可以用作燃料或其他工业用途。
研究生物质的快速热解及热解机理对于提高生物质能源的利用效率和减少环境污染具有重要意义。
研究人员通过实验和数值模拟等手段,探索不同反应条件下生物质热解的机理和影响因素。
研究结果表明,反应温度、反应时间、生物质种类和粒径等因素对于热解产物的种类和产率有重要影响。
在实际应用中,快速热解技术可以将农林废弃物、城市固体废弃物和能源作物等生物质资源转化为有用的能源产品。
生物质热解原理与技术

生物质热解原理与技术生物质热解是将生物质原料在高温、无氧或低氧气氛下加热分解的过程,其产物可以用于能源、化工等领域。
生物质热解技术被认为是一种可持续的能源生产方式,因为它可以利用可再生的生物质原料,减少对化石燃料的依赖,同时减少环境污染。
生物质热解的原理是利用热能将生物质原料中的有机物分解成气体、液体和固体三种产物。
生物质热解的反应过程可以分为三个阶段:干燥、热解和气化。
在干燥阶段,生物质原料中的水分被蒸发出来,此时生物质原料温度升高。
在热解阶段,生物质原料中的有机物开始分解,产生一些易挥发的产物,如水、酚等。
在气化阶段,生物质原料中的产物被进一步分解,产生大量的气体产物,如一氧化碳、二氧化碳和甲烷等。
生物质热解的技术包括固定床热解、旋转炉热解、流化床热解和微波热解等。
固定床热解是最常用的技术之一,它是将生物质原料放置在固定的床上,通过加热使其分解。
旋转炉热解则是通过旋转的方式将生物质原料加热分解。
流化床热解是将生物质原料放置在流化床中,通过气体流动使其分解。
微波热解则是利用微波加热生物质原料。
生物质热解的产物包括固体炭、液体油和气体。
固体炭可以用作固体燃料,液体油可以用于发电、加热和化工等领域,气体则可以用于发电或者制氢等领域。
生物质热解技术的优点是可以利用可再生的生物质原料,减少对化石燃料的依赖,同时减少环境污染。
但是,生物质热解技术也存在一些缺点,如生物质原料的供应不稳定、生产成本较高等问题。
生物质热解是一种可持续的能源生产方式,其原理是利用热能将生物质原料中的有机物分解成气体、液体和固体三种产物。
生物质热解技术具有广阔的应用前景,但是需要进一步完善技术和降低成本。
生物质热解技术的发展现状与趋势

生物质热解技术的发展现状与趋势当今社会面临着严重的环境问题,能源资源的稀缺和污染问题越来越严重。
因此,使用可再生能源成为解决环境和能源问题的重要途径。
生物质能源作为一种可再生的资源,吸引了越来越多的关注。
生物质热解技术是将生物质转化为燃料和其他有用产品的一种重要方法。
本文将介绍生物质热解技术的现状和未来趋势。
一、生物质热解技术的发展历程生物质热解技术起始于19世纪末,当时用于制备木炭和燃料,并发展成为以木质素为原料的化工工业。
20世纪70年代,随着油价的不断上涨,研究人员开始将目光投向生物质能源,并发展出了新的热解技术,如快速热解和流化床热解等技术。
近年来,随着生物质能在能源和环境领域的不断应用,热解技术也得到了广泛的研究和应用。
二、生物质热解技术的原理及分类生物质热解是将生物质在高温条件下,通过热解反应,将其分解为固体、液体和气体三种组分的一种技术。
其中,固体产物包括生物质炭和灰,液体产物包括木质素油、醇和酸等化合物,气体产物主要是一氧化碳、二氧化碳和氨等气体。
根据生物质热解的反应条件,可将其分为缓慢热解和快速热解两种类型。
缓慢热解是在低温下进行的反应,主要产生生物质炭和液态产物,其中液态产物含有丰富的木质素化合物。
快速热解是在高温下进行的反应,主要产生气态产物,其中以一氧化碳和二氧化碳比例最高。
快速热解相比较缓慢热解,具有反应速度快、能耗低和产气率高的特点。
三、生物质热解技术的应用现状生物质热解技术的应用现状主要存在于两个方面:一是生产生物质炭和木质素油,用于能源开发和生物质化学制品生产;二是用于污水、垃圾和农业残留物等的处理,达到减少污染和资源再利用的目的。
生物质炭是生物质热解的重要产物之一,其具有高效的吸附性能和热值,被广泛用于农业、太阳能、污水处理、水质净化和园林等领域。
近年来,随着环保意识的不断加强,生物质炭的需求量逐年上升。
木质素油是生物质热解的另一种重要产物,其含有许多有机化学品,如酚、醇、甲醛、醛酮等,适用于制备各种化学品和生物质燃料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
生物质快速热解技术摘要:生物质能源是可再生能源的重要组成部分,有丰富的资源和低污染的特点,它的开发与利用已成为2l世纪研究的重要课题。
本文概述了生物质转化利用的方法,并重点阐述了生物质热化学转化法中的快速热解技术,同时综述了国内外快速热解反应器的现状,以度其产物——生物油的收集与特征分析,并提出了我国在快速热解研究方面应采取的有关措施。
生物质是地球上绿色植物通过光合作用获得的各种有机物质,它是以化学方式储存太阳能,也是以可再生形式储存在生物圈的碳。
主要包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源作物、城市垃圾、有机废水和人、畜粪便等。
据统计,世界每年生物质产量约l460亿吨,其中农村每年的生物质产量就有300亿吨,而生物质的利用却仅占世界能源消耗总量的l4%,发达国家占3%,发展中国家占35%,是继石油、煤炭、天然气等化石能源之后,当今全球第四大能源。
但随着化石能源利用中产生诸如“酸雨”、“温室效应”等环境问题的日益突出,以及化石燃料本身可开采量的逐渐减少,生物质能源凭借其是一种环境友好型能源,及其利用中较低的SO、NO产出和CO净排放量为零等优点,引起了越来越多人的关注。
不言而喻,生物质能源将是未来可持续发展能源体系的重要组成部分,无论是从环境,还是从资源方面考虑,研究生物质能源的转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。
1生物质转化利用方法1.1生物法或称为微生物法生物质(主要是农作物秸秆、粪便、有机废水等)在厌氧条件下发酵制得沼气,主要成分是甲烷;糖类、淀粉类原料水解发酵制取酒精。
1.2化学处理法生物质中的半纤维素在酸l生条件下加热水解获得重要的化工原料糠醛;利用稻壳生产白炭黑等。
1.3热化学转化法1.3.1热解生物质在隔绝或少量氧气的条件下,热解反应获得气体、固体、液体3类产品。
近几十年来国外研究开发了快速热解技术,即生物质瞬间热解制取液体燃料油,其得率高达70%以上,是一种很有开发前景的生物质应用技术。
1.3.2液化分直接液化和间接液化两类,直接液化是生物质在高压设备中,添加适宜的催化剂,反应制得液化油,作为汽车用燃料,或者分离加工成化工用品,这是近年来生物质能利用研究的热点。
间接液化是把生物质先气化成气体后,再进一步合成液体产品;或者把生物质中的纤维素、半纤维素水解,然后再发酵制取酒精。
1.3.3气化生物质在较高的温度(700—900℃)下,与气化剂(如空气、氧气或水蒸气)反应得到小分子可燃气体的过程。
目前使用最广泛的是空气作气化剂,产生的气体主要作为燃料使用,可用于锅炉、民用炉灶、发电等场合,也可作为合成甲醇、氨的化工原料。
气化技术在国外已实现大规模工业化,主要有气化发电技术,目前我国在此方面已基本完成中试与小规模生产,现正走向大型产业化生产阶段。
1.3.4直接燃烧生物质在充足氧气的环境下直接燃烧,把化学能转变为热能。
近年来还出现了生物质固化成型技术,通过机械加压的方法将分散、无定形生物质转化为一定形状和密度的固体燃料,然后再燃烧。
热化学转化法可用图1表示:2生物质热解技术生物质热解分慢速热解和快速热解。
慢速热解为生物质在极低的升温速率,温度约400℃以下,反应时间15min~几天,可得到最大限度35%的炭产率,这个过程也称为生物质的炭化。
快速热解为生物质在常压中等温度(约500℃),较高的升温速率103一104℃/s,蒸汽停留时间1s以内,据文献报道液体生物油的产率最高可达85%,并仅有少量可燃的不凝性气体和炭产生。
本文主要论述生物质快速热解法。
生物质快速热解技术始于20世纪70年代,是一种新型的生物质能源转化技术。
它在隔绝空气或少量空气的条件下,采用中等反应温度,很短的蒸汽停留时间,对生物质进行快速的热解过程,再经过骤冷和浓缩,最后得到深棕色的生物油。
图2是典型的生物质快速热解工艺图(循环流化床快速热解工艺简图)。
众所周知,目前生物质气化法是大规模集中处理生物质的主要方式,但也存在气体热值低,不易存贮、输送,小规模设备发电成本高以及上电网困难等问题;而固体燃料直接燃烧存在燃烧不完全,热利用率低,使用场合受限制等缺点。
鉴于上述情形,生物质快速热解技术作为一项资源高效利用的新技术逐渐受到重视,已成为国内外众多学者研究的热点课题。
因为生物油易于储存和运输,热值约为传统燃料油的一半以上,又可以作为合成化学品的原料,同时产生的少量气、固体产物可以在生产中回收利用。
2.1国外快速热解现状国际能源署(IEA)组织了加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国及美国的10余个研究小组进行了10余年的研究工作,重点对这一过程发展的潜力、技术、经济可行性以及参与国之间的技术交流进行了协调,并在所发表的报告中得出了十分乐观的结论。
欧美从20世纪70年代第一次进行生物质快速热解实验以来,已经形成比较完备的技术设备和工业化系统,表1较详细列出了欧美地区快速热解技术正常运行的反应器。
其中加拿大的Dyna Motive Energy Systems是目前利用生物质快速热解技术实行商业化生产规模最大的企业,其处理量为1500kg/h,生产以树皮、白木树、刨花、甘蔗渣为原料,在隔绝氧气450~500℃条件下,采用鼓泡循环流化床反应器,生物油的产率为60%一75%,炭15%一20%,不凝性气体10%~20%以上均为质量产率。
生物油和炭可以作为商业产品出售,而不凝性气体则为循环气体燃烧使用,整个过程无废弃物产生,从而达到原料100%的利用率。
2.2国内快速热解现状我国是一个农业大国,生物质资源非常丰富,仅稻草、麦草、蔗渣、芦苇、竹子等非木材纤维年产就超过10亿吨,加上大量的木材加工剩余物,都是取之不尽的能源仓库。
目前我国生物质的利用形式还是以直接燃烧为主,快速热解技术研究在国内尚处于起步阶段,主要的研究情况如下:沈阳农业大学开展了国家科委“八五”重点攻关项目“生物质热裂解液化技术”的研究工作,并与荷兰Twente大学合作,引进生产能力50kg/h的旋转锥型热解反应器,他们在生物质热解过程的实验研究和理论分析方面都做了很有成效的工作;浙江大学、中科院化工冶金研究所、河北环境科学院等近年来也进行了生物质流化床实验的研究,并取得了一定的成果;其中浙江大学于20世纪90年代中期,在国内率先开展了相关的原理性试验研究,最早使用GC—MS联用技术定量分析了生物油的主要组分,得到了各个运行参数对生物油产率及组成的影响程度;山东工程学院于1999年成功开发了等离子体快速加热生物质热解技术,并首次在国内利用实验室设备热解玉米秸粉,制出了生物油加。
表2列举了近几年来我国研究的几种主要反应器,其中流化床反应器由于其运行简单、结构紧凑、适合放大而得到越来越多的重视。
3快速热解产物的收集与特征分析3.1液体产物收集生物厨陕速热解目的是为了提高液体产物的得率,采用反应温度约500℃,蒸汽停留时间1s以内,对热蒸汽采取二级或多级冷凝器骤冷方法处理,有效地减少了蒸汽的二次裂解。
但液体产物的收集一直以来是整个热解过程运行中最困难的部分,目前还没有一种非常有效的收集装置。
快速热解产生的蒸汽与香烟的烟雾相似,一般的收集设备对其的捕获效率都不高。
在较大规模的反应系统中,采用与冷液体接触的方式进行冷凝收集,可得到大部分的液体产物。
现今的收集装置一般选用与原料、反应器、产品相配的设备。
而在炭的分离方面,采用过滤的方式,分离经旋风分离器带入的炭,从而能有效地减少因炭的催化作用带来的二次裂解。
3.2液体产物特征分析生物质快速热解产物主要是液体生物油,其中仅有少量的气体、固体产物。
气体包括CO、CO2、H2、CH4及部分小分子质量的烃,可在生产过程中回收循环利用;固体主要是炭及少量灰分,炭可燃烧作为热解用的热源,也可加工成活性炭等。
而热解制得的生物油特征为:深棕色液体,热值约22MJ/kg,约为传统燃料油的一半以上,组成成分非常复杂,是醇、醛、酮、酸和烯烃低聚物的混合物,含氧量较高35%~40%,是一种极性物质,化学稳定性较差,有腐蚀性,作为高品位的能源应用存在一定的问题,需要对其进行精制处理,方法主要有两种:1)加氢催化;2)催化裂解(如沸石改性)。
但目前加氢催化需要消耗大量的氢气来除去生物油中的氧,成本较高不易产业化生产;而催化裂解则缺少一种高效的催化剂生物油的含水率20%一25%,水来自于原料本身和热解反应中产生的水,有一定的流动性,粘度变化范围较大,30—200mPa·s不等,密度约为1.2g /cm,pH值2.0~4.0。
以杨木屑、云杉木屑、高粱渣、小麦壳、向日葵壳等原料进行快速热解实验,其结果如表3所示。
用GC—MS联用系统对液体产物进行了成分分析,表明产物中乙醇醛、左旋葡聚糖、甲酸、乙酸、羟基丙酮等含量较高,是产物中主要的有机成分,而其它有关文献报道表明产物中还有少量的糠醛及其衍生物等。
4我国应采取的措施目前,随着化石燃料的日益枯竭,生物质的开发与利用已成为世界各国的共识,快速热解处理生物质不仅可以得到液体燃料生物油,取代传统能源直接应用,还可作为其它化学品的合成原料,美、日、欧等发达国家和地区已采取各种措施,加大快速热解在生物质利用方面的研究。
而我国在此方面还刚刚起步,技术与理论研究都远远落后于发达国家,因此迫切需要加大对生物质能源的开发利用研究。
我国现阶段解决问题的关键是研究出一条符合我国国情、具有独立知识产权的适用技术,并需采取以下措施。
4.1生物质属于高分子原料,组成成分差异很大,快速热解产物成分极其复杂,目前国内外对快速热解的机理还没有达成共识,热解机理的研究还需进一步深入,特别是研究原料种类对热解产物得率的影响,从而开发出高效的生产工艺,提高产物的得率。
4.2在快速热解产物的分析方面,仍需进行大量的探索,寻找最优的分析条件,同时加快研究生物油的精制工艺,如开发性能好、转化效率高、结焦率低的催化裂解精制反应的催化剂,提高生物油的品位和质量,从而使其能够成为真正的石油替代品。
4.3降低费用,增加生物质能与一次能源的竞争力。
从我国的国情来看,劳动力和原料的价格低廉,要实行产业化生产基建投资资本是最大的费用,所以首先要在技术设备的系统设计和制造上有所创新和改进,以求降低整个生产的投资资本。
4.4欧美等国在可再生能源的利用上已采取了财政与税收的优惠政策,我国应借鉴欧美等国的措施,加大生物质能的开发研究的投入,对快速热解技术应提供政策和信贷的资助。
4.5我国生物质快速热解制取生物油技术应着重在流化床反应器和循环流化床反应器上深入研究。
5结语生物质快速热解是一个复杂的、包含有多个一次、二次或多次热解和热裂解反应的过程。
其获得的液、固、气相产物的得率和组成受原料和热解条件的影响很大。
生物油的含氧量较高,稳定性较差,成分极其复杂,热值低等因素制约了其应用。