生物质水热液化水相产物形成机理及资源回收
生物质能的化学转化与热化学研究
生物质能的化学转化与热化学研究生物质能作为可再生能源的一种，具有很高的潜力和重要性。
其能够通过化学转化和热化学研究实现高效、可持续地利用。
本文将探讨生物质能的化学转化和热化学研究，以及未来的发展方向。
一、生物质的化学转化生物质能的化学转化是将生物质能转化成高附加值产品的重要方法。
其中，生物质能的化学转化主要是指将生物质中的多种化合物进行分解、重组与转化，生成高附加值的产品。
其转化方法主要有以下几种：1.生物质气化生物质气化是将生物质高温、低氧环境下分解，生成气体制成的一种方法。
该方法可以将燃料气、合成气、液体燃料和化学品等高附加值产品制成。
生物质气化技术是生物质能转化的重要方法之一，在发展可再生能源的过程中具有重要的意义。
2.生物质液化生物质液化是将生物质转化成液态燃料的一种方法。
其液态燃料可以用于替代传统的石化燃料，节约资源，降低环境污染。
生物质液化技术可以将生物质转化成液态燃料和化学品等产品，是进行生物质能转化的重要方法之一。
3.生物质催化加氢生物质催化加氢是一种将生物质转化成高附加值产品的方法。
其将生物质的聚合物转化成小分子化合物，并将小分子化合物转化成高附加值产品。
该方法可以制备液体燃料、化学品和高值产品等，其产物具有物理性、化学性和机械性等多种特点。
二、生物质的热化学研究生物质的热化学研究主要是针对生物质的热解和燃烧两方面的研究。
生物质的热分解是将生物质中木素和纤维素等成分裂解成小分子化合物的过程。
其产物主要是气体和液体等，可以用于发电、制备油气、燃料化学品等。
生物质的燃烧是利用生物质燃料进行燃烧产生热能的过程，其产生的热能可以用于发电、供暖等用途。
生物质的热化学研究是其化学转化的基础之一。
在进行生物质化学转化的过程中，需要对生物质的热力学性质、氧化性质、热烟气排放和反应动力学等多个方面进行研究。
其研究可以为生物质能的化学转化提供重要的技术和理论依据。
三、未来展望生物质能作为可再生能源的一种，具有很高的潜力和重要性。
生物质能工程 6生物质液化燃料技术
5
1.2 生物质热裂解的工艺类型及主要运行参数
热裂解工艺类型
慢速热裂解 300～600℃
快速热裂解 400～650℃
闪速热裂解 800～1000℃
反应性 热裂解
• 钾离子能促进CO，CO2的生成，但几乎不影响水的生
成。
氯化钠能促进纤维素反应生成水、CO和CO2。
• 氢氧化钠可提高油产量，抑制焦炭的产生，特别是
增加了可抽提物质的含量，其中以极性化合物为主；
• 加氢裂解能增加生物油产量，并使油的分子量变小；
• 活性氧化铝、天然硅酸盐催化剂的作用下，油产量
均能提闪速 极速 加氢 甲烷
物料尺寸 /mm
5～50 5～50
＜1
＜1
粉状 粉状 粉状 ＜1 ＜1
滞留期
升温速率 ℃/s
最高温度 /℃
主要产物
nh～nd 5～30min
2～30s
非常低 低（0.5～1） 中（10～100）
400
炭
600 气、油、炭
400
油
0.5～5s 较高（100～200） 650
油
＜1s ＜1s ＜0.5s ＜10s 0.5～10s
高（＞1000） 高（＞1000） 非常高（＞1000）
高 高
＜650 ＞650 1000
500 1050
油 气 气 油 化学品
6
热裂解技术与气化技术的差异
项目
气化
热裂解
气化剂 需要
一般不加，尤其是不加氧
目标产物 可燃性气体
生物质液化技术简介
生物质液化技术简介８．１．概述随着我国国民经济的持续发展导致对能源需求的高速增长，大量化石燃料燃烧利用过程中所排放的SO2、NOx等污染物使生态环境受到严重污染，同时，作为世界上第二大CO2排放国，CO2大量排放所加剧的"温室效应"影响在我国也得到了重视，另外，由于石油危机的数次爆发以及石油价格的不稳定，也促使代用液体燃料的开发应用提上了日程。
相比于煤炭等化石燃料，生物质是一种可再生清洁能源资源，同时因为生物质利用过程中具有CO2零排放特点，从而对于缓解日益严重的"温室效应"有着特殊的意义。
在生物质的能源化利用领域中，生物质热裂解液化技术是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术。
该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改性加工使液体燃料的品质接近柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。
相比于常规的化石燃料，生物油因且其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为二十一世纪的绿色燃料。
在生物质热裂解液化的各种工艺中，国外采用了多种不同的试验装置和技术路线，以达到增加生物油产率和提高能源利用水平的目的。
如快速裂解、加氢裂解、真空裂解、低温裂解、部分燃烧裂解等，但一般认为在常压下的快速裂解仍是生产液体燃料最为经济的方法，其一般可分为如下几类：(a)机械接触式反应器，其主要通过一灼热的反应器表面直接或间接与生物质接触，将热量传递到生物质使其快速升温从而达到快速热裂解，典型的有英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热裂解制油反应器等；(b) 间接式反应器，这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过热辐射进行热量传递，如美国Washington大学的热辐射反应器；(c) 混合式反应器，其主要是借助热气流或气固多相流对生物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大Waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床反应器和GTRI 的快速引射流反应器等。
生物质水热液化产物特性与利用研究进展
第36卷第2期农业工程学报 V ol.36 No.2266 2020年1月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2020 生物质水热液化产物特性与利用研究进展申瑞霞，赵立欣※，冯晶，荆勇，于佳动（农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所，农业部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京 100125）摘要：近年来，由于水热液化技术可以将高含水率的生物质直接转化为生物原油而极具潜力，引起了人们的广泛关注。
该文综述了生物质水热液化研究的最新进展，简述了生物质水热液化的产物分离流程，着重分析了水热液化4种产物（生物原油、水相产物、固体残渣和气体）的产物特性及其利用方式。
在4项产物中，生物原油可作为燃料或者从中提炼高附加值产品，水热液化水相可以进行微藻养殖、经厌氧发酵产甲烷或者利用微生物电解池产生氢气等，固体残渣通过进一步处理后可作为生物炭使用，气相产物可作为温室的气体肥料。
另外，该文总结了生物质中关键元素在水热液化产物中的分布规律，展望了水热液化技术未来研究方向，以期能为生物质水热液化研究提供参考与借鉴。
关键词：生物质；水热液化；发酵；生物原油；元素迁移doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.031中图分类号：X71 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2020)-02-0266-09申瑞霞，赵立欣，冯 晶，荆 勇，于佳动. 生物质水热液化产物特性与利用研究进展[J]. 农业工程学报，2020，36(2)：266－274. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.031 Shen Ruixia, Zhao Lixin, Feng Jing, Jing Yong, Yu Jiadong. Research progress on characteristics and utilization of products from hydrothermal liquefaction of biomass[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(2): 266－274. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.031 0 引 言近年来，随着化石能源危机的加剧，寻找和开发可再生能源已经迫在眉睫。
厨余垃圾水热液化制取生物燃料
厨余垃圾水热液化制取生物燃料张冀翔;王东;蒋宝辉;魏耀东【摘要】以厨余垃圾为原料进行水热液化，考察了反应温度和料液比对产物分布的影响。
温度320℃、料液比1：15时，生物油产率最高为16.7%，继续升高温度或降低料液比将促进气体产物生成。
与重质原油、常减压渣油相比，生物油氧、氮元素含量较高，热值为32.33～34.82 MJ·kg−1，其中汽油和煤柴油馏分超过50%。
利用GC-MS、FT-IR和FT-ICR MS对生物油化学组成、官能团和杂原子组成进行了表征。
生物油是一种复杂混合物体系，已检测出烃类、酸类、醛类、酮类、酯类、胺类、酚类、醇类和含氮杂环类等多种物质，对其酸性组分进一步分析显示，含氧组分主要是O2、O3类化合物，含氮组分主要是N1O2、N1O3和N1O4类化合物。
%Hydrothermal liquefaction of kitchen waste was processed forbio-oil production. The effects of reaction temperature and solid-liquid ratio on products distribution and bio-oil properties were investigated systematically. The highest bio-oil yield of 16.7% was obtained at 320℃ and 1:15. Further increasing temperature or decreasing solid-liquid ratio would promote gas formation. Bio-oil had higher oxygen and nitrogen content compared to heavy oil or residue oil. Over 50% of bio-oil fraction was in the naphtha, kerosene and AGO range. The higher heating value of bio-oil was 32.33—34.82 MJ·kg−1. Bio-oil was characterized using GC-MS, FT-IR and FT-ICR MS. Bio-oil was a complex mixture composed of hydrocarbons, acids, aldehydes, ketones, esters, amines, phenols, alcohols and N-heterocyclic compounds. Further analysis on the acidic compounds in bio-oil indicated that oxygenated compounds were primarily comprisedof O2 and O3 species, nitrogenous compounds were mainly N1O2、N1O3 and N1O4 species.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)004【总页数】8页(P1475-1482)【关键词】厨余垃圾;水热;液化;生物油;生物燃料【作者】张冀翔;王东;蒋宝辉;魏耀东【作者单位】中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京 102249;中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京 102249;中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京 102249;中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京102249【正文语种】中文【中图分类】TK62015-08-25收到初稿，2015-11-05收到修改稿。
生物质热化学转化过程中的反应机理分析
生物质热化学转化过程中的反应机理分析随着人们对环保意识的提高以及能源资源的日益枯竭，生物质能作为一种新型的可再生能源受到了越来越多的关注。
其中生物质热化学转化被广泛应用于生物质能的利用，并且在近几十年得到了快速发展。
在转化过程中，涉及到的化学反应机理对于提高生物质转化效率、降低排放量以及开发新型生物质能利用技术有着至关重要的作用。
因此，本文将从反应机理的角度进行探究。
一、生物质热化学转化的基本过程生物质热化学转化是指在高温或者高压条件下，生物质与其他化合物发生化学反应，从而得到燃料气体、液体或者固体燃料。
该过程可分为三个基本步骤：干馏、气化和燃烧。
在干馏阶段，生物质中的水分、木质素、半纤维素、纤维素等有机物在高温下分解产生其具有的化学物质。
其中，水分和木质素的分解温度在200℃左右，而半纤维素和纤维素的分解温度在300℃以上。
在气化阶段，生物质中的有机物与空气或者氧气进行化学反应，由此产生固体残渣、液体和气体。
气化反应的化学式可以用以下方程式表示：C6H10O5 + 3O2 → 6CO2 + 5H2O (1)C5H10O4 + 2O2 → 5CO + 4H2O (2)C6H10O5 → 3CO + 3H2 + 4CO2 + CH4 (3)在燃烧阶段，生物质中产生的气体进行燃烧反应，从而得到能量和反应产物，其中主要有CO2、H2O等。
二、实现生物质热化学转化的反应机理在生物质热化学转化过程中，化学反应的机理是十分复杂的，其反应机理涉及到多种化学过程，且不同种类生物质根据其成分和性质的不同，其化学反应机理也会有所区别。
下面将从有机物的裂解、中间产物的反应、氧化反应和还原反应四个角度逐一探究。
1、有机物的裂解在生物质的热解过程中，有机物质发生碳-碳键的断裂和氧与氢的解离反应，从而产生一系列的碳氢氧化合物。
这些有机物进一步分解或热解，会形成一些简单的化合物，比如甲烷(CH4)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)等。
生物质催化转化原理
生物质水相催化转化理论及方法？
1.通过强化水相传质与相转移的微膜反应体系，促进水解/异构/脱水主反应的相间热质传递，解决生物质水相解聚高活性中间物种深度降解及结焦的关键问题。
2.生物质水热解聚、定向制备呋喃类、酚类、糖醇类平台分子，通过异构/羟醛缩合/加氢脱氧等途径，高效转化为C5/C6烷烃、芳烃/环烷烃和C8-C15异构。
3.通过金属-酸多功能催化剂、层状材料，微-介孔酸性材料的设计合成，利用催化剂酸性位、空间结构和金属活性位协同调控水热解聚产物水相催化转化。
生物质的液化技术和应用
生物质的液化技术和应用随着环保理念在人们的日常生活中得到越来越广泛的关注，生物质作为一种可再生能源越来越受到重视。
而生物质的液化技术是其中较为重要的一项科技，它可以将固体的生物质转化为液态的能源，为实现能源的可持续利用提供了广阔的空间。
一、生物质液化技术的基本原理生物质液化是利用热力学的方法将生物质高温快速分解，获得液态气体和液体化合物。
生物质液化的基本原理是：在高温的条件下，生物质分子内部的化学键开始断裂，并在高温下快速分解成多种气体和液态化合物，比如甲醇、醚、酮、烯烃等。
这些液态产品可以作为一种清洁的燃料，应用于热力发电、燃料电池等领域，能够有效地减少有害气体排放，使生物质资源得到更加充分的利用。
二、生物质液化技术的应用领域生物质液化技术的应用领域非常广泛，其中，液态燃料的应用是其中的重要方向，可以替代传统的石油燃料。
生物质液化可以生产多种化学品，比如生物质甲醇、它可以被用于制药、染料、涂料等行业。
此外，生物质液化还可以生产生物质炭，可应用于工业、农业、牧业中。
①生产液态燃料生物质液化技术可以转化多种生物质废弃物成为液态燃料，因此可以应用于热电厂等工业生产领域。
生物质液化技术不仅具有清洁能源的特性，而且还可以充分利用废弃物，具有可持续性等优点。
②生产生物质甲醇生物质液化可以生产甲醇，而生物质甲醇是与石油甲醇同样的特性，用途非常广泛，比如可以用于制造化肥、染料、涂料等等。
③生产生物质炭生物质液化技术可以生产生物质炭，这种炭是在高温下被热解而成的，可以用于工业、农业、牧业中，比如可以作为土壤改良剂、床上填料、除臭材料等。
三、生物质液化技术的未来前景随着能源危机的日益严重，越来越多的国家在积极研发生物质液化技术，以实现对可持续能源的依赖和生产。
因此，生物质液化技术的未来前景是十分广阔的。
目前，生物质液化技术在国外已经得到了广泛的应用，特别是在欧洲和日本等发达国家，相应的产业链、配套设备和管理系统已经比较完善。
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生物质水热液化水相产物形成机理及资源回收
生物质水热液化是一种将生物质在高温高压水相条件下转化为液态产物的技术。
这项技术的发展有助于解决能源和环境问题，降低对化石燃料的依赖，并实现生物质资源的高效利用和循环利用。
生物质是指由植物或动物产生的有机物质，如木材、农作物废弃物、农畜禽粪便等。
生物质作为一种可再生能源，具有资源广泛、易获取、减少温室气体排放的优势，因此被广泛关注和利用。
水热液化是一种将生物质转化为液体产物的技术。
在水热液化过程中，生物质被置于高温高压水相环境中，经历一系列的物理和化学反应，最终形成液态产物。
水热液化主要发生在水温200-350°C和压力10-25MPa的条件下。
生物质在水热液化过程中，经历了多个阶段的转化。
首先，生物质的纤维素、半纤维素和木质素等主要组成部分会被水解为糖类、有机酸和其它可溶性低分子产物。
这些产物进一步经历脱水、脱氧等反应，生成的低分子化合物包括醇类、酮类和酚类等。
同时，生物质中的油脂在水热液化过程中也会发生转化。
油脂通过加热和催化作用生成脂肪酸和甘油，进一步转化为醇类和酮类物质。
这些低分子化合物具有较高的能量密度和燃烧特性，可以作为生物燃料或化工原料使用。
除了液态产物外，水热液化过程中还产生了一定量的气体产物，包括甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳等。
这些气体产物可以通过气体分离和净化技术进行回收利用，用于能源生产或化学工业过程。
水热液化过程中的水相产物主要是液态产物和水相气体产物，如醇类、酮类、酚类等。
这些产物具有较高的价值和广泛的应用前景。
例如，醇类可以作为生物燃料的替代品，用于发电和汽车燃料；酮类可以作为有机合成反应的溶剂或催化剂；酚类可以用于生产化学品和药品等。
对水热液化水相产物的合理回收和利用是提高生物质水热液化技术经济性和环境友好性的重要环节。
现阶段，主要采用的回收技术包括离心、蒸馏、萃取和催化转化等。
这些技术可以实现对水热液化产物中不同组分的分离和提纯，从而得到高纯度的产品。
综上所述，生物质水热液化水相产物形成机理与资源回收是一个复杂而重要的研究领域。
深入研究和理解生物质在水热液化过程中的转化机制，并探索高效的产物回收和利用技术，将有助于促进生物质资源的可持续利用，提高能源的利用效率，减少对化石能源的依赖，实现能源和环境可持续发展
综合来看，生物质水热液化是一种有潜力的技术，可以将生物质转化为可再生能源和化工原料。
水热液化过程中产生的液态产物和水相气体产物具有广泛的应用前景，如生物燃料、有机溶剂、催化剂和化学品等。
通过合理的回收和利用技术，可以实现对水热液化产物中不同组分的分离和提纯，从而获得高纯度的产品。
深入研究和理解生物质水热液化的转化机制，并探索高效的产物回收和利用技术，将有助于促进生物质资源的可持续利用，提高能源利用效率，减少对化石能源的依赖，实现能源和环境的可持续发展。