生物质快速热解制油试验及流程模拟
生物质热解制备生物油燃烧性能实验报告
生物质热解制备生物油燃烧性能实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源的日益枯竭，开发可再生能源成为了当今世界能源领域的重要研究方向。
生物质作为一种丰富的可再生资源，通过热解技术可以转化为生物油，具有替代传统燃油的潜力。
然而，生物油的燃烧性能对于其实际应用至关重要，因此有必要对其进行深入的实验研究。
二、实验目的本实验旨在研究生物质热解制备的生物油的燃烧性能，包括燃烧热值、燃烧稳定性、燃烧产物等方面，为生物油的进一步应用提供数据支持和理论依据。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、生物质原料：选取了_____等常见的生物质材料。
2、热解设备：采用了_____型热解炉。
（二）实验设备1、量热仪：用于测量生物油的燃烧热值。
2、燃烧实验台：包括燃烧器、温度传感器、压力传感器等，用于模拟生物油的燃烧过程。
3、气体分析仪：用于分析燃烧产物中的气体成分。
四、实验方法（一）生物质热解将预处理后的生物质原料放入热解炉中，在_____的温度和_____的气氛条件下进行热解反应，得到生物油。
（二）燃烧热值测定使用量热仪，按照标准操作流程，对生物油样品进行燃烧热值测定。
（三）燃烧实验将生物油通过燃烧器进行燃烧，通过温度传感器和压力传感器实时监测燃烧过程中的温度和压力变化，记录燃烧时间和火焰形态等数据。
（四）燃烧产物分析使用气体分析仪对燃烧产物中的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、氮氧化物（NOₓ）等气体成分进行分析。
五、实验结果与分析（一）燃烧热值实验测定的生物油燃烧热值为_____kJ/kg。
与传统燃油相比，生物油的燃烧热值相对较低，这可能是由于其成分复杂，含有较多的含氧有机物和水分。
（二）燃烧稳定性在燃烧实验中，生物油的燃烧过程较为平稳，但燃烧初期存在一定的点火延迟现象。
燃烧过程中的温度和压力变化较为均匀，没有出现明显的波动，表明生物油具有较好的燃烧稳定性。
（三）燃烧产物燃烧产物分析结果显示，生物油燃烧产生的一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOₓ）含量相对较低，二氧化碳（CO₂）排放量也在可接受范围内。
热解生物质制油技术
热解生物质制油技术热能C074 范竹茵073730摘要：热解技术已经应用到了能源转化的各个方面，它以其快速、清洁等优点引起了人们的广泛关注和研究。
其中生物质的热解为我们提供了新型的能源——生物油。
生物质在热解反应器中进行裂解等一系列的化学反应，通过控制反应的温度、速率和物料的湿度等来调节生物油的各种性质。
同时由于不同的热解反应器以及不同的原料也会使得油的热值、纯净度等一些特性受到影响。
关键词：热解、生物质、生物油、热解反应器、正文：随着全球工业的发展，煤、石油等不可再生的化石能源大量的消耗，人类面临着一场有史以来最严重的能源危机，寻找替代能源已经成为了迫在眉睫的大事。
氢能、核能、太阳能、风能、水能及生物质能等清洁能源备受人们的关注，其中热解生物质制油就是一种用可再生能源代替石油的技术。
热解又称裂解，它是利用热能切断大分子量的有机物、碳氢化合物，使之转变为含碳数更少的低分子量物质的过程，废弃生物质的热解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。
热解的优点在于能回收可储输的燃料，可在焚烧温度低的条件下，从有机物中直接回收燃料气和油品。
从资源化角度来看，热解是木质素纤维素转化为燃料乙醇和其他高附加化工产品工艺中的关键性环节。
由于热解温度相对较低，所以NO发生量少、气体生成量仅占焚烧法的几分之一。
热解生物油是用热化学的方法将生物质转化成液体物质，进而制备成能直接用于发电厂或车用发动机燃料，以代替柴油等石油能源产品。
热解技术日趋成熟，在反应器的设计、原料预处理、生物油的分离和后续制备、生物质的热解机理方面都有重大突破，在国内外都已形成产业化。
热解生物质产生燃料的技术在欧盟已经获得最大的资助，快速热解是有效转化生物质产生液体燃料的方法，液体燃料的产率能达到生物质重量的70%~80%，因此被认为是解决可再生燃料代替化石燃料的有效方法之一。
一．生物质热解概念生物质热化学转化通常有：热解、气化、液化和超临界流体萃取。
生物质快速热解制取生物油
性质 、精制以及转化利用进 行了详 细的阐述 。
关键词 ：生物质 ；快速热解 ；生物油 中图分类号 ：Ｔ Ｋ ６ 文献标 志码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — ５ ６ ０ Ｘ． ２ ０ １ ４ ． ０ ５ ． ０ ０ ２
ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ． ｇ Ｉ ｔ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｎｄ ａ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｎ ａ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ｎｔ ａ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ２ １ ｓ ｔ ｃ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｙ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｂ ｉ ｏ ｍａ ｓ ｓ ｆ ａ ｓ ｔ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ， ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｎｄ ａ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ， ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ， ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ， ｒ ｅ ｉｎ ｆ ｉ ｎ ｇ ， ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｉ ｏ — ｏ ｉ ｌ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｏ ｔａ ｒ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｆ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｂ ｉ ｏ ｍａ ｓ ｓ ； ｆ ａ ｓ ｔ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ｂ ｉ ｏ — ｏ ｉ ｌ
基于生物质双流化床快速热解生产流程模拟的
2016年第35卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·727·化工进展基于生物质双流化床快速热解生产流程模拟的分析吕奇铮，徐起翔，张长森，张瑞芹（郑州大学化学与分子工程学院，河南省环境化学与低碳技术重点实验室，河南郑州 450001）摘要：用Aspen Plus软件模拟了生物质双流化床快速热解生产流程，对流程的干燥、热解、冷凝、燃烧等过程进行了㶲分析，找出㶲利用率较低的可能影响因素，并对其改善。
结果表明：流程压降对热解过程㶲利用率影响较小；副产物焦炭完全用作燃烧供热时，整个流程热流㶲损失较大，65%的焦炭用作燃烧供热时，㶲利用率由69%提高到75.6%，模拟结果为生物质热解工业化放大过程能耗优化设计提供了参考依据。
关键词：生物质；快速热解；Aspen Plus；㶲中图分类号：TK 6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）03–0727–06DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.012Exergy analysis of biomass fast pyrolysis in dual fluidized bed based onprocess simulationLÜ Qizheng，XU Qixiang，ZHANG Changsen，ZHANG Ruiqin （Environmental Chemistry & Low Carbon Technologies Lab of Henan Province，Chemistry and Molecular Engineering College，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，Henan，China）Abstract：Fast pyrolysis of biomass in a dual fluidized was simulated using Aspen Plus software，and the process included the following unit operations：drying，pyrolysis，bio-oil condensation，and combustion . Based on the simulation results，exergetic analysis of the whole process was performed in order to optimize the overall exergetic efficiency. Analysis results indicated that the exergetic efficiency increased only slightly with a decrement of system pressure drop while increased significantly from 69% to 75.6% when the pyrolysis char combusted was reduced from 100% to 65%. The conclusions are useful for industrial design of biomass fast pyrolysis.Key words：biomass；pyrolysis；Aspen Plus；exergy近年来世界各地都在发展高效、无污染的生物质能[1-2]，对生物质能的利用方式也趋近多样化，其中生物质快速热解制取生物油是生物质能高效利用的方法之一。
生物质热解气冷凝及生物油燃烧的实验研究与数值模拟
生物质热解气冷凝及生物油燃烧的实验研究与数值模拟1.引言生物质是指来源于植物和动物的有机物质，包括木材、秸秆、麦秸、稻秸、麻杆等农业废弃物，以及甘蔗渣、木材加工废弃物、芦苇、水草、粪便等。
生物质资源在可持续发展和环境保护方面具有重要意义。
与传统的煤炭、石油等化石能源相比，生物质资源具有广泛的来源、资源丰富、环保和可再生等优点，因此备受关注。
在生物质能源的综合利用中，生物质热解气冷凝及生物油燃烧技术是目前研究的热点之一。
生物质热解气冷凝是指将生物质原料进行热解处理，获得生物质气体和生物质焦油等产品，其中利用气冷凝技术将生物质气体中的水汽凝结成液态水。
生物油燃烧则是将生物质热解得到的生物油产品进行高效燃烧，用作能源供热等用途。
本文将对生物质热解气冷凝及生物油燃烧的相关实验研究和数值模拟进行全面评估，并探讨其应用前景。
2.实验研究进展生物质热解气冷凝及生物油燃烧技术的实验研究已经取得了一定进展。
在生物质热解气冷凝方面，研究人员通过对不同生物质原料和热解工艺参数的调节，获得了不同特性的生物质气体和生物质焦油产品。
利用气冷凝技术，可以有效降低生物质气体中的水汽含量，提高气体的热值和稳定性。
在生物油燃烧方面，研究人员开展了生物油的燃烧特性、稳定性和燃烧效率等方面的实验研究，为生物质能源的高效利用提供了技术支撑。
3.数值模拟应用除了实验研究，数值模拟在生物质热解气冷凝及生物油燃烧领域也发挥着重要作用。
通过建立生物质热解气冷凝和生物油燃烧的数值模型，可以对热解过程中的气体和液体产品特性进行预测和优化。
数值模拟还可以帮助研究人员理解生物质能源转化的机理和规律，为工程应用提供技术支持。
4.个人观点和展望从我个人对生物质热解气冷凝及生物油燃烧技术的理解来看，这些技术在生物质能源高效利用方面具有重要意义。
随着我国对清洁能源的需求不断增加，生物质能源作为一种可再生、环保的替代能源，将在未来得到更广泛的应用。
加强生物质热解气冷凝及生物油燃烧技术的研究和应用具有重要的现实意义和发展前景。
生物质快速热解制取生物质油
对于给定的某地区的生物质来说 ,其主要成分 和次要成分的含量基本固定 ,但水分含量的变化较 大 (这主要受所在环境的影响) [4] 。因此在试验中可 以只测定生物质的含水量 ,在 108 ℃的温度下干燥 4h ,根据重量差计算其水分含量 。本文以黑龙江地 区的白桦木屑 (使用植物粉碎机将白桦木屑粉碎成 颗粒质量均在 10mg 以下) 为例 , 其含水量测定为 1105 %。尽管生物质快速热解制取生物质油的影响 因素众多 ,本文着重研究温度和流化气流速对热解 产物 ———固 、气 、液的影响规律 。热解产物产量的确 定是试验研究中的一个重点部分 ,固体产量由过滤 器前后 (过滤器中截留的生物质油在马弗炉中加热 去除) 重量差值确定 ;不凝气体用集气袋收集 ,用排 水方法测量重量 ;由于生物质油的收集不完全 ,因此 油的产率采用差减法[4] :生物质油产率 = 1 - 气体产 物的产率 - 固体产物的产率 。
min ,气氛为氮气 ,流量设定为 40mLΠmin 。热失重曲
线见图 5 。
图 4 生物质裂解油的总离子流图 Fig14 Total ion current diagram of biomass pyrolysis oil
5 生物质油的热重分析
生物质直接热解得到的生物质油油品较差 、粘 度高 、挥发性低 、含氧量高 、热值低 、具有腐蚀性 ,并 且稳定性差 、接触到空气很容易变硬[6] 。如果要使 生物质油成为高品质的燃料油就必须通过精制来降 低氧含量 ,提高稳定性和挥发性 。用热分析手段研 究生物质油的热稳定性和分解反应过程 ,可以为生 物质油的精制提供可靠的数据 。这里采用综合热分 析仪来研究生物质油的热失重曲线 。
1) 自行研制的定量给料浅床层鼓泡流化床反应 器能够比较准确地研究产物 (固 、液 、气) 组成比例的 分析 ;
生物质热解制备生物油品质实验报告
生物质热解制备生物油品质实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，寻找可再生和清洁能源已成为当务之急。
生物质作为一种丰富的可再生资源，其热解转化为生物油的技术受到了广泛关注。
通过热解过程，可以将生物质转化为具有潜在能源价值的生物油，但生物油的品质对于其实际应用至关重要。
本实验旨在研究生物质热解制备生物油的品质特性。
二、实验目的1、分析不同生物质原料在热解过程中产生的生物油的化学成分和物理性质。
2、评估热解条件（如温度、反应时间、升温速率等）对生物油品质的影响。
3、确定优化的热解工艺参数，以提高生物油的品质和产量。
三、实验材料与设备1、生物质原料选取了常见的生物质材料，如木屑、秸秆和稻壳。
对原料进行预处理，包括干燥、粉碎和筛分，以确保其粒度均匀。
2、实验设备热解反应炉：采用固定床式热解炉，能够精确控制温度和反应时间。
冷凝器：用于冷却热解产生的气体，使其凝结为液体生物油。
气体收集装置：收集热解过程中产生的不可冷凝气体。
分析仪器：气相色谱质谱联用仪（GCMS）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、元素分析仪、粘度计、密度计等。
四、实验方法1、热解实验将预处理后的生物质原料装入热解反应炉中，按照设定的热解条件进行实验。
控制温度在 400-600℃之间，反应时间为 30-90 分钟，升温速率为5-15℃／min。
2、生物油收集与处理热解产生的气体经过冷凝器冷却后，收集得到生物油。
对生物油进行过滤，去除其中的固体杂质。
3、品质分析使用 GCMS 分析生物油中的有机成分，确定其主要化合物种类和含量。
通过 FTIR 分析生物油中的官能团结构。
利用元素分析仪测定生物油中的碳、氢、氧、氮等元素含量。
使用粘度计和密度计测量生物油的粘度和密度。
五、实验结果与讨论1、化学成分分析不同生物质原料热解得到的生物油化学成分存在差异。
木屑热解生物油中主要含有酚类、醛类和酮类化合物；秸秆热解生物油中含有较多的酸类和酯类化合物；稻壳热解生物油中则以醇类和呋喃类化合物为主。
生物质制备生物液化油实验报告
生物质制备生物液化油实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长以及传统化石能源的逐渐枯竭和环境问题的日益严峻，寻找可再生、清洁的替代能源成为了当今世界能源领域的重要研究方向。
生物质作为一种丰富的可再生资源，具有转化为液体燃料的潜力。
生物液化油是通过热化学转化等方法将生物质转化得到的一种液体产物，具有较高的能量密度和潜在的应用价值。
二、实验目的本实验旨在研究生物质制备生物液化油的可行性和优化工艺条件，以提高生物液化油的产率和质量，并对其性质进行分析和评估。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、生物质原料：选用了玉米秸秆、木屑和稻壳等常见的生物质废弃物。
2、催化剂：选用了碳酸钠和碳酸钾等碱性催化剂。
（二）实验设备1、热解反应釜：能够承受高温高压的不锈钢反应釜。
2、冷凝器：用于冷却热解产生的气体，使其液化。
3、气体收集装置：用于收集热解过程中产生的不凝性气体。
4、分析仪器：包括气相色谱仪（GC）、液相色谱仪（LC）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等，用于对生物液化油的成分和性质进行分析。
四、实验方法（一）生物质预处理将玉米秸秆、木屑和稻壳等生物质原料进行粉碎、干燥处理，使其粒径在 2-5mm 之间，水分含量低于 10%。
（二）热解反应将预处理后的生物质原料与催化剂按照一定比例混合均匀后，装入热解反应釜中。
在氮气氛围下，以一定的升温速率将反应釜加热至设定温度（450-600℃），并保持一定的反应时间（30-60min）。
（三）产物收集与分离热解反应结束后，迅速冷却反应釜。
热解产生的气体经过冷凝器冷却后，得到液体产物（生物液化油）和不凝性气体。
液体产物通过分液漏斗进行分离，得到生物液化油和水相。
（四）产物分析采用气相色谱仪（GC）分析生物液化油中的有机成分，包括烃类、醇类、醛类、酮类等。
采用液相色谱仪（LC）分析生物液化油中的水分含量和酸值。
采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析生物液化油的官能团结构。
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化 工 学 报 CIESC Journal
Vol.65 No.2 February ・ 679・
生物质快速热解制油试验及流程模拟
王超 1,2，陈冠益 1，兰维娟 1，马文超 1
（1 天津大学环境科学与工程学院，天津 300072；2 中国石化工程建设有限公司，北京 100101） 摘要：使用自主研发的流化床热解反应器对生物质热解制油进行实验研究，通过对不同实验温度 450、500、525、 550、580、610℃下得到的目标产物进行分析，得到了反应温度对生物油产率的影响规律。实验表明：550℃时，最 大液体产率为 42.5% （质量） ； 实验得到的不可冷凝气体的组分以 CO、 CO2、 CH4 和 H2 为主， 气相产物产率约为 37.7% （质量） 。在实验基础上，利用 Aspen Plus 流程模拟软件，建立了生物质热解制油工艺模拟流程，模拟分析了热解温 度对生物油产率的影响，结果表明该模型能准确模拟实际热解过程，具有较好的适用性和可靠性。 关键词：生物质；热解；生物油；流程模拟 DOI：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.02.044 中图分类号：TK 6 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2014）02—0679—05
图1
流化床热解实验系统
图2
温度对热解产物分布的影响
Fig.1 Fluidized bed pyrolysis experimental system
Fig.2 Product distribution against temperature
第2期
王超等：生物质快速热解制油试验及流程模拟
・681・
图3
引 言
生物油是生物质原料经快速热解工艺制取的 清洁燃料，经过升级改质后可替代化石能源作为发 动机燃料，这对优化我国能源结构、节能减排与环
境保护具有重要意义。生物质快速热解制油工艺是 指生物质原料在隔绝空气、常压、高加热速率、短 气相停留时间和适中的裂解温度条件下，瞬间脱出 挥发分，产生的热解蒸气经迅速冷凝得到生物油的 3.1 热解工艺模拟流程的建立 3.1.1 组分信息 在组分信息输入中，将生物质原 料作为进料物流，以工业分析、元素分析数据来定 义。将通过实验结果检测得到的 CO、CO2、H2 和 CH4 作为气相产物组分。对于液体产物，定义了几 种通常在生物油中可以检测出来的特征组分 C5H4O2、C3H6O2、C10H16O、C7H12O2、C14H28O2、 C16H18O9， 以及 H2O 产物和纯油组分产物 C8H10O2、 （以 Aspen Plus 中非常规组分来定义生物油，以元 素分析数值进行表征， 见表 1 中实验测定值） ， 这样 定义是一个理想的组分分割，便于计算，实际这些 组分是混合在一起的。固体产物仅根据质量平衡计 算总收率。 3.1.2 设备模块 本文选择 RYield 、 RGibbs 和 RCSTR 模块组合在一起表示热解反应器；用 SEP 模块分割不同相态组分；Heater 模块表示预热器； HEATX 表示水冷换热器。 3.1.3 模拟流程 选择模块，连接模块间的物流 走向，完成生物质热解工艺的流程模型的搭建， 见图 4。 3.1.4 热解动力学分析 国内外有很多的研究人 员 [10-14] 通过热重技术研究建立了生物质热解反应 动力学方程，求解活化能和频率因子，并提出了相 应的热解机理。
表1
Feature moisture/%(mass) pH C/%(mass) H/%(mass) O/%(mass) N/%(mass) S/%(mass) HHV/MJ・kg1 solids/%(mass)
含氧量较高，给生物油直接作为高品位能源带来一 些问题，如热稳定性差、热值低。生物油的氮元素 含量很少且不含硫，所以在其燃烧时仅会产生少量 的 NOx，而无 SO2 或 SO3 等硫化物生成，具有较好 的环保排放特性，属于清洁燃料。但生物油作为燃 料油品直接使用必须经过脱酸、脱氧、脱水等升级 改质工艺加以精制，以提高其品质。 本文选取了在反应温度 550 ℃下收集到的生 物油样品，用 GC-MS 法鉴别其化学组分， 经谱库 检索得到其组分名称，主要为酸、酮、酚类含氧 化合物。 关于生物油组分的研究[8-9]显示，在原料、反应 温度等影响热解工艺的因素不同的情况下，得到的 生物油其组分基本相同，相对含量有所不同，如糠 醛（C5H4O2）、丙酸（C3H6O2）、莰酮（C10H16O）、 丙烯酸丁酯（C7H12O2）、辛酸已酯（C14H28O2）、 乙苯（C8H10O2）、绿原酸（C16H18O9）等为通常被 检测出来的特征组分。
1 生物质热解制油实验
1.1 原料分析 本文选用玉米秸秆作为生物质原料，实验前需 要烘干及粉碎，获得标准实验样品原料。经检测分 析：玉米秸秆（干基元素分析） C 含量为 46.85%(质 量)， H 含量为 7.16%(质量)， O 含量为 45.26%(质量)， N 含量为 0.71%(质量)，S 含量为 0.02%(质量)；其 工业分析结果中， 水分含量为 8.62%(质量)， 干基固 定碳含量为 12.06%(质量)， 挥发分含量为 74.01%(质 量)，灰分含量为 13.93%(质量)。 对于其他农业废弃物生物质原料，其特性的分 析结果基本相近[5]。 1.2 实验操作 本实验采用实验室自主研发的流化床热解系 统（图 1） 。实验的操作流程为：对生物质原料进行 粉碎筛分； 设定反应温度， 以 N2 为载气吹扫物流管 路隔绝空气；原料以载气吹送，经螺旋进料器输送 进入主反应器，迅速发生热裂解反应产生热解蒸
2013-05-01 收到初稿，2013-06-03 收到修改稿。
联系人：陈冠益。第一作者：王超（1983—） ，男，博士研究生。 基金项目：国家自然科学基金项目（51036006，51076158） 。
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化
工
学
报
第 65 卷
本文用流化床反应器对生物质热解制油进行 了实验研究。其特点是：被载气输送进入反应器的 生物质原料带有很大的动能，与反应器内流动的被 加热的床料高速碰撞，在流态化的形态下迅速换热 而使原料颗粒发生快速热裂解而析出挥发分，形成 热解蒸气，其中包括可冷凝气体和不可冷凝气体。 国内外的众多研究机构[1-4]已采用了以流化床为主 反应器的生物质热解制油工艺，并得到了较高的产 油率。 为指导生物质热解制油工艺设计与优化，本文 借 助 在 石 油炼 制 行 业 及煤 化 工 行 业应 用 广 泛 的 Aspen Plus 软件，尝试建立针对生物质热解制油工 艺的计算模型，并进行模型有效性的分析。
2 实验结果与讨论
2.1 目标产物产率分析 本实验选取了 450、500、525、550、580、610 ℃六个反应温度进行实验，均在常压、进料流量 3 kg・h1、N2 流量 1.6 m3・h1 的条件下进行热解实 验，实验时间均为 30 min。实验得到了炭、气、油 三种产物，其产量随反应温度的变化趋势见图 2。 在 6 个实验温度下得到的热解气相产物主要组分及 其浓度随温度的变化曲线见图 3。 从图 2 可知，在反应温度的变化范围内，生物 油的产率出现了极值点 42.5%(质量)。 从图中曲线的 变化趋势可以看出，液体产物的产率在达到极值点
Received date: 2013-05-01. Corresponding author: Prof. CHEN Guanyi, chen@ Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (51036006, 51076158).
Experimental research and process simulation on biomass fast pyrolysis for production of bio-oil
WANG Chao1,2，CHEN Guanyi1，LAN Weijuan1，MA Wenchao1
(1Faculty of Environment Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；
2
Sinopec Engineering Incorporation，Beijing 100101，China)
Abstract：The experimental research of biomass pyrolysis for production of bio-oil is performed with a fluidized bed reactor designed by ourselves. By analysis of desired products collected at different temperature 450, 500, 525, 550, 580, 610℃, influence of reaction temperature on the yield of bio-oil is investigated in this paper. The results show that the highest yield of bio-oil is 42.5%(mass) received around 550℃, while gas yield is 37.7%(mass), gas components are mainly CO, CO2, CH4, H2. On the basis of the experiment, using Aspen Plus software for process simulation a biomass fast pyrolysis model for production of bio-oil is set up, the effects of temperature on bio-oil yield is simulatedly analyzed. The results show that the pyrolysis process is simulated exactly, the model is proved applicable and reliable. Key words：biomass；pyrolysis；bio-oil；process simulation