生物质热解燃料油

合集下载

生物质制油

生物质制油

生物质热裂解制生物油摘要:生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一,生物质热裂解制生物油为其中应用较多的一部分。

但其高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了生物油的广泛应用,因此必须对生物油进行精制,以改善生物油的品质。

该文以生物质热裂解生物油为例,从催化加氢、催化裂解、气相催化、水蒸气重整和乳化等方面详细阐述了生物油精制的研究进展,展望生物油强大的发展前景。

关键词:生物质;生物油;热裂解;精制;催化0 引言生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。

而所谓生物质能(biomass energy),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。

它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,同时也是唯一一种脂肪燃料快艇可再生的碳源。

生物质热裂解(又称热解或裂解),通常是指在无氧环境下,生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程,是生物质能的一种重要利用形式。

随着化石能源的逐渐枯竭,可再生能源已得到全球的广泛关注。

中国国家发改委在能源发展“十一五”规划中指出:2005年,中国一次能源生产总量20.6亿t标准煤,消费总量22.5亿t标准煤,分别占全球的13.7%和14.8%,是世界第二能源生产和消费大国。

随着国民经济平稳较快发展,城乡居民消费结构升级,资源约束矛盾更加突出。

以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式,带来了许多环境和社会问题。

因此国家制定了石油替代工程目标,加快发展生物质液体燃料被提上日程。

生物质是地球上最广泛存在的物质,它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。

各种生物质都具有一定的能量。

将生物质转化为液体燃料被认为是最有前途的能源转化途径之一。

生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一。

生物质热解与生物油的特性研究

生物质热解与生物油的特性研究

文章编号:025420096(2006)1221285205生物质热解与生物油的特性研究 收稿日期:2005208203 基金项目:中科院“知识创新”方向性项目(K JCXZ 2SW 204)朱锡锋,陆 强,郑冀鲁,郭庆祥,朱清时(中国科技大学生物质洁净能源实验室,合肥230026)摘 要:用木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆为原料进行了热解液化试验,生物油的产率分别为63%、53%、57%和56%,生物油的热值均为17~18M J Πkg 。

生物油成分分析表明,生物油是一种复杂含氧有机化合物与水组成的混合物,包括了几乎所有化学类别的有机物,如醚、酯、醛、酮、酚、醇和有机酸等。

生物油粘温特性研究表明,当温度低于85℃时,生物油粘度随着温度升高而减小,符合液体粘温通用关系式;当温度高于85℃时,生物油粘度随着温度升高而上升,生物油中某些化合物开始产生聚合反应。

关键词:生物质;热解;生物油;粘度中图分类号:TK 6 文献标识码:A0 前 言生物质是一种与环境友好的可再生资源,在完全缺氧情况下快速受热主要降解为一种称为生物油的初级液体燃料,此外还有少量的焦炭和可燃气体。

影响生物质热解液化的主要工艺参数是加热速率、反应温度、气相滞留时间和高温有机蒸汽的淬冷[1]。

生物质转化为生物油后,其能量密度得到大幅提高(如秸秆可提高约10倍),故生物油的运输和储藏要比生物质容易许多[2]。

生物油的用途非常广泛:可以作为燃料油直接燃烧使用(燃烧时只需对现有热力设备略加改造即可);提质后可单独或与化石燃料混合用于内燃机[3~4];生物油是复杂有机化合物的混合物,从中可以分离提取出具有特殊用途或高附加值的化学品[5~6]。

总之,生物质热解液化作为大规模转化利用生物质的一个重要技术手段已越来越为人们所重视。

本文采用自行研制的快速流化床生物质热解液化装置对松木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆4种物料进行了热解液化试验,生物油的产率分别为63%、53%、57%和56%,生物油的热值均为17~18M J Πkg 。

生物质快速热解技术

生物质快速热解技术

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。

生物质热解油提质的研究概况

生物质热解油提质的研究概况

22引言目前,生物质热解油代替石化柴油在供电供热领域应用十分广泛,但是其水分多、腐蚀性强等一系列问题阻止了在柴油机领域的推广。

近年来,采取相应手段提高生物质热解油的性质以适合柴油机燃烧系统变成了热门课题,当前主要的方式主要有:催化裂解、催化加氢、催化酯化、萃取、和乳化等。

尽管有以上的多种方式可以提升生物质热解油的品质,但其大规模使用在车用柴油机上仍未能见到。

如果寻找到一种经济高效的提质措施,生物质热解油大规模商用的进程将被快速推进,并且在改善世界性能源短缺和治理环境污染等方面具有重大意义。

一、生物质热解油组成及性质生物质热解油具有复杂的有机组分,其中包含了酸、醛、酮、醇、酯、醚、酚和糖类及其衍生物等上百种物质。

想要准确地测定出热解油的组分非常困难,现阶段多使用气质联用仪对生物质热解油进行组分分析。

Branca等对木屑进行热裂解制得生物质热解油,并使用气质联用仪测得其中含有:乙酸、羟乙醛、苯酚和愈创木酚在内的40多种有机化合物,也推算出了该生物质的主要裂解过程为纤维素、半纤维素和木质素的快速分解。

Bertero等对小麦壳、豆科灌木和松木三种原料进行传统方式的热解,分别得到了三种生物质热解油。

随着热解油原料的改变,各个组分的含量变化很大,这说明热解油各组分的相对含量会由于原材料的不同而差异显著。

Huber等通过实验发现,生物质热解油的成分不仅受到原材料的影响,还受到制备工艺的影响,不同的实验条件对生成物的组成成分影响十分明显。

由此可见,合适的加工工艺能够有效改善生物质热解油的品质。

通过快速加热分解生物质得到的液体状热解油在成份上与传统石化柴油还存在很大差别,所以在生物质热解油在大规模实际使用上还存在许多问题,例如水分相对含量较高导致点火困难,运动粘度较高导致易在喷油嘴中结焦堵塞喷嘴。

热值低是生物质热解油的一个严重缺陷,在柴油机的实际使用时会提高燃料用量,更多的喷油量会导致雾化效果恶化,与空气混合作用降低,甚至影响柴油机的正常工作。

b24生物燃料油 标准

b24生物燃料油 标准

b24生物燃料油标准生物燃料油是一种以生物质资源为原料制备的燃料,在当前能源形势下,生物燃料油被认为是一种绿色可再生能源,具有广阔的应用前景。

为了保证生物燃料油的质量和安全性,各国都制定了相应的标准来规范生物燃料油的生产和使用。

本文将重点介绍B24生物燃料油的标准及相关内容。

一、B24生物燃料油的定义B24生物燃料油是一种由精制的植物油和合成的柴油混合而成的生物柴油,是绿色环保燃料的一种,通常用于替代传统柴油。

B24生物燃料油的名称中的“B”代表“生物燃料”的意思,数字“24”表示该燃料中生物柴油的百分比为24%。

二、B24生物燃料油的标准B24生物燃料油的标准主要包括生产、贮存、运输和使用等方面的要求。

下面将从这些方面依次介绍B24生物燃料油的标准要求。

1.生产标准B24生物燃料油的生产必须符合国家或地区制定的相关规定,包括生物柴油的生产工艺、原料选取、生产设备和生产环境等方面的要求。

生产厂家必须具备相关的生产许可证和质量管理体系认证,确保生产出的B24生物燃料油符合规定的质量标准。

2.贮存标准B24生物燃料油在贮存过程中,必须采取相应的措施确保其质量和安全性。

贮存设施必须符合相关的安全规定,贮存容器必须具备防漏、防爆、防静电和防火等功能,以防止B24生物燃料油的泄漏或污染。

3.运输标准B24生物燃料油的运输必须符合国家或地区的相关运输规定,包括运输工具、运输设备和运输条件等方面的要求。

运输企业必须具备相关的运输许可证和安全管理体系认证,确保B24生物燃料油在运输过程中的安全和稳定。

4.使用标准B24生物燃料油在使用过程中,必须符合国家或地区的相关标准和规定,包括燃料质量、排放标准和车辆适应性等方面的要求。

使用单位必须合理选择和配置相应的设备和车辆,确保B24生物燃料油的安全和高效使用。

三、B24生物燃料油的优点B24生物燃料油作为一种可再生燃料,具有多种优点,包括环保、可再生、减少温室气体排放、降低对化石燃料的依赖等。

生物质热解——精选推荐

生物质热解——精选推荐

⽣物质热解⽣物质热解分慢速热解和快速热解。

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。

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。

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。

生物质热裂解生物油性质的研究进展

生物质热裂解生物油性质的研究进展

生物质热裂解生物油性质的研究进展摘要:生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物。

生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力,已引起了国内外的广泛关注。

为此,从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质,提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题。

引言随着经济的不断增长,人们对能源的需求越来越大。

据统计,按照2003年的开采量计算,地球上蕴藏的煤、石油、天然气等化石能源将分别在192年、41年和67年内耗竭,而且化石燃料的长期使用,对环境造成严重的负面影响,引起了温室效应和环境污染等问题。

因此,开发可替代化石燃料的环境友好型可再生能源已成为当今世界研究的热点。

生物质能作为众多可再生能源中的一种,在利用中具有SO2和NOX产出少及CO2零排放的优点。

据统计,世界每年生物质产量约1460亿t,占世界能源总能耗的14%,其中发达国家占3%,发展中国家占43%,是当今世界第4大能源。

无论从环境还是从资源方面考虑,研究生物质能源转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。

生物质热裂解被认为是生物质能源转化技术中一项最具有广阔发展前景的前沿技术,是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下,最终生成液体产物、木炭和可燃气体的过程。

3种产物的产量和比例取决于生物质热裂解工艺条件及反应参数(温度、加热速率、气相停留时间和流化风速)。

生物质快速热裂解技术是高效率的生物质热裂解油转化技术,是在隔绝空气或少量空气、常压、中温(500°~650℃)、高加热速率(104~105℃/s)和极短气体停留时间(小于2s)的条件下,将生物质直接热裂解,产物经快速冷却,可使中间液体产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝,从而得到高产量的生物质液体油,其产率可达(60~95)wt%。

生物质热裂解产生的液体油是一种深褐色的能够自由流动的黏性化合物,通常被称为生物油,也称为热裂解油、热裂解液体、生物原油或生物质热解油等。

生物质热解制取生物油的研究进展

生物质热解制取生物油的研究进展

生物质热解制取生物油的研究进展摘要:文章介绍了国内外生物质热解的发展现状与趋势,概述了我国生物质热解制取生物油的潜力。

文章对生物质热解制取生物油进行了展望,并指出了生物质热解制取生物油的发展战略。

关键词:生物质热解生物油一、引言维持现代文明社会正常运转的主要能源来自石油、煤和天然气。

然而,这些化石燃料的广泛使用造成了严重环境污染和温室效应。

为了保护环境,实现温室气体减排,缓解能源供需的紧张状况,世界各国均在加紧开发包括生物质能在内的各种可再生能源。

我国农林废弃资源丰富,直接燃烧对环境污染大。

利用生物质热解技术原理可以将麦秸秆、玉米杆、谷壳等废气生物质转化为生物油。

生物油是一种褐色液体,热值约为15MJ/kg,能够用于工业锅炉或窑炉燃烧供热,也可用于涡轮机或透平中燃烧发电。

生物油经过品质提升后(如催化加氢、催化裂解和气化-费托合成),可以转化为汽油或柴油。

该文主要对生物质热解液化研究进展进行介绍,综述了这类可再生资源的利用现状、潜力及今后发展的方向。

二、国内外生物质热解研究现状20 世纪70年代的石油危机,世界各国纷纷寻求可替代化石能源的可再生能源,“生物质”渐渐引起人们的注意,因此对生物质的研究由此开始,尤其是对生物质热解的研究更是引起广大研究者的重视。

上世纪80年代早期,北美首先开展了热解技术的研究工作。

此后,世界各国先后建立了多种热解装置和相关工艺路线,力图实现热解技术的产业化。

生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径,许多研究者用闪解来增加热解的液体产物和气体产物。

任铮伟等[1]在最大进料速率为5kg/h的快速裂解流化床内进行了快速热解生物质制取液体燃料的研究。

反应在常压和420~525℃温度范围内进行,以木屑为原料,CO2 为流化气,石英沙为传热介质,最大液体质量产率达到70%。

戴先文等[2]以木屑为原料,氮气为流化气,采用石英沙作为传热介质,在循环流化床中进行快速热解实验。

当温度为550℃,木屑粒径0.38mm,停留时间0.8s时,液体质量产率为63%。

  1. 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. 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. 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)。

生物质热解燃料油制备和精制技术摘要:能源问题在世界经济中具有战略意义。

据预测,地球上可利用的石油将在今后几十年内耗竭,从长远看液体燃料短缺仍将是困扰人类发展的大问题。

在此背景下,生物质能作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源,正日益受到重视。

由生物质转化而来的燃料比较干净,有利于环境保护。

同时使用这类燃料也有助于减少温室气体的排放。

实际上这也是很多发达国家开发生物质能的主要动力。

生物质能是通过光合作用以生物形态储存的太阳能,可作为能源利用的生物质包括林产品下脚料,薪柴,农作物秸秆及城市垃圾中的生物质废弃物等。

目前生物质的直接燃烧已不能满足人们对能量的需求,由生物质直接液化制取燃料油将是下世纪有发展潜力的技术,它主要包括生物质的裂解和高压液化两类。

此外还可将生物质气化后再由气体产品生产液体燃料,也可将生物质水解后发酵制燃料酒精。

关键词:生物质废弃物热解燃料油制备精制技术可再生一、生物质燃料油的制备1. 生物质裂解制燃料油裂解是在无氧或缺氧条件下,利用热能切断生物质大分子中的化学键,使之转变为低分子物质的过程。

裂解中生物质中的碳氢化合物都可转化为能源形式。

和焚烧相比,热解温度相对较低,处理装置较小,便于造在原料产地附近。

生物废弃物的热解是复杂的化学过程,包含分子键断裂,异构化和小分子的聚合等反应。

通过控制反应条件(主要是加热速率,反应气氛,最终温度和反应时间),可得不同的产物分布。

据试验,中等温度(500-600℃)下的快速裂解有利与生产液体产品,其收率可达80%。

裂解中产生的少量中热值气体可用作系统内部的热源,气体中氮氧化合物的浓度很低,无污染问题。

国际上近来很重视这类技术,除了从能源利用考虑外,还因生物油含有较多的醇类化合物,作汽车用油时不必为提高辛烷值而外加添加剂。

其油品基本上不含硫,氮和金属成分,可看作绿色燃料,对环境影响小。

1.1 裂解工艺国外已发展了多种生物质裂解技术,以达到最大限度地增加液体产品收率的目的。

如快速裂解,快速加氢裂解,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经济的方法。

快速裂解指反应时间仅几秒钟或更少的情况,一般在常压下进行,而快速加氢裂解压力可达20MPa。

短的停留时间要求反应器有极高的加热速率,如在专门设计的混合器里,通过载热粒子和生物质原料的接触,可使加热速率达到10,000℃/h。

两个常用的设计是气流床反应器和流化床反应器。

气流床裂解反应器由美国佐治亚技术研究院开发。

0.30-0.42mm的木屑被燃烧后的烟道气挟带进入一直管,裂解所需热量由载流气(即烟道气)提供。

由于载流气温度太高会增加气体产率,故将其进口温度控制为745℃,同时采用较大的载流气用量(其和生物质的重量比约为8:1)。

反应器直径15cm,高4.4m,停留时间1-2s。

这是一种折中的处理,因要使有一定尺度的粒子裂解完全需让其有足够的停留时间;而对裂解蒸汽来说,过长的停留时间又会发生二次反应,降低液体产品的收率。

实验中所得有机冷凝物的收率(不含水)为58%,焦炭产率为12%。

总的液体产品中有一半是水,它包括燃烧时进入烟道气的水,裂解中生成的水和原料中固有的水。

流化床裂解可用加拿大Waterloo大学的工艺为代表。

反应器为圆柱形,内以细砂粒为流化介质,裂解所需热量通过预热流化气提供。

流化气和把生物质原料挟带进入床层的载流气都由裂解中的气相产物承担。

固体生物质进料流率1.5-3kg/h,裂解中生成的低密度炭粉被流化气带出床层,在旋风分离器内分离。

气体产物经二级冷凝,第一级得沥青类产品,第二级得轻油。

没有冷凝的气体一部分流出系统,另一部分循环回反应器作流化气和载流气。

国内华东理工大学也曾在流化床内进行了生物质的裂解研究,发现用该反应器在很短时间内即可达到高的生物质转化率。

为了解决裂解时原料粒子和产物蒸汽对停留时间要求的矛盾,美国太阳能研究学会开发了专用于生物质快速裂解的蜗旋反应器。

在该反应器内进料粒子在圆柱型的加热壁面上沿螺旋线滑行,粒子和壁面间的滑动接触产生了极大的传热速率。

已被部分裂解的粒子沿切线方向离开反应器,它们和新进料粒子混合后返回到载流气的进口喷嘴处,开始了又一轮循环。

所用载流气为氮气,其和进料生物质的质量比为1-1.5。

典型的2mm大小的粒子在完全裂解前有1-2s的停留时间,在此时间内它要循环约30次。

这种循环使粒子的停留时间和蒸汽的停留时间无关,从而使该反应器的操作受进料粒子大小的影响很小。

国外对生物质裂解工艺已进行了较大规模的研究。

Interchem建造的蜗旋反应器的进料流量可达1350kg/h,意大利替代能源研究院开发的部分燃烧裂解装置的最大进料流量为500kg/h,德国Tubingen大学开发主要用于城市垃圾处理的低温裂解装置的进料流量为2t/h。

其它类型的裂解反应器也在开发中,如最近荷兰Twente大学开发的旋转锥式(Rotating cone)反应器。

它不需载流气,从而大大减少了装置的容积,但其设计和加工的难度也大。

1.2 裂解油精制生物质快速裂解的液体产物可用作锅炉燃料,但不能用作发动机燃料。

因其有高的含水量(15-30)和含氧量(40-50),低的氢碳比,故热值较低。

且因不饱和物(如醛)的存在使其稳定性差不易贮存,在受热时也易分解结焦。

近年来国际上对于生物质裂解油精制的研究很多,已提出了许多可能的处理方法,包括催化加氢,热加氢,催化裂解,两段精制处理等。

催化加氢常在固定床反应器中进行,采用CoMo/Al2O3或NiMo/Al2O3催化剂,反应时加入H2或CO,反应压力在10-20MPa。

如加拿大Waterloo大学在一连续非等温固定床反应器内进行了裂解油精制研究,其原料来自前述裂解过程,使用了经硫化的CoMo催化剂。

据报道轻有机液体产品的收率为61-64%,氧含量为0.5%,芳香烃含量达38%。

也有用滴流床反应器进行催化加氢的报道。

但在不久前的报道中看,加氢法仍是不经济的,因其设备和处理成本高,而且操作中发生反应器堵塞,催化剂严重失活等问题。

中试操作最多进行过100小时。

催化裂解被认为是经济的替代方法,它把含氧原料转化为较轻的,可包含在汽油馏程中的烃类组分,多余的氧以HO2,CO2或CO的形式除去。

虽然精制油得率比催化加氢低,但反应可在常压下进行,也不需用还原性气体。

该反应可在固定床反应器内进行,也可在流化床反应器内进行,沸石催化剂HZSM-5被广泛研究。

如Chen等在一流化床反应器内用沸石催化剂进行了裂解油的催化裂解研究,在410℃下的转化率达68%。

但总的说催化裂解效果仍不够好,不但焦生成多,所得油质量也差。

用其他传统裂解催化剂也没有得到太好的效果。

最近趋向于对生物质裂解油作两段精制处理,即加氢后再接催化裂解。

前者起使原料稳定的作用,便于后续处理。

如Samolada等提出的裂解油两步处理的工艺中,热加氢可在连续淤浆床反应器内进行,其内径为45mm,高4000mm,试验中无堵塞问题。

而催化裂解在一改进的固定床反应器内进行。

据称所的液体产品可进行正常精制。

但这也仅是小试的结果。

2. 生物质的高压液化这里指的是在较高的压力和有溶剂存在条件下进行的液化,反应物的停留时间常需几十分钟。

它始于本世纪60年代后期,当时美国匹兹堡能源研究中心的Appell等将生物质放入Na2CO3溶液,用CO加压至28MPa,在350℃下反应生成液化油。

在此后的二十年多里,对生物质的直接液化已做了大量工作。

和裂解相似,该工艺也可把生物质中的碳氢化合物都转化为能源形式。

2.1 液化工艺生物质的高压液化可借鉴煤液化的方法,与煤液化相比,生物质液化可在较温和的条件下进行。

也可以把生物质的直接液化和它的水解工艺结合起来,用水解中生成的木质素残渣作液化原料。

木质素的含氧量较低,能量密度较高(木质素的能量密度为27MJ/kg,而纤维素的能量密度为17MJ/kg),对液化有利。

事实上已有的生物质液化研究中许多是以木质素为原料的。

生物质的高压液化主要有两种途径,即氢/供氢溶剂/催化剂路线和CO/H2O/碱金属催化剂路线。

前者如德国联邦森林和林产品研究中心的一步法催化加氢液化技术。

其试验在由3个1升的高压釜组成的系统内进行,它们分别被作为反应器、热分离器和冷却器,以此来模拟一个连续的液化过程。

生物质粒子与催化剂和循环油混合。

反应在20MPa氢压和380℃下进行约15min。

进入气相的液体产品在热分离气中快速蒸馏,塔底重油用作循环油。

其余液体产物冷却到室温后得到一个沸程在60-360℃的油品,其中99%为正己烷可溶物,氧含量约12%。

产物油所含能量相当于输入能(生物质和氢)的59%。

在日本国家污染和再生资源研究院研究了后一种液化路线。

研究者利用间歇反应器进行了生物质在水中的液化,用He为载气,反应温度250-400℃,所用生物质原料包括多种木屑和几种发酵残渣,加入的催化剂为碱金属的碳酸盐。

当用发酵残渣在300℃下液化时,油产率为50%,其中C5占5%(wt),热值约35MJ/kg。

实验中发现随着反应温度上升和反应时间的延长,油产率下降,而产物能量密度上升。

70年代末到80年代初美国能源部曾在生物质液化实验室进行了高压液化试验。

该实验在21MPa下进行,停留时间20min,以Na2CO3为催化剂,木屑进料速率18kg/h。

80年代后该实验移至亚里桑那大学进行,重点放在提高进料淤浆中生物质的含量。

显然这将使反应器变得更小,操作更经济。

为此开发了一种单螺旋挤压加料器,它有把含60%木屑的淤浆加入压力容器的能力。

试验中反应压力5.5-21MPa,温度375-400℃。

40%的木屑和60%的循环油混合进入反应器,与过热蒸汽和CO混合后进行反应,过热蒸汽可立即把木屑加热到反应温度。

木屑进料流率5-14kg/h,停留时间1-4h。

蒸馏后所得液体产品的热值为37MJ/kg,含氧量7-10%,达到了很高的油产率。

2.2 液化油精制生物质直接液化所得的液体产品也存在精制问题。

它也含有较大量的含氧化合物和酸性物质,其氧含量在15-20%。

这虽然少于生物质裂解中液体产物的氧含量,但把其直接作为炼制发动机燃料油的原料是有问题的生物质液化油的精制工艺类似于裂解油。

常用的也是在CoMo/Al2O3或NoMo/Al2O3催化剂上的催化加氢和在沸石催化剂HZSM-5上的催化裂解。

但其有关研究较裂解油的精制少,而且主要在小型装置中进行。

2.3 生物质和煤共液化近年来很多研究者致力于煤与废弃生物质共液化的研究。

无论从技术方面还是经济方面看,共液化都优于二者单独液化。

由于废弃生物质的供给较不稳定,与煤共液化易于维持稳定的原料供给。

另一方面现有煤液化工艺所需反应条件苛刻,氢耗大,使其工业化困难。

相关文档
最新文档