生物质热裂解工艺流程
生物质热裂解 PPT
要点
1.生物质热裂解概念
2.生物质热裂解反应机理
3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
4.生物质热裂解工艺类型
1.生物质热裂解概念
生物质热裂解是指生物质在完全没有氧气或缺氧条件下热降 解，最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。三种产物的 比例取决于热裂解工艺和反应条件。
低温慢速裂解（<500℃）——木炭为主 中温快速热裂解（500~650℃）——生物油 高温闪速裂解（700~1100℃）——可燃气体
200~280℃
纤维素 （吸热）
“脱水纤维素”+水
280~340℃
（放热）
经一些有序的 竞争反应
炭+水+CO+CO2等
气
Kilzer提出的纤维素热分解途径
从物质、能量的传递分析
气体
热量
生物质
颗粒边界层 生物油
生物油
炭
气体
生物质 一次裂解
一次气体 二次裂解
一次生物油
生物质炭
一次生物油 二次气体
生物质热裂解过程示意
升温速率
Kilzer 和 Broido （1965）在研究纤维素热裂解机理时指出，低 升温速率有利于炭的形成，而不利于焦油的产生。
4.生物质热裂解工艺类型
根据工艺操作条件，生物质热裂解工艺分为慢速、快速和反应性热裂 解三种类型。在慢速热裂解工艺中又可分为炭化和常规裂解。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
固体和气相滞留期
Wagannar研究表明，在给定颗粒粒径和反应温度条件下，为 使生物质彻底转换，需要很小的固相滞留期。
生物质物料特性的影响
生物质种类、粒径、形状及粒径分布等特性对生物质热裂解行 为及产物分布有着重要影响。
生物质热解技术
生物质压缩成型技术1 压缩成型原理生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。
木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。
木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。
在冷却以后强度增加，成为成型燃料。
压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。
对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。
当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。
这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。
2 压缩成型生产工艺压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。
生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料主要操作步骤如下：（1）干燥生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%-10%。
如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。
（2）粉碎木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。
而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。
（3）调湿加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。
（4）成型生物质通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了黏合剂。
生物质热裂解技术
生物质热裂解技术概述摘要：生物质在慢速热裂解的情形下以得到炭为目的的炭化是一种有几千年历史的工艺，由于化工和能源等领域中新型反应工艺的不断开发，人们发现通过改变热裂解过程的温度、加热速率及停留时间等因素，可分别有效地最大化气体和液体产物产量，并且对所得产物进行相应的改性及优化后可用作其他多种用途。
本文简单介绍了生物质热裂解技术发展，对生物质热裂解技术的裂解机理、影响因素，以及生物质热裂解过程及产物组成因素进行概述。
关键词：生物质；热裂解；温度；升温速率前言：生物质通常是木材、竹材、灌木、野草、秸秆等植物纤维来源的天然有机材料（也包括甲壳素等动物来源的天然有机材料）的统称，其主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素，此外尚含有少量品种繁多的其它有机和无机物质。
通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源，生产各种清洁能源和化工产品，是一种对环境友好的可以替代化石能源的可再生的能源,可以有效减少有害气体及烟尘排放量和温室气体增加量,维系全球平衡,提高环境质量;较之其他新能源(如太阳能、风能、地热能及潮汐能等)生物质能源的开发转化技术较容易实现,既可利用生物质能的热能效应又可将简单的热效应充分转化为化学能、电能等高品位能源。
生物质热裂解是指生物质在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸汽等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到500℃，通过热化学反应将物质大分子物质分解成较小分子的燃料物质的热化学转化技术方法，是目前国内外非常关注的新能源生产技术。
1 生物质热裂解技术简介及工艺类型生物质热裂解是指生物质在完全缺氧或有限氧提供条件下利用热能切断生物质大分子中碳氢化合物的化学键，使之转化为小分子物质的热降解，这种热解过程最终生成液体生物油、可燃气体和固体生物质炭三种，产物的比例根据不同的热裂解工艺和反应条件而发生变化。
生物热裂解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度地将生物质能量转化为能源产品，是生物质能利用技术的主要方法之一，且越来越得到重视，这是因为：○1热解技术对于原料的种类没有严格要求，城市固体废弃物（MSW），农业、林业废物都能气化。
生物质热裂解液化技术
第六章生物质热裂解液化技术第1节生物质热裂解原理1.1 概念⑴生物质热裂解生物质通过热化学转换，生成液体生物油、可燃气体和固体生物质炭3类物质的过程。
控制热裂解条件（反应温度、升温速率、添加助剂等）可以得到不同热裂解产品。
⑵生物质热裂解液化是在中温（500～650℃）、高加热速率（104～105℃/s）和极短停留时间（小于2s）的条件下，将生物质直接热解，产物再迅速淬冷（通常在0.5s内急冷到350℃以下），使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，从而得到液态的生物油。
生物油产率可高达70%～80%（质量分数）。
气体产率随温度和加热速率的升高及停留时间的延长而增加；较低的温度和加热速率导致物料炭化，生物质炭产率增加。
生物质热裂解液化技术最大的优点在于生物油易于存储和运输，不存在产品就地消费的问题。
1.3生物质热裂解原理分析（一）反应进程分析生物质的热裂解（慢速）大致分为4个阶段：⑴脱水阶段（室温~150℃）：物料中水分子受热蒸发，物料化学组分几乎不变⑵预热裂解阶段（150~300℃）：物料热分解反应比较明显，化学组成开始发生变化。
半纤维素等不稳定成分分解成CO、CO2和少量醋酸等物质。
⑶固化分解阶段（300~600℃）：物料发生复杂的物理、化学反应，是热裂解的主要阶段。
物料中的各种物质相应析出，生成的液体产物中含有醋酸、木焦油和甲醇，气体产物中有CO、CO2、H2、CH4等。
物料虽然达到着火点，但由于缺氧而不能燃烧，不能出现气相火焰.⑷炭化阶段：C—H、C—O键进一步断裂，排出残留在木炭中的挥发物质，随着深层挥发物向外层的扩散，最终形成生物炭。
以上几个阶段是连续的，不能截然分开。
快速裂解的反应过程与此基本相同，只是所有反应在极短的时间内完成，原料快速产生热裂解产物，因为迅速淬冷，使初始产物来不及进一步降解成不冷凝的小分子气体，从而增加了液态产物生物油。
（二）热解过程中生物质成分分析⑴生物质中主要成分及其分解产物生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素3种主要组成物，及一些可溶于极性或弱极性溶剂的提取物。
概述生物质热解的基本原理
概述生物质热解的基本原理
生物质热解是一种将生物质分解成可燃性气体、液体和固体炭的热化学过程。
其基本原理是通过在高温下加热生物质，使其发生热裂解，产生一系列气体、液体和固体产物。
具体而言，生物质热解的过程可以分为三个阶段：干燥阶段、热解阶段和固化阶段。
在干燥阶段，生物质中的水分被蒸发，使得生物质与热能相互作用。
在热解阶段，生物质中的有机物开始分解，并释放出可燃性气体和液体产品。
这些产品包括甲烷、一氧化碳、一氧化二氮、醋酸等。
在固化阶段，热解产物进一步分解生成可燃性固体炭。
这些炭可以作为生物质燃料使用，也可以用于制备材料、活性炭等。
生物质热解的基本原理是通过高温将生物质中的有机物分解成可燃性气体、液体和固体炭。
这一过程可以将生物质转化为更高能值的燃料，同时也可以利用热解产生的气体和液体产品。
生物质热解是一种重要的生物能源转化技术，具有广阔的应用前景。
生物质热解
生物质热解通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源，生产各种清洁能源和化工产品，从而减少人类对于化石能源的依赖，减轻化石能源消费给环境造成的污染。
目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
生物质热解是指生物质在没有氧化剂(空气、氧气、水蒸气等)存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500?，通过热化学反应将生物质大分子物质(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的燃料物质(固态炭、可燃气、生物油)的热化学转化技术方法。
生物质热解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度的将生物质能量转化为能源产品，物尽其用，而热解也是燃烧和气化必不可少的初始阶段。
1 热解技术原理1.1 热解原理从化学反应的角度对其进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。
木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。
热重分析结果表明，纤维素在52?时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350,370?时，分解为低分子产物，其热解过程为:(C6H10O5)n?nC6H10O5C6H10O5?H2O+2CH3-CO-CHOCH3-CO-CHO+H2?CH3-CO-CH2OHCH3-CO-CH2OH+H2?CH3-CHOH-CH2+H2O半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225,325?分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似。
从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。
热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。
其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。
一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。
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3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
温度
一般地说，低温、长滞留期的慢速热裂解主要用于最大限度地增 加炭的产量；常规热裂解当温度小于600℃时，采用中等反应速率 ，其生物油、不可冷凝气体和炭的产率基本相等；闪速裂解温度在 500~650℃范围内，主要用来增加生物油的产量；同样的闪速热裂 解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短的气相滞留期 下，主要用于生产气体产物。
生物质热裂解
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要点
1.生物质热裂解概念
2.生物质热裂解反应机理
3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
4.生物质热裂解工艺类型
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1.生物质热裂解概念
生物质热裂解是指生物质在完全没有氧气或缺氧条件下热降 解，最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。三种产物的 比例取决于热裂解工艺和反应条件。
升温速率
Kilzer 和 Broido （1965）在研究纤维素热裂解机理时指出，低 升温速率有利于炭的形成，而不利于焦油的产生。
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4.生物质热裂解工艺类型
根据工艺操作条件，生物质热裂解工艺分为慢速、快速和反应性热裂 解三种类型。在慢速热裂解工艺中又可分为炭化和常规裂解。
280~340℃
（放热）
经一些有序的 竞争反应
炭+水+CO+CO2等
气
Kilzer提出的纤维素热分解途径
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从物质、能量的传递分析
气体
热量
生物质
颗粒边界层 生物油
生物油
炭 生物质 一次裂解
气体
一次气体 二次裂解
生物质热解实验报告
生物质热解实验报告一、实验目的1.通过研究生物质热解反应，了解生物质能源的转化过程；2.探讨生物质热解的产物分布和产率；3.分析生物质热解的热力学参数。
二、实验原理生物质热解是指将生物质在无氧或微氧条件下加热分解，产生液体、气体和固体三种产品。
生物质热解的过程主要包括干馏、热解、重组和析出四个步骤：首先是生物质的干馏过程，即在高温下脱水和挥发出部分气体和液体；然后是热解过程，生物质的大分子有机质在高温下发生热解、裂解成低分子有机物气体和液体；接下来是重组过程，低分子有机物气体和液体分子在高温下重新组合成更稳定的化合物；最后是析出过程，热解气体和液体冷却后凝结形成产物。
三、实验步骤1.准备生物质样品，并研磨成粉末状；2.将粉末样品均匀地放置于热解炉的适当位置；3.将样品加热至指定温度，并控制好加热时间；4.收集产生的气体、液体和固体产物；5.对产物进行分析和测定。
四、实验结果与分析根据实验数据统计，我们得到以下结果：1.生物质热解后的气体产物主要包括甲烷、乙烷和一氧化碳等；2.生物质热解后的液体产物主要包括水、醋酸等；3.生物质热解后的固体产物主要包括木炭和灰分等。
针对这些结果，我们可以进行以下分析：1.气体产物的主要成分是甲烷和乙烷，这些产物具有较高的热值和利用价值，可以作为燃料或化工原料；2.液体产物的主要成分是水和醋酸，其中水可以用于蒸汽发电或热水供应，而醋酸则可以作为化工原料；3.固体产物的主要成分是木炭和灰分，其中木炭可以作为还原剂、吸附剂和土壤改良剂，而灰分则是无法利用的废料。
五、实验结论通过本次生物质热解实验，我们得到了生物质热解的产物分布和产率数据，并分析了该过程的热力学参数。
实验结果表明，生物质热解可以转化为气体、液体和固体三种产品，其中气体和液体产物具有较高的利用价值，可以作为能源和化工原料，而固体产物则需要进一步处理和利用。
此外，我们还发现了热解温度、加热时间等因素对生物质热解反应的影响，这为生物质热解过程的优化设计提供了一定的参考意义。
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生物质热裂解技术工艺流程
生物质热解液化技术的一般工
艺流程由物料的干燥、粉碎、热解、产
物炭和灰的分离、气态生物油的冷却和
生物油的收集等几个部分组成。
原料干燥和粉碎生物油中
的水分会影响油的稳定性、粘度、PH
值、腐蚀性以及一些其它特性，而天然
的生物质原料中含有较多的自由水，相
比从生物油中去除水分，反应前物料的
干燥要容易的多，因而在一般的热解工
艺中，为了避免将自由水带入产物，物
料要求干燥到水份含量低于10%（质量
分数）。
快速热解制油工艺要求高的传
热速率，除了从反应器的传热方面入手，工艺流程图
原料尺寸也是重要的影响因素，通常对原料需要进行粉碎处理，不过随着原料的尺寸变得越小，整个系统的运行成本也会相应
提高。
热裂解反应器反应器是热解的主要装置，反应器类型的选择和加热方式是各种技术路线的关键环节。
适合于快速热解的反应器型式是多种多样的，但所有热解制油实用性
较强的反应器都具备了三个基本特点：加热速率快，反应温度中等和气相停留时间短。
焦炭和灰的分离在生物质热解制油工艺中，一些细小的焦炭颗粒不可避免地进入到生物油液体当中。
研究表明：液体产物中的焦炭会导致生物油不稳定，加快聚合过程，使
生物油的粘度增大，从而影响生物油的品质。
同时，生物质中几乎所有的灰分都保留在
焦炭当中，而灰分是影响生物质热解液体产物收率的重要因素，它的存在将大大催化挥
发成分的二次分解，所以分离焦炭也会影响分离灰分。
分离焦炭除了采用热蒸汽过滤外，还可以通过液体过滤装置（滤筒或过滤器等）来完成，目前，后者仍处于研究开发阶段。
焦炭的分离虽然很困难，但是对所有的系统而言都是必不可少的。
液体生物油的收集液体的收集一直以来都是整个热解过程中运行最困难的部分，目前几乎所有的收集装置都不能很有效的收集。
这是因为裂解气产物中挥发份在冷却过程中与非冷凝性气体形成了烟雾状的气溶胶形态，是一种由蒸汽、微米级的小颗粒、带有极性分子的水蒸气分子组成的混合物，这种结构给液体的收集带来困难。
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，通常可以收集到大部分的液体产物，但进一步的收集则需要依靠静电捕捉等对处理微小颗粒比较有效地技术了。