旋转锥反应器生物质热裂解工艺过程及实验
生物质快速热裂解工艺及其影响因素_潘丽娜
现代农业中的重大问题。
（二）依靠科技进步，加快生态农业的发展进程。
突出科学技术作为第一生产力的重大作用，完善与市场体制相适应的农技推广体系。
积极培养农业各级人才，特别要加快培养发展绿色产业急需的科技创新人才和高层次管理人才。
大力推广资源综合利用、生物防治病虫害、节水灌溉等先进适用技术。
（三）多元筹集资金，完善投入保障机制。
尽快制定有利于筹集农业发展资金的各项政策，鼓励国内外不同经济成份和各类投资主体，以独资、合资、承包、租赁、拍卖、股份制、ＢＯＴ等不同形式参与发展我市的健康农业。
全市已有的农业开发基金、农田基本建设基金、扶贫资金、水利建设资金、基本建设投资等都向生态农业倾斜，优先用于绿色名牌产品扩大生产规模及系列开发。
（四）拓宽开放领域，扩大国际合作与交流。
进一步增强对外开放意识，充分利用我国经济与国际全面接轨的有利时机，围绕生态经济和生态农业的发展在资金、技术、人才等方面全方位开展国际交流与合作。
积极争取国外各类投资，完善配套的优惠政策，为扩大国际交流与合作提供良好的软环境，促进生态农业的发展。
（五）加强环保意识，提高全民生态文化素质。
围绕生态市建设，开展丰富多采、形式多样的宣传教育活动，着力培养人们热爱和保护知识教育。
在全市展开环保教育，组织运用广播、电视、报刊等各种新闻媒体，广泛宣传绿色产业、绿色消费生态城市等有关科普知识。
（六）发挥专家作用，建立科学决策机制。
充分发挥农业专家作用，组建农业专家咨询小组，开展多种形式的咨询活动，为各级政府制定政策进行咨询服务，为政府综合决策提供科学依据。
科技成果显著。
农业科技贡献率达到４８％，普及率达到９６％。
［摘要］介绍了目前生物质快速热裂解的工艺及其影响因素，表明了生物质能利用各种方式中很有前途的利用方式。
以小型流化床为例着重介绍了生物质快速裂解装置组成及设备工作原理，并分析了影响生物质快速热裂解过程及产物的主要因素，分析表明，温度是影响热裂解过程中最主要因素。
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。
第十章 生物质热解技术
第十章生物质热解技术1 概述热化学转化技术包括燃烧、气化、热解以及直接液化，转化技术与产物的相互关系见图10-1。
热化学转化技术初级产物可以是某种形式的能量携带物，如，木炭（固态）、生物油（液态）或生物质燃气（气态），或者是能量。
这些产物可以被不同的实用技术所使用，也可通过附加过程将其转化为二次能源加以利用。
图10-1 热化学转化技术与产物的相互关系生物质热解、气化和直接液化技术都是以获得高品位的液体或者气体燃料以及化工制品为目的，由于生物质与煤炭具有相似性，它们最初来源于煤化工（包括煤的干馏、气化和液化）。
本章中主要围绕热解展开。
1.1生物质热解概念热解（Pyrolysis又称裂解或者热裂解）是指在隔绝空气或者通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变成为低分子物质的过程。
可用于热解的生物质的种类非常广泛，包括农业生产废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴和城市固体废物等。
关于热解最经典的定义源于斯坦福研究所的J. Jones提出的，他的热解定义为“在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使寒潭有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和固体）的过程”。
他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为部分燃烧或缺氧燃烧。
他还提出将严格意义上的热解和部分燃烧或缺氧燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis，Thermal Gasification or Liquification）过程。
生物质由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分组成，纤维素是β-D-葡萄糖通过C1-C4苷键联结起来的链状高分子化合物，半纤维素是脱水糖基的聚合物，当温度高于500℃时，纤维素和半纤维素将挥发成气体并形成少量的炭。
木质素是具有芳香族特性的，非结晶性的，具有三度空间结构的高聚物。
由于木质素中的芳香族成分受热时分解较慢，因而主要形成炭。
秸秆生物质旋转床反应器热解载气试验
秸秆生物质旋转床反应器热解载气试验 余永;韦林;王德成;王光辉 【期刊名称】《农业机械学报》 【年(卷),期】2016(047)0z1 【摘 要】为研究旋转床反应器在不同载气条件下的秸秆生物质热解影响,在无载气、以尾气作为载气、以N2作为载气的情况下,进行了秸秆生物质在旋转床反应器中的热解反应.分别收集了生物炭、生物油以及合成气,进行了产量测算;对生物炭进行了热值与元素分析,对生物油进行了热值、含水率和元素分析;分析了合成气有机物组成与含量.结果表明:通尾气能够减少生物炭产率,增加生物油产率,并且生物炭的热值、含碳量较高,分别为22.99 MJ/kg、51.24％;生物油的含水率降低30.45％、有机物质量分数升高11.11％,但是生物油的热值下降,合成气中轻质有机物质量分数最高,为67.04％;尾气能够更加快速带走热解气或者参与热鳃的二次反应,生物质反应最充分,能够增加H的活性,减少水含量,但是无法去除氧元素,氧元素保留在生物油中;通N2能够减少生物炭产率,增加生物油产率,并且生物炭的热值较高,为22.28MJ/kg,含碳量较高,为55.86％,生物油的含水率和有机物含量变化不大,但是生物油的热值升高到12.25 MJ/kg;合成气中轻质有机物质量分数最小,为64.07％;通N2能够减少热解二次反应的发生,热解气能够快速离开反应器.
【总页数】6页(P305-310) 【作 者】余永;韦林;王德成;王光辉 【作者单位】中国农业大学工学院,北京100083;南达科他州立大学农业工程系,布鲁金斯57006;中国农业大学工学院,北京100083;中国农业大学工学院,北京100083
【正文语种】中 文 【中图分类】S216.2 【相关文献】 1.生物质热解反应器的研究进展 [J], 武文琴; 2.新鲜生物质催化热解气化制富氢燃料气的试验研究 [J], 闵凡飞;张明旭;陈清如;陈明强 3.生物质热解反应器中热载体传热实验-基于V形下降管式热解反应器 [J], 田中君;柏雪源;易维明;李永军;李志合;杨延强 4.内胆式双热型生物质热解反应器内传热过程建模分析 [J], 李三平;孙雪;王述洋 5.旋流导叶式生物质热解反应器内气固两相涡旋流动特性 [J], 张玉春;易维明;李志合;付鹏;王娜娜;田纯焱
常规热裂解工艺
常规热裂解工艺一、前言热裂解是一种将高分子物质加热至高温下使其分解为低分子物质的过程。
常规热裂解工艺是将生物质等可再生资源转化为液态燃料，是一种重要的能源转化技术。
本文将详细介绍常规热裂解工艺的步骤及相关参数。
二、原料准备1.生物质：包括木屑、秸秆、稻壳等可再生资源。
2.干燥：将原料进行干燥处理，以降低含水率，提高产率。
3.粉碎：将干燥后的原料进行粉碎处理，以增大表面积，提高反应速率。
三、反应器设计1.反应器类型：采用固定床反应器。
2.反应器材料：采用不锈钢材料。
3.反应器结构：设有进料口、出气口和收集液体产品的装置。
四、操作步骤1.预热：将反应器加热至适宜温度（450℃-550℃）。
2.进料：将粉碎后的原料均匀地投入到固定床反应器中。
3.加热：将反应器中的原料加热至适宜温度，开始热裂解反应。
4.收集产品：将反应器出口处的气体经过冷却后，收集液态产品。
五、反应参数控制1.温度：根据原料种类和反应器类型确定最佳温度范围（450℃-550℃）。
2.压力：常规热裂解工艺采用大气压下进行反应。
3.停留时间：根据原料种类和反应器类型确定最佳停留时间（1-3小时）。
4.流速：根据反应器尺寸和进料量确定气体流速。
六、产品分离1.液态产品：经过冷却后，液态产品分为两层，上层为水相，下层为油相。
2.固态产品：经过冷却后，固态产物为黑色颗粒状物质。
七、工艺优化1.催化剂添加：加入催化剂可提高产率和选择性。
2.温度控制：控制温度可提高产率和改善产物品质。
3.停留时间控制：合理控制停留时间可提高产率和改善产物品质。
八、工艺优势与不足1.优势：常规热裂解工艺简单易行，可利用生物质等可再生资源生产液态燃料。
2.不足：常规热裂解工艺存在产品选择性差、能量消耗大等问题，需要进一步改进和优化。
九、结论常规热裂解工艺是一种重要的能源转化技术，通过对原料的预处理和反应参数的控制，可实现高效率的液态燃料生产。
未来需要进一步改进和优化该工艺，以提高产率和改善产品品质。
浅谈生物质热裂解制油
浅谈生物质热裂解制油目前, 由于煤、石油和天然气等化石能源储量的日益减少, 以及它们燃烧后产生CO2、SO2、NOx等污染物, 而生物质燃料却能克服这些缺点, 因此, 有关如何合理利用生物质燃料的问题己提到日程上来。
生物质燃料要成为煤、石油和天然气等矿物燃料的替代品, 其关键之处就是将低品位的生物质能转换成高品位的能源[1-2]。
生物质能，简称生物能，是指从生物质获得的能量，具有分布广、可再生、可存储、储量大和碳平衡等优点[3-4]]。
但生物质的能量密度低，存在运输困难和燃烧效率低的问题，需要通过热化学或生物技术将其转化为固体、燃料或气体等燃料形式加以利用。
固体燃料转化包括生物质成型、直接燃烧和生物质与煤混烧等；液体燃料转化包括生物质发酵制生物乙醇和酯化/加氢制生物柴油，以及生物质直接制液体燃料（Biomass to Liquid Fuel，BtL）等；气体燃料转化包括生物质制沼气、气化气和制氢等[5]。
生物质热解是指在无氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可凝性液体和气体产物的过程[6] 。
生物质热解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主要成分的热解，国内外研究人员对三种组分的动力学研究已取得了一定的成绩，尤其是纤维素热解动力学研究已取得了比较完善的结论。
生物质热解机理研究可以分为两部分，一是热解反应动力学的研究，二是具体热解产物形成途径的研究，两者构建了机理研究的基础。
[7]1.基本过程生物质热解液化是指生物质原料（通常需经过干燥和粉碎）在隔绝氧气或有少量氧气的条件下，通过高加热速率、短停留时间及适当的裂解温度使生物质裂解为焦炭和气体，气体分离出灰分后再经过冷凝可以收集到生物油的过程。
在此工艺过程中，原料干燥是为了减少原料中的水分被带到生物油中，一般要求原料的含水量低于10%。
减小原料颗粒的尺寸，可以提高升温速率，不同的反应器对颗粒大小的要求也不同。
热解过程必须严格控制温度（500～600 ℃）、加热速率、热传递速率和停留时间，使生物质在短时间内快速热解为蒸气；对热解蒸气进行快速和彻底地分离，避免炭和灰份催化产生二次反应导致生物油的不稳定，并保证生物油的产率。
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。
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。
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旋转锥反应器生物质热裂解工艺过程及实验摘要
旋转锥反应器生物质热裂解（Biomass thermal decomposition）是利用高温氧化（400-700℃）技术，将大分子生物质中的碳水化合物彻底还原，使生物质降解分解为简
单成分废气、有机液体以及固体碳等产物。
旋转锥反应器生物质热裂解工艺采用真空热裂
解技术，可以实现约60％气化率，从而大大提升燃料的利用效率。
本文主要介绍了生物质提取原料及旋转锥反应器生物质热裂解工艺，以及了设计实验装置进行实验的基本流程等。
1 引言
现有的原油能源正面临着日渐枯竭的情况，且能源消耗大大提高了碳排放量，给全球
注入了置环境及生态在恶化的过程，替代能源的发展日益成为国家关注的焦点，一些农副
产品可以作为绿色能源，如：秸秆、木屑、豆类废渣这既可以改善环境，也可以增加农民
收入，显示备受关注。
由于生物质结构复杂，需要经过物化变换以提升能源的投入，而旋转锥反应器生物质
热裂解（Biomass thermal decomposition）工艺可有效实现把大分子生物质分解成小分
子碳水化合物，发挥出它的价值，从而活跃起能源的改革。
本文介绍了旋转锥反应器生物质热裂解工艺，重点针对生物质提取原料、实验装置及
物化要点，进行深入探究。
2 生物质提取原料
生物质是燃料能源的一种，例如软木、水平内部残枝、农作物废渣、乳糖残渣等，通
过物化、热裂解及碳氧化都可以从中提取价值更高的燃料能源，从而取代传统的原油能源。
由于生物质的不同种类及混杂条件，提取原油中碳水化合物是过程耗费巨大，且收率
较低，因此，生物质热裂解技术非常有必要。
热裂解技术广泛应用于生物质脱气领域，可以实现生物质油、气、液、固混合分解。
热裂解主要有一次和二次热裂解，一次热裂解的温度范围为400-500℃,可以实现混合分解及气化，二次热裂解的温度在450-700℃，可以实现气体分离及液态碳水化合物的提取。
旋转锥反应器生物质热裂解工艺利用真空热裂解技术，可实现55-67％的气化率，
0.2-2.5％的液体油收集率以及1.5-2.5％的碳收集率。
在真空热裂解的过程中，温度的有效控制是很重要的一项要素，可以确定燃料油和气的收益率，从而提高利用效率。
4 设计实验装置
旋转锥反应器的实验装置主要包括：金属容器、鼓风机、空气压力计、温度检测传感
器等，真空可调性又重要，可以避免反应室内部发热过程而导致熔点温度升高，影响裂解
效率。
容器要求体内放入比例过多的气体，以便熔点温度的降低，有助于水分的挥发和气化，从而得到更高的可再生燃料能源收益率。
实验装置的设置需要考虑到反应过程中的真空保持状态，来确保可再生燃料分解等过程正常运行。
5 实验流程
1、准备所需材料：葫芦、鼓风机、空气压力计，传感器等。
2、清洗金属容器，将其传感器安装好。
3、将比例配置好的空气和气体供给系统安装好，并将恒温传感器安装好。
4、将比例配置好的生物质材料放入金属容器，并将金属容器放入反应器中，并放置恒温传感器。
5、将空气源和气体源开启，增加真空度，并控制恒温。
6、观察反应器的工作变化，以及反应结果，记录数据分析，以此来确定反应工艺的有效性。
6 结论
旋转锥反应器生物质热裂解工艺是将生物质转化成可再生燃料能源的有效途径，可以有效改善空气污染，减少能源消耗。
本文主要讨论了生物质提取原料、旋转锥反应器生物质热裂解工艺以及实验设备及其实验流程，且实验流程可以带来良好的结果，可以不断优化能源效率。