生物质快速热解技术及产物提质改性研究进展

第45卷第6期

2011年11月生物质化学工程Biomass Chemical Engineering Vol．45No．6

Nov．2011

·综述评论———生物质能源·

生物质快速热解技术及产物提质改性研究进展

收稿日期：2011－05－26

基金项目：国家林业局公益性行业专项（200904008）

作者简介：徐俊明（1981－），男，江苏无锡人，助理研究员，博士，主要从事生物质液体能源方面的研究；E-

mail ：lang811023@163．com *通讯作者：蒋剑春（1955－），男，研究员，博士，博士生导师，研究领域：生物质能源与活性炭；E-

mail ：bio-energy@163．com 。徐俊明1，2，戴伟娣1，2，许玉1，2，蒋剑春1，2*

（1．中国林业科学研究院林产化学工业研究所；生物质化学利用国家工程实验室；国家林业局林产化学工程

重点开放性实验室；江苏省生物质能源与材料重点实验室，江苏南京210042；

2．中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京100091）

摘要：综述了国内外生物质快速热解技术的研究进展，分析了不同形式的快速热解装置及其优缺点，探讨了生物油在提质改性方面存在的问题，并提出了生物油精炼的发展方向。

关键词：生物质；快速热解；提质改性；研究进展

中图分类号：TQ351；TQ91文献标识码：A 文章编号：1673－5854（2011）06－0043－06

Research Progress on Biomass Pyrolysis and Its Upgrading Process

XU Jun-ming 1，2，DAI Wei-di 1，2，XU Yu 1，2，JIANG Jian-chun 1，

2（1．Institute of Chemical Industry of Forest Products ，CAF ；National Engineering Lab．for Biomass Chemical Utilization ；

Key and Open Lab．on Forest Chemical Engineering ，SFA ；Key Lab．of Biomass Energy and Material ，Jiangsu

Province ，Nanjing 210042，China ；2．Institute of New Technology of Forestry ，CAF ，Beijing 100091，China ）

Abstract ：The recent researches of flash pyrolysis process used in bio-oil production have been reviewed．The advantages and disadvantages of different kinds of equipments used in pyrolysis reaction were analysed．Main existing problems in bio-oil upgrading were discussed．Tthe prospect in this research field was pointed out ，too．

Key words ：biomass ；pyrolysis ；upgrading ；progress

生物质是非常重要的可再生资源，通过各类物化方法，可转化为多种液态燃料及其它化工产品，其

利用技术和化石燃料的利用方式具有很大的兼容性［1］。由于生物质热解液化制备液体燃料可以替代

石油能源的车用液体燃料，具有储存、运输方便和能量密度高等优点，生物质热解液化作为最有前途的制备液体燃料技术，成为世界各国的研究关注热点。生物质快速热解技术是近年来发展起来的具有较好应用前景的生物质液体燃料转化技术，能够将固态的纤维类生物质转化为液体燃料，受到国内外研究者的广泛关注。本文综述了国内外生物质快速热解技术的研究进展，分析了不同形式的快速热解装置及其优缺点，探讨了生物油在提质改性方面存在的问题，并提出了生物油精炼的发展方向。

1国外生物质快速热解技术研究进展

从20世纪90年代开始，生物质快速裂解技术就在西方国家开始发展，随着实验规模的逐步放大，

工艺也在逐步的完善，各类示范性的生物质裂解装置在世界各国开始建设

［2］。比较典型的热解装置有以下几种。

1．1转锥式反应器

荷兰吐温大学（Twente ）的科研人员研制了旋转锥式反应器，处理量10kg /h ，之后还建立了相应的

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中试示范和商业化生产装置。在进一步热解反应研究中，他们还研制出较大规模的旋转锥式反应器（处理量为200kg/h）［3］。发生热解反应时，首先将载热沙在沙箱中预热，然后生物质原料与过量的载热沙一起进入旋转反应器外锥的底部，生物质和载热沙的混合物会沿着炽热的锥壁螺旋上升，同时生物质原料发生热解。热源载体载热沙则通过反应器后，进入反应器下面另一个沙箱中，热解产生的热解气体经过旋风分离器，除去固体物质，进入冷凝器。这样，气体中的可凝组分就会被冷凝下来，形成生物油产品。当反应器热解温度600ħ、滞留时间1s的条件下，生物油得率为60%，气体25%，炭15%。

图1Twente大学的旋转锥型反应器

Fig．1Conical rotation reactor in Twente university

1．2烧蚀反应器

阿斯顿大学（Aston）研究了一种新型烧蚀反应器，进行了生物质快速热解，原料处理量为3kg/h，生物油产率可以达80%［4］。该实验室规模的设备如图2所示，主要用于反应机理的研究。发生热解反应进行时，生物质原料首先通过密封的螺旋进料器输送，由氮气吹扫直接进入反应器。反应器内部的4个不对称叶片通过旋转，能够产生生物质传递的机械动力，之后生物质颗粒被加热到600ħ，达到反应器底部表面。高速的机械运动使生物质在热反应器表面进行高速运动并伴随热解反应的发生。反应后的蒸汽随着载气（氮气）一起离开反应器，进入旋风分离器分离，最后冷凝收集。

图2Aston大学的烧蚀反应器

Fig．2Ablation reactor in Aston university

1．3常压流化床反应器

加拿大滑铁卢大学（Waterloo）开发了以氮气为载气的常压流化床热解设备［4］。主要用于优化条件的选择，高效、快速的利用生物质资源，特别是林业剩余物来生产生物油。流化床的工艺流程如图3。