两种生物质焦油的成分分析
《生物质气化过程中焦油形成的热化学模型》范文
《生物质气化过程中焦油形成的热化学模型》篇一一、引言生物质气化作为一项具有广泛潜力的能源转化技术，逐渐引起了人们的高度关注。
在这一过程中，生物质经过一系列复杂的热化学反应转化为合成气（主要由一氧化碳、氢气和少量焦油等组成）。
然而，焦油的形成和演化机制一直是生物质气化过程中的关键问题之一。
本文旨在构建一个描述生物质气化过程中焦油形成的热化学模型，以期为理解焦油形成机制、优化气化过程和提高气化效率提供理论支持。
二、文献综述过去几十年，国内外学者对生物质气化过程中的焦油形成机制进行了广泛的研究。
已有研究表明，焦油的形成与生物质的组成、气化条件、反应器类型等因素密切相关。
目前，关于焦油形成的热化学模型主要集中在反应动力学和化学成分分析方面，但尚无统一的理论模型。
因此，构建一个全面、准确的热化学模型对于揭示焦油形成机制具有重要意义。
三、模型构建（一）模型假设1. 生物质组分简化为纤维素、半纤维素和木质素；2. 焦油形成主要受温度、压力、气化剂种类和浓度等因素影响；3. 忽略次要反应和副反应对焦油形成的影响。
（二）模型构建基于上述假设，我们构建了生物质气化过程中焦油形成的热化学模型。
首先，通过热解反应将生物质中的纤维素、半纤维素和木质素转化为焦炭、挥发分和气体。
其中，挥发分中包含焦油的前体物质。
然后，在气化过程中，这些前体物质经过一系列的化学反应，如裂解、缩合等，最终形成焦油。
模型中，我们详细描述了每个反应的化学方程式、反应速率常数和反应条件，以及焦油的形成过程和影响因素。
此外，我们还考虑了气化过程中的传热、传质和流动等因素对焦油形成的影响。
四、模型验证与讨论模型构建完成后，我们通过实验数据对模型进行了验证。
结果表明，该模型能够较好地描述生物质气化过程中焦油的形成机制和影响因素。
然而，仍需进一步的研究和改进，以更好地反映实际情况和提供更准确的预测结果。
五、结论本文构建了一个描述生物质气化过程中焦油形成的热化学模型，为理解焦油形成机制、优化气化过程和提高气化效率提供了理论支持。
生物质焦油的特性及其净化研究现状
引 言
一
生 物质 能 是 一 种 可 固定 碳 的可 再 生 能 源 ，也 是 种 广义 的太 阳能 。生物质 的利用方 式础 ，根据 目 前化石能源已探 明的储量 ，煤 、石油 、天然气 、核 燃料可使用年限分别为 ２ ２ ０ 、４ ０ 、６ ０和 ２ ６ ０ ａ 【 ” ，从 长远来看人类必将面临能源危机 。同时 ，化石能源 使用过程中排放的 Ｃ Ｏ 、Ｎ Ｏ ｘ 、Ｓ Ｏ ｘ 等有害气体会直
ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ．Ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ａ ｒ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｓｅ ｒ ｄ ｔ ｏ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｒ ｉ ｎ ｇ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ， ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ，
生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状
生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状袁惠新;王宁;付双成;单振红【摘要】Biomass tar is the bottleneck which impedes the biomass hot chemical technology development.Only through a complete and exact understanding of features and characteristics of tar,can researchers choose the appropriate removal methods.This thesis first introduces the features of biomass tar,secondly classifies the tar and finally presents the removal methods of tar at home and abroad,which provides reference for further research.%生物质焦油是阻碍生物质热化学转化技术发展的瓶颈问题。
只有全面正确的了解焦油的性质和特点,才能选择最合适的去除方法。
介绍生物质焦油的特性,并将焦油的成分分类,最后介绍了目前国内外去除焦油的方法,为进一步研究提供参考。
【期刊名称】《过滤与分离》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P45-48)【关键词】生物质能;焦油;特性;去除方法【作者】袁惠新;王宁;付双成;单振红【作者单位】常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TQ028.2随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少，因此，开发和利用可持续的替代能源已成为一项全球性的重大课题，生物质能源作为相对稳定的可再生能源已日渐成为世界各国重视的焦点[1]。
镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究
镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究作者：晁鹤元俞海淼来源：《能源研究与信息》2024年第01期文章編号：1008−8857（2024）01−0045−06 DOI：10.13259/ki.eri.2024.01.006摘要：采用湿浸渍法制备Ni/γ−Al2O3和 Ni/MS（magnesium slag）催化剂，选择糠醛、甲苯、萘、芘作为生物质焦油的模化物，研究不同镍基催化剂对四类焦油模化物在固定床反应器内进行催化重整的重整特性。
结果表明，Ni/MS 催化剂在催化所有模化物的重整反应时，气相碳转化率和气体产率均明显高于Ni/γ−Al2O3催化剂。
当水分子物质的量与碳原子物质的量之比为1.5时，糠醛的气相碳转化率达到最高值86.54%。
X 射线衍射（XRD）结果表明，Ni/MS 催化剂上存在的多种固溶体（NiO−Fe2O3、NiO−MgO）形成了多种活性位点。
关键词：镁渣；镍基催化剂；生物质焦油；模化物；蒸汽重整中图分类号： TK6 文献标志码： AExperimental study on catalytic reforming characteristics of biomass tar model compounds with nickel-based magnesium slag catalystCHAO Heyuan，YU Haimiao（School of Mechanical Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China）Abstract：Ni/γ-Al2O3 and Ni/MS（magnesium slag） catalysts were prepared by the wet impregnation method， and furfural， toluene， naphthalene， and pyrene were selected as biomass tar analogues to study the catalytic reforming of four tar model compounds in a fixed-bed reactor using different nickel-based catalysts. Results show that when Ni/MS catalyst is used to catalyze the reforming of all tar analogues， the gas-phase carbon conversion rate and gas yield are significantly higher than those of Ni/γ-Al2O3 catalyst. When the amount of substance of water molecule and carbon atom is 1.5， the gas-phase carbon conversion rate of furfural reach the highest value of86.54%. X-ray diffraction characterization （XRD） shows that the multiple solid solution （NiO-Fe2O3， NiO-MgO） on the Ni/MS catalyst form multiple active sites.Keywords：magnesium slag; nickel-based catalyst; biomass tar; model compounds; steam reforming随着我国经济的日益发展，能源需求不断攀升。
玉米秸秆炭化焦油的化学组成及其燃料特性分析
玉米秸秆炭化焦油的化学组成及其燃料特性分析宋菲菲;吴诗勇;吴幼青;高晋生【摘要】The tar from the carbonization of cornstalk was cut into four distillations with the temperature ranges of below 40℃ , 40—130℃ , 130 —140℃ and 140—170℃ , respectively, by reduced pressure distillation, and the chemical compositions and fuel characteristics of the tar and its distillations were mainly investigated. The molar fractions of phenols in each distillation were all in the range of 9. 19% — 63. 46%. The molar fractions of ketone and pyridine were 29. 84% and 31. 63%, respectively, in the underlayer of the distillation below 40℃, and the molar fractions of alkenes and alkanes in the distillation of 140—170℃ were 19. 88% and 19. 22%, respectively. The distillation of 40—130℃ with the yield up to19.98%, showed the fuel characteristics relatively close to 0# diesel, which were the density of 940 kg/m3, the viscosity of 6. 24 mm2/s, the flash point of 78℃ and the heating value of 35. 28 MJ/kg, meaning that it could be used as a promising liquid fuel.%以玉米秸秆炭化焦油为原料,通过减压蒸馏将其切割成低于40℃、40～130℃、130～140℃和140～170℃4个馏分,并对各馏分的化学组成和燃料特性进行了分析.结果表明,玉米秸秆炭化焦油各馏分中的酚类物质摩尔分数为9.19％～63.46％％,酮类和吡啶类物质在低于40℃馏分的下层液中摩尔分数分别为29.84％和31.63％,直链烯烃和直链烷烃在140～170℃馏分中的摩尔分数分别为19.88％和19.22％ 40～130℃馏分的产率达到19.98％,其燃料性质(密度940 kg/m3、黏度6.24mm2/s、闪点78℃、燃烧热35.28MJ/kg)较接近于0#柴油,具有作为液体燃料的潜力.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2012(028)004【总页数】5页(P631-635)【关键词】玉米秸秆炭化焦油;减压蒸馏;化学组成;燃料特性【作者】宋菲菲;吴诗勇;吴幼青;高晋生【作者单位】华东理工大学能源化工系,上海200237;华东理工大学能源化工系,上海200237;华东理工大学能源化工系,上海200237;华东理工大学能源化工系,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ546生物质是可再生能源，是可实现“二氧化碳”零排放的绿色能源。
生物质热解气化过程中的焦油处理技术
生物质热解气化过程中的焦油处理技术生物质热解气化是一种将生物质转化为高能价值气体和液体燃料的技术。
在这个过程中，焦油的生成是不可避免的。
焦油主要是指在生物质热解气化过程中，生物质的非挥发性组分在高温条件下发生裂解、聚合和重排而形成的黏稠物质。
焦油的产生对气化设备的正常运行和产气质量有着重要的影响。
因此，对焦油的有效处理是生物质热解气化技术的关键。
目前，焦油的处理技术主要包括两种方法：物理处理和化学处理。
物理处理主要是通过对焦油进行过滤、冷凝和净化等操作，将其中的悬浮固体和润湿物质去除，得到较为纯净的焦油。
其中，过滤和冷凝是常用的物理处理方式。
通过过滤，可以将焦油中的悬浮固体去除，以增加焦油的净化程度。
冷凝则是通过控制焦油的温度，使其在冷却的过程中发生凝固，并与气体分离。
这种方式具有简单、易操作的特点，但存在能耗高、处理效率低等问题。
化学处理是通过利用化学反应将焦油中的有害物质转化为无害物质，从而实现焦油的净化。
化学处理的方法有很多种，如氧化、加氢和酸碱处理等。
其中，氧化是常用的化学处理方法之一、氧化处理可以通过加入氧化剂，如过氧化氢或二氧化氯等，使焦油中的有机物氧化反应发生，并将其转化为低分子量有机物或二氧化碳和水等无害物质。
此外，加氢处理也是一种有效的焦油处理方法。
通过加入适量的氢气，可以使焦油中的分子发生加氢反应，并将有害物质转化为无害的烃类物质。
酸碱处理是另一种常用的化学处理方法。
通过加入酸碱物质，可以使焦油中的有害物质发生酸碱中和反应，生成无害的盐类物质。
这种方法操作简单，处理效果较好。
除了物理和化学处理方法，还可以采用热解设备改进和优化的方式来减少焦油的生成。
例如，在热解设备中增加催化剂，可以促使焦油的裂解反应，减少焦油的生成。
另外，调整热解设备的温度和气体流速等条件，也可以对焦油的生成进行调控。
综上所述，焦油处理是生物质热解气化技术中至关重要的环节。
物理处理和化学处理是常用的焦油处理方法，通过过滤、冷凝、氧化、加氢和酸碱处理等操作，可以有效地将焦油中的有害物质转化为无害物质。
生物质颗粒燃烧结焦的原因
生物质颗粒燃烧结焦的原因引言：生物质颗粒是一种可再生能源，被广泛应用于家庭取暖和工业燃烧。
然而，在使用生物质颗粒燃烧时，经常会出现结焦的问题，影响了燃烧效率和设备的寿命。
本文将探讨生物质颗粒燃烧结焦的原因，并提出相应的解决方法。
一、生物质颗粒的结构和成分生物质颗粒是由植物纤维素、半纤维素和木质素等有机物质组成的。
这些有机物质在生物质颗粒中以纤维状和颗粒状存在。
纤维状的有机物质主要是纤维素和半纤维素，而颗粒状的有机物质主要是木质素。
这些有机物质在燃烧过程中会发生各种化学反应，从而导致结焦的形成。
二、生物质颗粒燃烧结焦的原因1. 纤维素和半纤维素的热解反应纤维素和半纤维素是生物质颗粒中主要的可燃成分。
在高温下，纤维素和半纤维素会发生热解反应，产生大量的挥发性有机物和焦油。
这些挥发性有机物和焦油会附着在生物质颗粒表面，形成结焦物质。
2. 木质素的聚合反应木质素是生物质颗粒中的次要成分，但它在燃烧过程中也会发生聚合反应。
聚合反应会使木质素分子之间发生交联，形成高分子聚合物。
这些聚合物会附着在生物质颗粒表面，进一步促进结焦的形成。
3. 温度和氧气不足生物质颗粒燃烧过程中的温度和氧气供应是结焦的重要因素。
当燃烧温度较低或氧气不足时，燃烧反应无法充分进行，挥发性有机物和焦油无法完全燃烧，从而导致结焦的产生。
4. 燃料颗粒的物理性质燃料颗粒的物理性质也会影响结焦的程度。
燃料颗粒的大小、密度和形状都会影响燃烧过程中的气固两相传质和传热效率，从而影响结焦的形成。
三、解决生物质颗粒燃烧结焦的方法1. 控制燃烧温度和氧气供应合理控制燃烧温度和氧气供应是防止生物质颗粒结焦的有效方法。
通过增加燃烧温度和提供足够的氧气，可以使挥发性有机物和焦油充分燃烧，减少结焦的产生。
2. 优化燃烧设备和燃烧条件优化燃烧设备和燃烧条件也可以减少生物质颗粒的结焦问题。
例如，可以采用预处理技术，将生物质颗粒进行干燥和粉碎，提高燃烧效率。
此外，还可以改进燃烧设备的设计，提高气固两相传质和传热效率，减少结焦的发生。
生物油的分析
生物油不是热力学平衡条件下热解反应的产物，而是生物质经短时间的热解反应，然后快速冷却的产物。它是由木质素、纤维素、半纤维素通过热解过程得到的，主要是由一些分子质量相对较大的有机物组成，是非常复杂的混合物，其物理化学性质取决于生物质原料的种类、生物质热解过程和产物分离效率等因素。
1.1生物油的组成及基本性质生物油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，其化合物种类有数百种，几乎包括所有种类的含氧化合物。廖艳芬等用石英管反应器对纤维素进行快速热裂解试验，用GC-MS联用系统对生物油进行成分分析，其主要成分为一些含甲基、乙基、甲氧基、羟基等官能团的酮类、苯酚类以及醛类、醇类化合物，以及少量酸类化合物，这些化合物都具有高度的极性，而非极性的芳香族和脂肪族化合物含量相当少。
1.2热解机理热解（又称裂解或热裂解）是指在隔绝空气或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，使之转变为低分子物质的过程。生物质热解机理研究可分为两部分，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。一般来说，木材热解的温度范围为200-500℃，在这个温度范围内，先后发生了半纤维素、纤维素、木质素的热分解。
热值：25%含水率的生物油具有17 MJ/kg的热值，相当于同等质量汽油或柴油热值的40%。阔叶材快速热解生物油无水样热值为22.5 MJ/ kg玉米秸秆热解液体产物的干基热值的平均值为17.4 MJ/kg，硬木热解油热值为18.3 MJ/kg。生物油组分中对其热值起主要作用的有两部分:一是水不溶性组分，二是水溶性组分中的酯不溶性组分。
灰分：生物质通常含有较多的灰分，特别是草本植物，其灰含量明显高于木本植物。灰分的存在，促进了生物油的“老化”。另外，这些固体杂质还会对生物油在锅炉、内燃机、燃气轮机等设备中的使用效能、污染物排放造成不利的影响。
如何解决生物质气化炉的结焦和焦油问题？
如何解决生物质气化炉的结焦和焦油问题？使用生物质气化炉，会产生结焦和焦油吗？结焦是锅炉运行中最头疼的问题，特别是燃烧煤炭和生物质颗粒，一旦锅炉内炉膛或是受热面结焦，则烟风阻力产生变化，锅炉传热受影响，送风引风受影响，直接造成燃烧不完全，锅炉出力受影响，环保指标也恶化。
结焦的主要因素是原料的灰分，灰分的主要因素是灰熔点。
因此，燃煤锅炉需要重点检测入炉原料煤的灰熔点，并指导操作人员要控制炉温不超过灰熔点。
由于煤的灰熔点一般在1200℃以上，因此燃煤锅炉通常炉温控制在1200℃左右，避免在灰熔点以上运行。
作为生物质原料，其灰熔点则低很多，通常不高于850℃。
一些业主并不是太了解，在使用生物质颗粒时，有时要增加负荷，拼命的加大风量，提高炉膛温度，结果适得其反，锅炉受热面结满了焦渣，炉况恶化，产量反而上不了，原料燃烧不完全，成本反而上升。
对于配套气化炉的锅炉，则完全不必担心锅炉的结焦问题，因为进入锅炉的燃料，完全是燃气，完全无灰分，就不存在灰熔化结焦的问题，与燃用天然气完全一样。
在采取生物质燃气运用于原天然气锅炉上（火管锅炉），其使用效果跟使用天然气一样，效率及出力都与原锅炉设计值一样，炉管也不会出现积灰堵管问题，运行半年多，不需要清灰处理。
气化炉作为气－渣分离装置，灰分在气化炉内高温热解过程中，结焦问题是需要解决的。
由于灰熔点低的问题，常规的气化炉只能控制气化温度，只能开展中低温气化，也是为了避免炉内结焦。
一旦超温就会结焦，就会影响气化效率和速度。
结焦不可怕，但不能让焦块结成大尺寸焦块，否则排焦块就十分困难，同时影响气化生产。
小尺寸焦块则不会影响气化和排渣。
当前采用的气化炉可以将融熔的焦块撕碎成为易排出的小尺寸焦块，从而保证排渣顺畅，气化布风不影响气化生产。
虽然，市面上看到的气化炉外观都相似，不管是立式还是卧式，大家都会先入为主的觉得这是哪哪家的炉子。
其实，虽然是外观相似，但内部结构则完全不同。
我们设计的气化炉排出的灰渣细小且残炭少，焦块小。
生物质气化中焦油的产生及处理方法
生物质气化中焦油的产生及处理方法鲍振博;靳登超;刘玉乐;郭俊旺【摘要】生物质气化是一种常用的生物质能转换途径,气化过程中不可避免地产生的副产物焦油具有极大的危害性.为此,从生物质气化技术原理、装置及流程入手,论述了气化过程中焦油的产生、特点、影响因素及危害性;分析生物质气化气中焦油的旋风分离、湿式净化和干式净化等物理净化方法,比较高温热解和催化裂解化学转化方法;指出不同焦油处理方法的优缺点及工程应用.如何控制与优化气化过程、采取合适的焦油脱除技术,已成为生物质气化技术的一个重要研究方向.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2011(033)008【总页数】5页(P172-176)【关键词】生物质;气化;焦油【作者】鲍振博;靳登超;刘玉乐;郭俊旺【作者单位】天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084;天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084;天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084;天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084【正文语种】中文【中图分类】S216.20 引言随着2009年12月丹麦哥本哈根全球气候变化会议、2010年10月中国天津联合国气候变化会议的召开，地球上矿物质能源的迅速消耗、需求日益增长、有限性及其使用中散发大量CO2，SOX，NOX等气体而导致大气烟尘、酸雨、全球变暖以及臭氧层破坏等环境问题，引发人们深层次思考，寻求高效、清洁能源利用再次成为世界关注焦点。
生物质能具有丰富、廉价、可再生和清洁等特点，它的开发与应用又一次引起广泛关注。
生物质气化是一种常用的生物质能转换技术[1]，是一种将生物质变成CO，H2，CH4和CnHm等气体燃料的热化学处理技术，在气化过程中焦油是不可避免的副产物。