生物质热裂解制取液体燃料技术的发展

对生物质热裂解技术进行了系统的研究，阐述了其基本技术要求和发展现状，并将现有的生物质热裂解反应器进行分类，分析了相应的优势与不足。最后评估了生物质热裂解制取液体燃料技术的经济和社会效益，结果表明它具有广泛的应用前景。     

生物质闪速热裂解制备生物质油

生物质闪速裂解是使生物质的有机高聚物在隔绝空气、常压、快速加热到400～600℃（约104 K/s的升温速率）,超短反应时间（小于2 s）的条件下迅速断链分子键,使结炭和产气降到最小限度,从而最大限度地获得生物质油.依据这一原理,出现了涡旋反应器、烧蚀裂解、旋转锥、沸腾流化床、循环流化床等工艺.文中系统地阐述了常用的生物质闪速裂解液化的方式,介绍了生物质裂解油的特点.     

生物质及其热裂解产物生物油的特性分析

以红松、白松、落叶松、玉米秸秆等不同生物质为原料,对流化床反应器热裂解制取的生物油进行了研究试验,通过对生物油的物理特性及其成分的分析,得出的实验结果表明:红松制取的生物油品质最好,热值高,含水率低,更适合进一步改性研究和应用,并利用现代精密仪器GC-MS对生物油进行了组分分析,解释了生物油高含氧和高含水特性。     

生物质热裂解制取液体燃料的实验研究

在对生物质热裂解技术进行系统研究的基础上，率先在国内自行开发研制了以流化床反应器为主体的可连续运行的生物质热裂解制取游液体燃料系统，成功地制取出了产率高达60％的生物油。同时简要介绍了适合于生物油分析的GC－MS分析方法，得出生物油由于高水分含量和高含氧量需作进一步改性处理后才能投入实际应用。     

生物质热裂解制油的动力学及技术研究

在不同升温速率下对水曲柳原料在 30 0～ 12 0 0 K范围内进行了热重分析试验 ,试验显示生物质热裂解随温度升高经历五个不同阶段。采用微商法和积分法对其主体阶段的分析得到相互一致的结果 :活化能为 10 1.4 k J/mol、指数因子为 1.2 2× 10 7s- 1 的一阶一步动力学模型。在所开发的以流化床反应器为主体的生物质热裂解制油系统上对生物质进行热裂解试验 ,得出了温度、粒径、停留时间和木种等几种最为重要的参数对热裂解制油的影响规律 ,并在 773K左右成功制取出产率高达 6 0 %的生物油 ,同时用色质联机分析 (GC- MS)技术对所制取的生物油进行了初步分析。     

生物质的热裂解与热解油的精制

生物质能属于可再生能源，其利用符合社会可持续发展的原则。生物质在中等温度下(约500℃)热裂解主要得到热解油。介绍了温度对热裂解过程的影响、热解油——水的二元相图、热裂解过程的机理和热解油的特性，综述了催化剂种类，溶剂等对热解油催化裂解的影响。结果表明，催化剂H-ZSM-5的脱氧效果最好，以四氢萘为溶剂时，精制油的收率大幅提高，达39．4％。     

生物质热裂解技术的实验研究

以木屑为原料,利用从荷兰引进的旋转锥反应器闪速热裂解装置进行了热裂解试验。对热裂解产物的组成及反应的物质平衡进行了分析。结果表明：木屑热裂解产物由生物油、不可冷凝气体和木炭组成。其中,生物油成分复杂,低热值为１６ ５９５ｋＪ／ｋｇ;不可冷凝气体主要由ＣＯ,ＣＨ４ ,ＣＯ２ ,Ｈ２ 和Ｈ２Ｏ蒸汽组成。在反应器温度为６００℃,旋风机温度为５００ ℃,旋转锥频率为１０Ｈｚ 条件下,当木屑喂入率为２６．４２ｋｇ／ｈ 时,生物油、不可冷凝气体及木炭的得率分别为５３．３７％ ,２１ ．４５％ 和２５．１６％ 。     

农林生物质热裂解制取合成气的研究

以树叶为原料，利用热裂解装置进行了试验。并对裂解产物的组成进行了分析。结果表明：树叶热裂解产物为生物油、合成气和炭，其合成气成分主要由CO、CH4、H2和水蒸气组成。     

燃料油的新型替代品——生物质裂解油

从化石能源为主向可再生能源为主过渡,是我国能源发展战略的一项重要任务,其中,燃料油将是可再生能源服务的重要对象之一。生物质裂解油以秸秆等农林废弃物为原料,其特质适于替代燃料油。国际上生物质裂解油已经迈入产业化发展的门槛,我国亦具有广阔的市场前景。当前应该抓住国际技术发展的机遇,推动该技术的研发、示范和产业化。     

生物质在流化床中热裂解的试验研究

以稻壳为原料,在自制的小型流化床上研究了生物质快速热解反应温度对生物油产率的影响.结果表明:在450℃、500℃、550℃和600℃4种热裂解温度中,500℃时平均产油率最高为52.87%.对热解产物进行分析发现:生物油是1种复杂的舍氧有机化合物和水组成的混合物,几乎包含了所有化学类别的有机物;气体产物中主要以CO、CO2、CH4和C2-C4为主,CO、C2-C4和CH4的浓度随着温度的升高而上升;热解焦样则随温度的升高,其表面形态出现断裂破碎.     

生物质颗粒热载体流化床热解模型

应用热解的分布活化能模型,考虑生物质热解的吸热效应,对生物质颗粒在热载体流化床中的热解过程进行了数值计算,计算结果表明:由于导热热阻的存在,生物质颗粒内部存在一定的温度分布,开始时表面和中心温差较大,随着时间的推移,颗粒内部逐渐趋于等温;生物质颗粒的热解时间随粒径的增大而增加;在0.5～2.0m/s的气速计算范围内,生物质颗粒的热解时间随操作气速的升高而缩短,随床温的升高而减小;热解吸热效应对生物质颗粒挥发份释放过程影响很大,在计算的时候不能予以忽略.     

流化床中单颗粒纤维素热解模型研究

为了研究生物质热解过程，该文对纤维素这种生物质中主要组份的流化床热解过程进行了数值模拟。模型在合理选取动力学模型的基础上考虑了单颗粒纤维素在流化床热解过程中由扩散和对流所引起的热量传递，包括了各种重要的气、液相热解产物的质量传递以及颗粒内部压力对过程的影响。计算结果显示，即使是对非常小的颗粒，热解反应热对热解过程的影响也至关重要；而无论是在大颗粒还是小颗粒中，热解液相中间产物流动对能量、质量传递的影响以及挥发份参加颗粒内二次反应的份额则可以忽略。计算还得到不同粒径颗粒热解的产物分布。总体来说，该模型为我们提供了一个探究纤维素热解细节的机会。计算结果可以为实际热解反应器的设计和运行提供依据。     

循环流化床反应器固体生物质的热解液化

介绍了以循环流化床反应器为主体的固体生物质热解液化装置,实验过程,实验结果分析,通过对气体产物的比较及油产物一般物性和油成分的分析,得出如下结论：1）较高的温度和较和的停留时间会降低的产率,生产过多的不凝气,过低的温度和加热速度导致严重的碳化,同样会降低油产率,本实验的最高油产率可达63％,2）生物质热解油品的物性特点主要包括水分量较高,pH值较低,粘度变化范围很大,热值与化石燃料相比为低,并且油品中因含氧量很高而极不稳定,油品的组成成分非常复杂,烷烃和非烃占据了相当的比例,芳烃和沥青质含量相对较少,3）在循环流化床中的固体生物质热解液化可柜化为热解区和还原裂解区。     

生物质快速热解制取生物质油

根据浅床层鼓泡流化床的特点以及生物质的热解特性,研制出生物质快速热解的流化床热解反应器,并进行生物质快速热解制取生物质油的试验研究。通过定量给料研究不同温度、不同流化气流量对热解产物的影响规律。试验得出生物质油的产率达65%(kg/kg),并对产出的生物质油用色质联机进行成分分析得出生物质油的主要成分,通过热重分析得到了生物质油的热解特性。     

下降管式生物质热解液化装置的计算分析

综合考虑了下降管式生物质热解液化装置中的流动、传热和热解反应，在假设简化的基础上对在该装置中的热解过程进行了计算，计算结果和实验结果基本一致。计算表明：在合理操作条件范围内，载体初始温度、粒径、流量对热解结果的影响显著；采用粒径为2．5mm载体时，载体初始温度为773K左右，载体和生物质质量比为20左右时液体产物得率最高。这些结果为该类设备的设计和操作参数的确定提供了参考。     

温度及流化床床料对生物质热裂解产物分布的影响

为考察热裂解温度及床料对生物质热裂解液固产物分布的影响,在一高温烟气发生炉加热的小型流化床上,以玉米秸秆粉为原料,石英砂、白云石和高铝矾土分别作为流化床床料,在450、475、500和525℃ 4个不同温度下进行热裂解液化试验.研究结果表明:①以上述3种物质分别作床料时,生物油收集率都先随温度的升高而增大,当温度升高到一定程度时,开始随温度的升高而下降.以白云石为床料的生物油收集率较高,在500℃时最高值可达43%,其次为石英砂,高铝矾土对应的生物油收集率较低;3种床料的生物油最大收集率均产生在约500℃.残炭收集率随温度升高一直呈下降趋势;以石英砂为床料时,残炭收集率较高,高铝矾土与之相近,白云石较低;②生物油分为轻质生物油和重质生物油两部分,随着温度的升高,重质生物油占所得生物油总重比例的变化和生物油收集率变化趋势几乎一致,并也在约500℃达到最大,之后两者都有下降,但重质生物油占总重比例的下降要较生物油收集率的下降剧烈.     

应用裂解气相色谱对生物质快速裂解规律的研究

将现代化学分析领域中使用的分析方法－裂解气相色谱法用于对生物质杨木和稻秆的快速裂解的研究中,并依据动力学的研究方法,建立了较为系统的裂解产物分析方法,考察了裂解温度,物料升温速率对产物分布的影响,在裂解温度450℃,升温速率500℃／s,挥发性组分停留时间0.9s下分别获得了质量百分比77％（杨木原料）,65％（稻秆原料）的最大产液率,物料平衡的结果证明了裂解色谱研究方法行之有效,具有简单,投资少,快捷的优点,可用于生物质快速裂解的基础研究。     

生物质流化床热风干燥特性研究

在一个自制的能实时检测质量的流化床干燥试验装置上对一种速生林木材的热风干燥特性进行了深入系统的研究,分析了热风温度、热风速度以及料层高度等对生物质样品干燥热特性的影响。结果表明:干燥速率随温度和风速的增加而增大;随料层厚度的增加而下降;物料的含水率越高,干燥速率越快,随含水率的变化,各条件对干燥速率的影响程度发生改变。通过对干燥过程模拟分析发现,干燥曲线以及脱水速率分别符合薄层Page模型和线性方程模型,且干燥方程中的参数k主要受风温和料层厚度影响,参数n则主要受风速影响。     

快速热解生物油柱层析分离与分析

利用柱层析分离与分析了自由落下床反应器中杏核和玉米芯快速热解油。生物油经脱水、抽提分离出沥青烯后，柱层析分离成3个馏分：环己烷洗脱馏分（B1馏分），主要是四环以下无杂原子、无取代基或简单取代基的芳香化合物；苯洗脱馏分（B2馏分），主要是单环的酚类化合物；甲醇洗脱馏分（B3馏分），主要是极性化合物。实验结果表明，热解温度对生物油的产率和性质影响很大：生物油及沥青烯的产率在600～700℃范围内达到最大值；随温度的升高，大分子化合物裂解成小分子化合物，含复杂取代基的化合物裂解生成含简单取代基或者无取代基的化合物。实验结果也表明生物油中萘、甲基萘等主要来自于纤维素和半纤维素的热解，酚类化合物主要源自于木质素的热解。     

流化床生物质快速裂解制液体燃料

在流化床反应器内进行生物质快速裂解制液体燃料的研究，实验装置包括加热、反应、分离和控制等部分。设计生物质最大处理量为5kg/h。反应在常压和420－525℃的温度范围内进行，以木屑为生物质原料，以二氧化碳为流化气，石英沙为加热介质。在适当的裂解条件下液体产率可达70％，气体和焦的收率均为15％左右，研究了反应温度，流化气流量，固体进料速度等对气液固产率及产物气体组成的影响。