流化床反应器生物质快速热裂解生物油特性的试验研究(打印)_百.
生物质热裂解
生物质热裂解制取液体燃料技术的发展摘要: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。
关键词:生物质;热裂解;生物油;反应器1生物质热裂解制取液体燃料的意义当今社会面临着环境与发展的双重压力,面对常规能源资源的有限性和人类对能源需求的不断扩大[1],能源格局的更新、新能源的开发和利用越来越值得人们的关注。
同时石油以其便于运输、加工和利用,且单位热值高和污染相对煤炭少等优点成为常规商业用能中的重要一员,油气在商业用能中的比重在一定程度上也反映出某个国家的能源利用效率水平及环境保护程度。
随着我国经济的迅速发展,油气等高品质能源在我国的消费将逐渐增加,而我国的石油资源人均拥有量却相对很少。
另外随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切,传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,尤其是对柴油的需求,因此积极开发代用液体燃料是一种行之有效的措施。
化石燃料的过度开采和大量使用导致了环境污染指数的增长,20世纪以来化石燃料燃烧利用过程中排放的大量SO2、NOx和氯氟烃等污染物破坏了生态环境,由于CO2排放造成的“温室效应”也逐渐显露出对气候和生态的负面效应。
生物质是一种清洁的低碳燃料,其含硫和含氮量均较低,同时灰分份额也很小,所以燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料要小得多,是一种清洁燃料。
生物质的利用过程中没有增加大气中CO2的含量,这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。
为了兼顾经济增长和环境保护,生物质能的开发和利用已越来越受到重视和关注。
生物质能的利用目前在工业化的发达国家仅占能源消耗的3%,广大发展中国家中生物质能占了35%,从而使得生物质能在世界能源消耗中仅占了14%。
联合国环境发展会议指出到2050年,生物质能有潜力可以供给当时世界能源消耗中的50%。
生物质的快速热解及热解机理研究
生物质的快速热解及热解机理研究生物质是一种可再生的能源资源，其快速热解技术在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
本文将探讨生物质的快速热解及其热解机理研究。
快速热解是一种高温、短时间内对生物质进行加热分解的过程，通过这一过程可以得到液体燃料、气体燃料和固体炭等有用的产物。
快速热解技术在能源转化和减少碳排放方面具有重要的应用价值。
生物质的热解机理是指生物质在高温下发生化学和物理反应的过程。
热解过程中，生物质中的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分会发生热解反应，产生液体、气体和固体产物。
热解反应主要包括干馏、裂解、气化和炭化等过程。
干馏是指在缺氧或低氧条件下，生物质中的挥发性物质被释放出来。
这些挥发性物质主要包括水、酸、醛、酮等。
干馏是生物质热解的第一步，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
裂解是指在高温下，生物质中的高分子化合物被断裂为低分子化合物。
裂解过程中，纤维素和半纤维素会分解为糖类、酚类和醇类等低分子化合物。
木质素则会分解为苯酚类和芳香烃类化合物。
裂解反应是生物质热解的关键步骤，对于液体和气体产物的生成具有重要影响。
气化是指生物质在高温下与气体反应生成气体的过程。
气化过程中，生物质中的碳水化合物被分解为一氧化碳和氢气等气体产物。
气化反应是生物质热解的重要环节，产生的气体可用于发电、供热和合成化学品等领域。
炭化是指生物质在高温下失去挥发性物质，生成固体炭的过程。
炭化过程中，生物质中的无机物质也会得以保留，形成矿物质残留物。
炭化反应是生物质热解的最终阶段，产生的固体炭可以用作燃料或其他工业用途。
研究生物质的快速热解及热解机理对于提高生物质能源的利用效率和减少环境污染具有重要意义。
研究人员通过实验和数值模拟等手段，探索不同反应条件下生物质热解的机理和影响因素。
研究结果表明，反应温度、反应时间、生物质种类和粒径等因素对于热解产物的种类和产率有重要影响。
在实际应用中，快速热解技术可以将农林废弃物、城市固体废弃物和能源作物等生物质资源转化为有用的能源产品。
浅谈生物质快速热解反应器应用研究进展
浅谈生物质快速热解反应器应用研究进展作者：朱晨来源：《科学与信息化》2020年第22期摘要随着新能源的推广应用，特别是生物质能源在替代传统能源和改善环境质量方面发挥着重大作用。
生物油制备系统的核心设备是热解反应器，在生物质快速热裂解的各种工艺中，反应器类型和加热方式的选择是各种技术路线的关键环节。
本文介绍了生物质快速热解液化反应器的应用现状，指出依然存在关键技术问题未解决，尤其是管道结焦问题。
关键词生物质快速热解;反应器;管道结焦生物质快速热解是当今世界可再生能源利用中前沿技术之一，其主产物是棕黑色的生物质油，热值20-22MJ/kg，在旋转燃烧器里可直接作为燃料使用，也可经精制成为化石燃料的替代物;副产物为焦炭和可燃不凝性气体，焦炭可作为肥料使用，不凝性气体可作为热解反应的热量来源。
随着化石燃料资源的逐渐减少，生物质快速热解液化技术的研究在国际上引起了广泛的兴趣。
在生物质快速热裂解的各种工艺中，反应器的类型及其加热方式的选择在很大程度上决定了生物油的产率和热值。
目前生物质热裂解反应器有旋转锥反应器、循环流化床反应器、烧蚀式反应器、内胆式双热型生物质热解反应器、多级热解反应器、蓄热式生物质热解反应器和斜板槽式生物质裂解反应器等形式。
下文将分别介绍其应用现状。
1 主要反应器应用情况（1）旋转锥反应器。
转锥式生物质闪速热裂解液化装置主要由旋转的外锥、静止的内锥和绝热密闭的外壳组成。
其工作原理是主轴带动外锥旋转，生物质颗粒与过量的惰性载热体颗粒一起进给到外锥的底部，在离心力的作用下，生物质颗粒一边沿着外锥内壁面作螺旋上升运动，一边被惰性热载体颗粒以很高的加热速率加热升到发生热解气化的温度，热解气化成生物燃油蒸气，并在一定的条件下进行冷凝处理即可得到生物质油。
王述洋[1]设计了锥式生物质闪速热解反应器，为经济、高效、环保地利用每年被巨量浪费的农业秸秆、谷物壳皮和林业剩余物等废弃生物质，提供了科学的依据和可行的技术方法和模式。
流化床生物质快速裂解制液体燃料_任铮伟
文章编号:0254-0096(2002)04-0462-05流化床生物质快速裂解制液体燃料任铮伟,徐 清,陈明强,张素萍,颜涌捷,李庭琛(华东理工大学能源系,上海200237)摘 要: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。
关键词:生物质;快速裂解;流化床;液体燃料中图分类号:T K6 文献标识码:A0 前 言能源和环境问题已成为当前全球关注的焦点。
随着工业化的进展,人类消耗了大量的化石类能源,造成这些资源的逐渐枯竭,另一方面又带来了严重的环境污染,且二氧化碳的大量排放也造成了温室效应。
为此人们开始寻找替代能源,生物质作为一种重要的可再生能源,正日益引起人们的兴趣。
但生物质只是低品位能源,能量密度也较低,这使其利用受到了限制。
通过快速裂解制取液体燃料是利用生物质能的有效途径[1]。
快速裂解是在高加热速率、中温和短停留时间条件下,通过热化学方法将生物质直接转化为高品位,高能量密度液体燃料的过程。
其特点是反应速度快,处理量大。
所得油品基本上不含硫、氮和金属成分,可看作绿色燃料。
对环境气候也不会产生不利影响。
裂解中产生的少量中热值气体及固体焦可作系统内部热源,无污染问题。
生产在常压和中温下进行,工艺简单,成本低。
装置容易小型化,产品便于运输,存储。
这样就可考虑把工厂分散建在原料产地附近,把液体产品收集后再集中处理,从而避免了生物质原料运输困难的问题。
而且生物油含有较多的醇类化合物,作发动机用油不必为提高辛烷值而外加添加剂。
欧美发达国家在生物质裂解液化方面做了大量工作。
在进行全面理论研究的基础上,已建立了相应的实验装置[1-3]。
生物质快速热解制取生物质油
对于给定的某地区的生物质来说 ,其主要成分 和次要成分的含量基本固定 ,但水分含量的变化较 大 (这主要受所在环境的影响) [4] 。因此在试验中可 以只测定生物质的含水量 ,在 108 ℃的温度下干燥 4h ,根据重量差计算其水分含量 。本文以黑龙江地 区的白桦木屑 (使用植物粉碎机将白桦木屑粉碎成 颗粒质量均在 10mg 以下) 为例 , 其含水量测定为 1105 %。尽管生物质快速热解制取生物质油的影响 因素众多 ,本文着重研究温度和流化气流速对热解 产物 ———固 、气 、液的影响规律 。热解产物产量的确 定是试验研究中的一个重点部分 ,固体产量由过滤 器前后 (过滤器中截留的生物质油在马弗炉中加热 去除) 重量差值确定 ;不凝气体用集气袋收集 ,用排 水方法测量重量 ;由于生物质油的收集不完全 ,因此 油的产率采用差减法[4] :生物质油产率 = 1 - 气体产 物的产率 - 固体产物的产率 。
min ,气氛为氮气 ,流量设定为 40mLΠmin 。热失重曲
线见图 5 。
图 4 生物质裂解油的总离子流图 Fig14 Total ion current diagram of biomass pyrolysis oil
5 生物质油的热重分析
生物质直接热解得到的生物质油油品较差 、粘 度高 、挥发性低 、含氧量高 、热值低 、具有腐蚀性 ,并 且稳定性差 、接触到空气很容易变硬[6] 。如果要使 生物质油成为高品质的燃料油就必须通过精制来降 低氧含量 ,提高稳定性和挥发性 。用热分析手段研 究生物质油的热稳定性和分解反应过程 ,可以为生 物质油的精制提供可靠的数据 。这里采用综合热分 析仪来研究生物质油的热失重曲线 。
1) 自行研制的定量给料浅床层鼓泡流化床反应 器能够比较准确地研究产物 (固 、液 、气) 组成比例的 分析 ;
生物质热裂解试验制焦油特性研究
１ 热解 试 验
试 验装 置见 图 １ 采 用 固定 床式 热解 炉 ， 热方 式 ， 加
为外热 式 ， 加热 电阻 丝的功 率 为 ６ｋ ， 用 Ｋ 型 热 电 Ｗ 使
偶 进行 温控 。物 料从 热解 炉 的顶 部装 入 ， 解 过程 中 热 的产 气经旋 风式 除 尘 器 净化 后 进 入 冷凝 器 冷 却 ， 凝 冷 器 底部 有 回收焦 油装置 以及 采样瓶 。经冷 却后 的热 解
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生 物 质 热 裂 试 验 浩 焦 特 性 研 究 角 翠 油
李延吉 ， 冯 磊 ， 润 东 ， 天 华 ， 李 杨 朱 明
沈 阳航 空工业 学院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ３ 辽 １ １６
［ 摘
要］ 在 小型 固定床 热解 炉 内对部 分 典 型 的生 物质 物 料进 行 热裂 解 试验 ， 究 了热 裂 解产 物 中 研
焦油的 产率 以及芳 香族 组分 分布特 性 。结果 表 明 ： 物料 挥 发 分和 水 分含 量越 高 ， 物质 热 生 裂解反应 生成 焦油 （ 含水 ） 产 率也 相 应 提 高 。随 裂 解 温度 的 提 高 ， 油 的产 率 先升 后 降 的 焦 呈 阶段性 变化 ； 变热裂 解终 温将会 改 变焦 油 中组分 分 布 ， 改 特别 是 在 ６ ０℃ 较 高温 度 时组 ５
理技 术 与 煤 的 清 洁 燃烧 技 术 的教 学 与 研 究 ， 国 内 外核 心 期 刊 上 发 表 论 文 １ 在 ３篇
Ｅ ｍａ ｌ — ｉ： ｙ ｎｉ５ ８ ｏ ｕ ｃ ｍ ａ ｊ １ ＠ｓ ｈ ． ｏ ０
维普资讯
气体 再经 过滤 器净 化 ， 后 通过 累计 流 量计 进 入 采样 然 装置， 剩余 尾气 排人大 气燃烧 。
实验4 流化床基本特性的测定
实验四流化床基本特性的测定流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻工、环保、核工业等部门得到广泛应用。
化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成及石油的催化裂化等均采用了该技术。
因此，它是极为重要的一种操作过程。
流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒剧烈地上下翻动。
这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和、物料连续、结构紧凑、传质速度快、传热效率高、床层温度分布均匀，避免了固定床反应器中的热点现象，但操作中会造成固体磨损、床层粒子返混严重、反应中转化率不高等现象。
一、实验目的1．通过冷模观察聚式和散式流态化的实验现象，建立起对流态化过程的感性认识。
2．了解流化床的压降分布原理，通过冷模测定流化床的特定曲线。
3．通过冷模观察得到临界流化速度和带出速度，并计算出费劳德数Fr、膨胀比和流化数。
4．掌握流化床液体停留时间分布的测定方法及实验结果分析。
二、实验原理1．流化现象流体从床层下方流入，通过图1中虚线所示的分布板而进入颗粒物料层时，随着流体流速u0的不同，会出现不同的流化现象（图1）。
(a)(b)(c)(d)(e)固定床临界流态化散式流态化聚式流态化稀相流态化图1 流化现象（1）固定床阶段流体流速较低时，固体颗粒静止不动，即未发生流化，床层属于固定床阶段（图1（a）），阻力随流体流速增大而增大。
（2）临界流化阶段流体流速继续增大，颗粒在流体中的浮力接近或等于颗粒所受重力及其在床层中的摩擦力时，颗粒开始松动悬浮，床层体积开始膨胀，当流速继续增大，几乎所有的粒子都会悬浮在床层空间，床层属于初始流化或临界流化阶段（图1（b））。
此时的流速称为临界流化速度或最小流化速度u mf。
（3）流化阶段对于液固流化床，当液速u f>u mf时，由于液体与固体粒子的密度相差不大，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是平缓的加大的，床层的上界面较为清晰，即床层膨胀均匀且波动较小，床层属于散式流化阶段（图1（c））。
实验4 流化床基本特性的测定
下降，流体速度继续增加，床层压降保持不变，床层高度逐渐增加，固体颗粒悬浮在流体中，并随
气流上下流动，此为流化床阶段，在B点的流速就是临界流化速度umf。 （2）最大流化速度
当流体速度大于固体粒子在流体中的沉降速度时，粒子将被流体带出床层，这个速度称为最大
流化速度或粒子的带出速度ut，它是流化床流速的上限。此时如不连续补充固体颗粒，床层迅速消 失，所以在压力降图上曲线急剧下降（图2中的GH段）。颗粒在流体中沉降，受到重力、浮力和流
ut
3.1(
s
f
f
)gd p
1/ 2
（12） 式中：Re——雷诺数，Re= dP f ut/；
dp——颗粒当量直径，m； ρf—流体密度，kg/m3； ρS—颗粒密度，kg/m3； µ—流体粘度，kg ⋅m−1⋅s−1； ut—最大流化速度，m/s； umf—临界流化速度，m/s。 最大流化速度除了可用经验式计算外，也可通过实验直接测定。由图2可知，如果再加大流速
2
——方差或散度。
2
2
ˆt 2
2 Pe
2 1 2 Pe
1 e Pe
（19）
通过实验测得
c（τ）与
τ
的关系数据，然后由式（17）求得
tˆ
，由式（18）求得
2
，通过式
（19）求出模型参数 Pe 的值。
三、实验装置与流程
实验四 流化床基本特性的测定
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使 固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻 工、环保、核工业等部门得到广泛应用。化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成 及石油的催化裂化等均采用了该技术。因此，它是极为重要的一种操作过程。
生物质热裂解生物油性质的研究进展
０ 引 言
随 着 经 济 的 不 断 增 长 ，人 们 对 能 源 的 需 求 越 来
越 大 。据 统 计 ，按 照 ２ ０ ０ ３年 的 开 采 量计 算 ，地 球 上
停 留 时 间 （ 于 ２ ）的条 件 下 ，将 生 物 质 直 接 热 裂 小 Ｓ 解 ，产 物 经 快 速 冷 却 ，可 使 中间 液 体 产 物 分 子 在进
油 、热 裂 解 液 体 、生 物 原 油 或 生 物 质 热 解 油 等 。 ９
生 物 油 的 热 值一 般 比重 油 低 ，为 １ ８～２ Ｍ ／ ｇ ５ Ｊ ｋ 。生
物 油 易 存 储 、易 运 输 和 能 量 密 度 高 ，不存 在 产 品 的
就 地 消 费 问 题 ，因 而 得 到 了国 内外 的 广泛 关 注 。 目前 ， 已开 发 出 的制 取 生 物 油 的 热 裂解 装 置种 类 很 多 ，通 过 不 同 条 件 下 的 裂 解 反 应都 能生 产 出不 同 产 率 的生 物 油 ，这 些 生 物 油 与 碳 氢燃 料 的物 理 化
决 于 生 物 质 热 裂 解 工 艺 条 件 及 反应 参 数 （ 度 、加 温 热 速 率 、气 相 停 留 时 间 和 流化 风 速 ） ’ 。生 物 质 快
１ 生 物 油 物 理 化 学 性 质
生 物 油 是 通 过 快 速 加 热 的 方 式 使 生 物 质 在 短
速 热 裂 解 技 术 是 高 效 率 的 生 物 质 热 裂 解 油 转 化 技
蕴 藏 的 煤 、石 油 、天 然 气 等 化 石 能 源 将 分 别 在 １ ２ ９
年 、４ １年 和 ６ ７年 内耗 竭 …，而 且 化 石 燃 料 的 长 期 使 用 ．对 环 境 造 成 严 重 的 负 面 影 响 ，引 起 了温 室 效 应 和 环 境 污 染 等 问 题 。 因此 ，开发 可 替 代 化 石 燃 料 的环 境 友 好 型 可 再 生 能 源 已成 为 当 今 世 界 研 究 的 热 点 ， 。生 物 质 能 作 为 众 多 可 再 生 能 源 中的 一 种 ，在 利 用 中具 有 ｓ Ｎ 出少 及 ｃ 排 放 的 优 点 。 ０和 ０产 ０零
生物质热解特性及热解动力学研究
生物质热解特性及热解动力学研究一、本文概述Overview of this article随着全球能源危机和环境问题的日益严重，生物质作为一种可再生、环境友好的能源，其开发和利用受到了广泛的关注。
生物质热解作为生物质能转化和利用的重要途径之一，其特性及动力学研究对于提高生物质能源利用效率、优化能源结构以及减少环境污染具有重要意义。
本文旨在全面系统地研究生物质热解的特性及动力学行为，为生物质热解技术的进一步发展和应用提供理论支持和实践指导。
With the increasingly serious global energy crisis and environmental issues, biomass, as a renewable and environmentally friendly energy source, has received widespread attention for its development and utilization. Biomass pyrolysis, as one of the important pathways for biomass energy conversion and utilization, its characteristics and kinetics research are of great significance for improving biomass energy utilization efficiency, optimizing energy structure, and reducing environmental pollution. This articleaims to comprehensively and systematically study the characteristics and kinetic behavior of biomass pyrolysis, providing theoretical support and practical guidance for the further development and application of biomass pyrolysis technology.本文首先介绍了生物质热解的基本概念、原理及其在能源领域的应用前景。
生物质热解制备生物油品质实验报告
生物质热解制备生物油品质实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，寻找可再生和清洁能源已成为当务之急。
生物质作为一种丰富的可再生资源，其热解转化为生物油的技术受到了广泛关注。
通过热解过程，可以将生物质转化为具有潜在能源价值的生物油，但生物油的品质对于其实际应用至关重要。
本实验旨在研究生物质热解制备生物油的品质特性。
二、实验目的1、分析不同生物质原料在热解过程中产生的生物油的化学成分和物理性质。
2、评估热解条件（如温度、反应时间、升温速率等）对生物油品质的影响。
3、确定优化的热解工艺参数，以提高生物油的品质和产量。
三、实验材料与设备1、生物质原料选取了常见的生物质材料，如木屑、秸秆和稻壳。
对原料进行预处理，包括干燥、粉碎和筛分，以确保其粒度均匀。
2、实验设备热解反应炉：采用固定床式热解炉，能够精确控制温度和反应时间。
冷凝器：用于冷却热解产生的气体，使其凝结为液体生物油。
气体收集装置：收集热解过程中产生的不可冷凝气体。
分析仪器：气相色谱质谱联用仪（GCMS）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、元素分析仪、粘度计、密度计等。
四、实验方法1、热解实验将预处理后的生物质原料装入热解反应炉中，按照设定的热解条件进行实验。
控制温度在 400-600℃之间，反应时间为 30-90 分钟，升温速率为5-15℃／min。
2、生物油收集与处理热解产生的气体经过冷凝器冷却后，收集得到生物油。
对生物油进行过滤，去除其中的固体杂质。
3、品质分析使用 GCMS 分析生物油中的有机成分，确定其主要化合物种类和含量。
通过 FTIR 分析生物油中的官能团结构。
利用元素分析仪测定生物油中的碳、氢、氧、氮等元素含量。
使用粘度计和密度计测量生物油的粘度和密度。
五、实验结果与讨论1、化学成分分析不同生物质原料热解得到的生物油化学成分存在差异。
木屑热解生物油中主要含有酚类、醛类和酮类化合物；秸秆热解生物油中含有较多的酸类和酯类化合物；稻壳热解生物油中则以醇类和呋喃类化合物为主。
浅谈生物质热裂解制油(精)
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。
《生物质能工程》课程教学大纲
《生物质能工程》课程教学大纲Fundamentals of Biochemistry一、课程基本信息（一）知识目标— 1 —系统地了解和掌握生物质能转换技术的原理、工艺、设备及其应用。
主要包括生物质能转换技术定义及类型、生物质的直接燃烧技术、沼气发酵工艺及户用沼气技术、大中型沼气工程、燃料乙醇技术、生物质热裂解机理及工艺、生物质快速热裂解液化技术、生物质气化技术、生物质压缩成型技术、生物质制氢技术、生物柴油技术、生物质超临界水处理制氢技术、能源生态模式与生物质能项目技术经济评价等内容，以期能对我国生物质能源的科研与开发产生有益的影响。
（二）能力目标通过本课程的学习，能综合运用所学的基本知识解决生物质能科研与开发中的实际问题。
（三）素质目标在深入理解生物质能基本概念的基础上，通过对本课程的理论学习，形成较为完整的生物质能知识体系的框架，并将知识灵活运用至后续的课程中，培养其认真、严谨的以能源的视角理解生物质的素质和能力。
三、基本要求（一）了解1、蛋白质一级结构测定的原理。
2、了解真核生物蛋白质和核酸生物合成的过程。
3、了解不饱和脂肪酸的生物合成的过程。
4、了解个别氨基酸的生物合成途径。
5、了解RNA复制、基因工程。
（二）理解1、理解氨基酸脱氧化脱氨基、联合脱氨基、脱羧基作用。
2、ATP合成的机制。
3、理解别构酶、共价修饰酶和同工酶的概念。
4、理解生物代谢调控的机制和途径。
（三）掌握1、掌握蛋白质、核酸等生物大分子的组成、结构和性质。
— 2 —2、掌握酶的催化特性、影响酶促反应速度的因素、作用机理，辅基、辅酶与维生素构成之间的关系。
3、掌握呼吸链的组成及其作用机理。
4、掌握糖、脂肪、蛋白质生物合成和降解的途径以及相互转化的机制。
5、掌握DNA复制的基本过程以及逆转录、RNA的转录及其加工。
四、教学内容与学时分配第一章绪论第一节生物质能的概念与资源知识点：一、生物质能的概念二、光合作用与生物质能三、生物质的种类和资源第二节生物质能转换技术定义及类型一、生物质能转换技术定义二、生物质能转换技术类型建议教学方式：讲授。
生物质流化床快速热解工艺流程
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GCMS分析生物质热解油的研究
第３９卷第３期２００７年９月郑州大学学报（理学版）Ｊ．ｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖ．（Ｎａｔ．Ｓｅｉ．Ｅｄ．）ｖ０１．３９ＮＯ．３Ｓｅｐ．２００７ＧＣ－－ＭＳ分析生物质热解油的研究杨巧利，刘一真，张瑞芹（郑州大学化学系郑州４５０００１）摘要：将流化床热解反应器上ｒｈ不同生物质隙料在不同反应条件Ｆ静Ｊ得的生物油，用ＧＣＭＳ法分离和鉴定其化学成分经谱库检索得到５０余种成分，芒耍为小分子的酸、酚和酮类．通过比较发现生物质原料对生物油的组成具有较大影响，而热解温度对生物油的组成影响不大．关键词：生物质；生物油；裂解；ＧＣ…ＭＳ中图分类号：Ｏ６２９９文章编号：１６７１６８４１（２００７）０３—０１４０—０５０引言能源是人类社会生存和发展的必要支柱．目前．石油、煤炭等化石能源由于其有限性及对环境的压力，使得人类不得不开始寻找一些相对清洁的可再生能源，生物质能是目前比较理想的选择之一．生物质是指地球上利用光合作用获得的各种物质，是以化学方式储存的太阳能，也是以可再生形式储存在生物圈的碳“。
．在当前生物质能转化的高新技术中，生物质热解受到国际上的广泛关注［２１．热解得到的液体产物——生物油基本上不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料．目前，生物油的利用主要集中在两个方面：①经适当改性处理，可替代柴油和汽油作为动力用油；②提炼加工高附加值的化工产品”】．确定生物油的主要组成成分有利于生物油的应用，特别是作为动力燃料使用时，必须了解其与柴油、汽油等石油加工产品在结构ｆ：的差别．但是生物油是一种十分复杂的有机混合物，对其确切成分的分析至今仍处于研究中，ＧＣ—ＭＳ分析是…种高效能的分离鉴定有机混合物的方法，日前，多采用Ｇｃ—ＭＳ技术对生物油可挥发性成分进行定性、定量分析．浙江大学用美国Ｆｉｎｎｉｇａｎ公司的ＶｏｙａｇｅｒＧＣ－－ＭＳ联』Ｈ系统对生物油原样和预处理后的各组分进行分析研究…；Ｗｉｌｌｉａｍｓ等“将生物油通过凝胶渗透色谱按油中组分分子大小进行分离，而后再用ＧＣ—ＭＳ方法进行分析，溶剂分离物用高效液相进行分析．张素萍等。
流化床反应器的类别
流化床反应器的类别流化床反应器是一种广泛应用于化工领域的反应器，根据不同的反应类型和要求，可以分为多种不同的类别。
本文将介绍几种常见的流化床反应器类别，包括催化剂流化床反应器、液固两相流化床反应器、生物质流化床反应器和气固两相流化床反应器。
一、催化剂流化床反应器催化剂流化床反应器是指在反应床中使用催化剂来催化反应的流化床反应器。
它具有催化剂与反应物之间接触面积大、传质速度快、反应效率高的特点。
催化剂流化床反应器广泛应用于石油化工、化学制药、环保等领域。
例如，在石油化工中，催化剂流化床反应器常用于催化裂化、加氢、脱氢等反应过程中。
二、液固两相流化床反应器液固两相流化床反应器是指在反应床中同时存在液体和固体两相的流化床反应器。
液固两相流化床反应器常用于液相催化反应、氧化反应、水解反应等。
它具有传质速度快、反应效率高、携带液体催化剂方便等优点。
在化工生产中，液固两相流化床反应器广泛应用于酯化、醚化、氧化等反应过程中。
三、生物质流化床反应器生物质流化床反应器是指在反应床中利用生物质作为原料进行反应的流化床反应器。
生物质流化床反应器主要用于生物质能源转化和生物质化学品的生产。
生物质流化床反应器具有能源效率高、废弃物资源化利用等优点。
在生物质能源领域，生物质流化床反应器被广泛应用于生物质燃烧、生物质气化等过程中。
四、气固两相流化床反应器气固两相流化床反应器是指在反应床中同时存在气体和固体两相的流化床反应器。
气固两相流化床反应器常用于气相催化反应、气体分离、吸附等。
它具有气体和固体之间传质速度快、反应效率高、易于分离固体产物等优点。
在化工生产中，气固两相流化床反应器广泛应用于合成氨、裂解氨、高分子聚合等过程中。
总结：流化床反应器是一种重要的反应器，在化工领域具有广泛的应用。
根据不同的反应类型和要求，流化床反应器可以分为催化剂流化床反应器、液固两相流化床反应器、生物质流化床反应器和气固两相流化床反应器等类别。
每种类别的流化床反应器都有其独特的特点和应用领域。
生物质裂解油的性质及精制研究进展
产物分离效率等因素 。生物油与通常的石油在性质
上有所区别 ,木材热解生物油和重质燃料油性质的 比较见表 1[ 6 ] 。
表 1 木材热解生物油和重质燃料油性质的比较 Tab le 1 C om p arison betw een typ ical p rop erties of w ood
py ro lysis b io2o il and heavy fuel oil
物质成为很有前景的能源替代技术之一 [ 5 ] 。 本文总结了近年来国内外对生物油物理化学性
质研究的成果和生物油精制技术的进展 , 并针对生 物油应用需求及精制研究的现状 ,提出生物油精制 、 高效利用等方面需要解决的问题 。
1 生物油物理化学性质的研究
生物油不是热力学平衡条件下热解反应的产
[收稿日期 ] 2005 - 12 - 19; [修改稿日期 ] 2006 - 02 - 24。 [作者简介 ] 张 琦 ( 1976—) , 女 , 吉 林 省 吉 林 市 人 , 博 士 生 , 电 话 020 - 87057787, 电邮 zhangq i@m s. g iec. ac. cn。 [基金项目 ] 国家自然科学基金项目 ( 50476090 ) ; 广东省自然科学 基金项目 ( 04000378) 。
2006年第 35卷第 5期
Hale Waihona Puke 石 油 化 工PETRO CH EM ICAL TECHNOLO G Y
·493·
进展与述评
生物质裂解油的性质及精制研究进展
张 琦 1, 2 ,常 杰 1 ,王铁军 1 ,徐 莹 1
( 1. 中国科学院 广州能源研究所 ,广东 广州 510640; 2. 中国科学技术大学 热科学与能源工程系 ,安徽 合肥 230027)
流化床反应器的特性测定
流化床反应器的特性测定前言流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。
在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。
流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉（见煤气化炉）；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。
目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。
一、实验目的流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动,固体颗粒剧烈地上下翻动。
这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和，避免了固定床反应器中的热点现象，床层温度分布均匀。
然而，床层流化状态与气泡现象对反应影响很大，尽管有气泡模型与两相模型的建立，但设计中仍以经验方法为主。
本实验旨在观察和分析流化床的操作状态，目的如下：(1) 观察流化床反应器中的流态化过程(2) 掌握流化床压降的测定并绘制压降与气速的关系图(3) 计算临界流化速度及最大流化速度,并与实验结果作比较二、实验原理与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好，关系图的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制,特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的图 1-1 气体流化床的实际ΔP -u 典型例子。
流化床存在的局限性:①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失。
实验4 流化床基本特性的测定
实验四流化床基本特性的测定流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻工、环保、核工业等部门得到广泛应用。
化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成及石油的催化裂化等均采用了该技术。
因此，它是极为重要的一种操作过程。
流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒剧烈地上下翻动。
这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和、物料连续、结构紧凑、传质速度快、传热效率高、床层温度分布均匀，避免了固定床反应器中的热点现象，但操作中会造成固体磨损、床层粒子返混严重、反应中转化率不高等现象。
一、实验目的1．通过冷模观察聚式和散式流态化的实验现象，建立起对流态化过程的感性认识。
2．了解流化床的压降分布原理，通过冷模测定流化床的特定曲线。
3．通过冷模观察得到临界流化速度和带出速度，并计算出费劳德数Fr、膨胀比和流化数。
4．掌握流化床液体停留时间分布的测定方法及实验结果分析。
二、实验原理1．流化现象流体从床层下方流入，通过图1中虚线所示的分布板而进入颗粒物料层时，随着流体流速u0的不同，会出现不同的流化现象（图1）。
(a)(b)(c)(d)(e)固定床临界流态化散式流态化聚式流态化稀相流态化图1 流化现象（1）固定床阶段流体流速较低时，固体颗粒静止不动，即未发生流化，床层属于固定床阶段（图1（a）），阻力随流体流速增大而增大。
（2）临界流化阶段流体流速继续增大，颗粒在流体中的浮力接近或等于颗粒所受重力及其在床层中的摩擦力时，颗粒开始松动悬浮，床层体积开始膨胀，当流速继续增大，几乎所有的粒子都会悬浮在床层空间，床层属于初始流化或临界流化阶段（图1（b））。
此时的流速称为临界流化速度或最小流化速度u mf。
（3）流化阶段对于液固流化床，当液速u f>u mf时，由于液体与固体粒子的密度相差不大，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是平缓的加大的，床层的上界面较为清晰，即床层膨胀均匀且波动较小，床层属于散式流化阶段（图1（c））。
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上海交通大学硕士学位论文流化床反应器生物质快速热裂解生物油特性的试验研究姓名：吴汉靓申请学位级别：硕士专业：生态学指导教师：刘荣厚20090101摘要本研究属于国家863项目计划“基于改善生物油品质的生物质快速热裂解液化关键技术的研究”资助项目(2008AA05Z404中的一部分，利用自行设计研制的以流化床反应器为主体的系统进行了生物质快速热裂解制取生物油的试验研究，同时对木屑生物油、甜高粱茎秆残渣生物油和稻壳生物油的理化性质、化学组分、老化特性以及和柴油乳化应用技术进行了详细的研究。
本文首先详细归纳了国外及我国生物质热裂解制取生物油技术的研究现状，总结了国内外生物质热裂解制取生物油的研究现状，对几种典型的生物质热裂解的装置进行了介绍和性能的对比分析。
本实验室自行开发的流化床反应器，主要由惰性载气以及生物质物料唯入系统、反应器、产物收集系统组成的，生物质喂入率为1～2kg/h,气相滞留期为0.8～1.2s 。
在相同的工艺下进行了三种生物质原料的热裂解试验，包括了杨木木屑，甜高粱茎秆残渣以及稻壳，获取了三种不同的生物油。
本试验对流化床反应器上快速热裂解制取的生物油的水分、热值、运动粘度、密度、灰分、残炭进行了测定，同时分析了生物油的粘温性质。
结果表明，生物油的水分较高，热值较低，密度大于石油等常规燃料，灰分和残炭的含量也较高，呈现明显的酸性。
随着温度的升高，三种生物油的运动粘度均明显下降，表现出典型的牛顿流体特性。
本试验对比了以上三种生物油的理化特性，结果表明，木屑生物油的水分较小，为25.01%，小于稻壳和甜高粱茎秆残渣生物油（均大于40%），其热值也相对较高为20.6MJ/kg，是一种较为理想的生物质裂解油。
此外，本试验还利用现代精密仪器对试验所制取的生物油进行化学组分的分析，综合采用了傅立叶变换红外光谱技术和核磁共振技术，比较了不同原料所生成生物油成分的组成情况。
结果表明，三种生物油均含有含有醇、酚、醚、酯及芳香烃类物质，需要进行分级处理后才能进一步利用。
其中稻壳生物油和甜高粱茎秆残渣生物油的化学组分比较相似，不同于木屑生物油。
通过核磁共振图谱还可以看出，生物油中的氢原子类型第I 页很多，分布很多，其中苯酚类和烯烃类的氢原子的含量最多，在甜高粱茎秆残渣生物油和稻壳生物油中高达50%以上。
同时，本文研究了木屑生物油经过三个月的储存之后，理化性质的变化，分析了生物油的老化过程。
结果表明，三个月的储存中，生物油的含水量变化较小，增加了0.82%，而运动粘度增加较多，增加了1.18mm 2/s。
为了进一步扩大生物油的应用，本文分析了国内外的先进应用技术，通过在不同乳化条件下，进行了生物油和柴油的乳化试验。
结果表明，当表面活性剂占5%时，稳定时间较长，但是乳化条件还需进一步改进。
总之，有关生物质热裂解制取生物油以及生物油特性方面的这些基础性研究，为生物质热裂解技术提供了第一手数据，对现有生物质热解装置的设计、试验工况参数的优化、产物的预测以及试验设备的扩大化等都具有非常重要的意义。
同时，对于生物油的特性的及其老化过程，包括其与柴油乳化技术的试验都为深入研究生物油打下了提供了可靠的数据。
关键词：流化床，生物油，理化特性，化学组分，老化，乳化第II 页ABSTRACTABSTRACTThis research is a part of project subsidized by National 863 Project “Research on bio-oil production from biomass fast pyrolysis based on improving bio-oil qualities” (2008AA05Z404. Self-made fluidized-bed reactor was used to obtain bio-oil, and research of properties of bio-oil, chemical composition, aging properties as well as emulsification with diesel was conducted in this paper.This paper has concluded detailed the current status of biomass pyrolysis for liquid product in China and overseas, especially about analysis of bio-oil properties. From the point of view of continual development, the technology of biomass pyrolysis for producing bio-oil has a good prospect.The fluidized-bed reactor designed by our research center was mainly consisted of three parts, that is, the feeding system, the pyrolysis reactor and the collecting system for products. With biomass fed at the rate of 1～2 kg/h, and the vapor residence time at0.8～1.2 s, three kinds of biomass materials were selected, that is, poplar sawdust, sweet sorghum stalk and dusk residues, for bio-oil production.Properties of three different bio-oils, including water content, heating value, kinetic viscosity, density, ash content, CCR and pH vale were analyzed. Results showed that with relatively low water content and high heat value of bio-oil, its density, ash content and CCR were higher than ordinary fuels. Simultaneously, the kinetic viscosity of bio-oildecreased significantly with the temperature increasing, proving its prominent viscosity-temperature characteristic. In addition, when compared with other bio-oils, bio-oil from poplar sawdust was better, due to its low第III 页ABSTRACTwater content (25.01% and high heating value (20.6MJ/kg.Moreover, both of Fourier Transform Infrared Spectrum (FTIR analysis and1HNMR were used to detect chemical composition of bio-oil. According to chemical composition analysis, bio-oil is a highly complex mixture of organic compounds, andbio-oil from husk residues and sweet sorghum stalk were similar to each other. From HNMR spectrum, different types of hydrogen can be observed, with the larges account of Phenolic(OH and olefinic proten more than 50%. 1For the purpose of analyzing its aging process, changes of properties of bio-oil during three months were measured. Results showed that, water content increased only 0.82%, while kinetic viscosity went up as much as 1.18mm2/s.For further enlarge application of bio-oil, different emulsification conditions were tried to get better emulsification results. When surface active agents account for about 5%, stable time was relatively longer than other conditions, though improvements on emulsification were required.In conclusion, these foundation researches of biomass fast pyrolysis for producing liquid fuel is significant for optimizing experiment parameter, forecasting the result of experiment and magnifying equipment etc. Besides, research of properties of bio-oil, its aging process and emulsification with diesel provides reliable date for deep study of bio-oil.Keywords: fluidized-bed reactor, bio-oil, properties, chemical composition, aging, emulsification第IV 页上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。