生物质炭催化裂解生物质热解焦油技术研究_由世俊
生物质热解炭、气、油联产实验研究的开题报告
生物质热解炭、气、油联产实验研究的开题报告研究背景随着能源消耗的不断增长，传统能源的短缺和环境问题越来越突出。
而生物质能作为一种可再生、清洁的能源，逐渐受到了广泛的关注。
生物质热解是将生物质在高温环境下加热分解为气体、液体和固体三种产物的过程。
其中，生物质热解炭、气、油联产技术可以实现对生物质能的高效利用，符合环保节能的发展方向。
许多国家和地区已在该领域进行了大量的研究工作。
在国内，生物质热解炭、气、油联产技术的研究还处于起步阶段，尚需针对不同生物质原料、加热方式和反应条件进行系统的实验研究，以优化生产工艺和提高产物质量和产率。
因此，本研究旨在开展对生物质热解炭、气、油联产实验的深入研究，为其产业化应用提供科学依据。
研究内容1.生物质热解炭、气、油联产技术的简介和发展现状的概述。
2.选择不同种类的生物质原料，通过实验研究生物质的热解特性和产物的性质，并分析不同反应条件对产物的影响。
3.研究不同的加热方式（传导、对流和辐射）对生物质热解过程的影响，探究最佳的加热方式。
4.优化反应条件，包括温度、压力和停留时间等参数，提高产物质量和产率，以及减少副产物的生成。
5.通过实验对比分析，确定最佳反应条件和最佳生物质原料，揭示生物质热解炭、气、油联产技术潜在的应用价值。
研究意义1.促进生物质能的高效利用，提高能源的可持续性。
2.为生物质热解领域的工程应用提供科学依据和技术支持。
3.为我国生物质资源的绿色化利用、生态建设和环境保护做出贡献。
预期结果本研究将得到以下预期结果：1.深入了解生物质热解炭、气、油联产技术的特点和发展现状。
2.确定不同生物质原料的适宜加热方式和最优反应条件，优化产物质量和产率。
3.揭示生物质热解炭、气、油联产技术在可持续发展中的潜在应用价值。
研究方法1.实验研究：采用自行设计的生物质热解炭、气、油联产实验装置，逐步研究不同生物质原料的热解特性和产物的性质，以及最优反应条件。
2.理论分析：通过对实验数据的处理和分析，在理论上深入探讨生物质热解炭、气、油联产技术的特点、机理和未来发展趋势。
生物质热解制备生物活性炭及其应用研究
生物质热解制备生物活性炭及其应用研究生物质是一种可再生资源，因此在可持续发展的要求下，生物质被广泛应用于能源、化学品等领域。
其中，生物质热解制备生物活性炭，成为一个备受关注的研究领域。
本文将从热解原理、炭素微观结构、制备工艺、生物活性及应用等方面，综述生物质热解制备生物活性炭及其应用研究现状和发展趋势。
一、热解原理生物质热解是将生物质在高温、缺氧或微氧气氛下，通过热解分解的方法产生热解物和热解气。
热解物中主要包括生物炭、液态产品和气相产物。
由于热解过程中气相产物与液态产品往往难以利用，因此炭素材料成为研究的重点。
热解过程中，生物质分子在热分解温度下发生热解反应，形成机械强度高、孔径分布广和化学性质稳定的生物炭。
同时，生物质热解还可产生大量的有机气体和液体燃料，其在生物质能源利用和液体燃料化工等领域具有广泛的应用。
二、炭素微观结构生物质热解制备生物活性炭，是通过对生物质中的碳元素进行裂解和重组来实现的。
大多数生物炭的基础结构是由碳微晶和非晶碳组成，并包含氧、氢和少量其他元素（如N、S、P）。
在热解的过程中，碳微晶会发生聚合、重组和结构调控等反应，从而形成生物炭的独特微观结构。
生物炭的微观结构具有复杂性、多样性和可调控性。
其中，孔径结构、比表面积和石墨度等是制备、性能评价及应用的重要参数。
孔径大小、分布和形态等决定了生物炭的吸附性能、离子交换能力等。
比表面积是表征生物炭吸附、催化和电化学等特性的重要参数。
石墨度可反映生物炭结构的纤维化和烷基化程度。
三、制备工艺生物质热解制备生物活性炭的制备工艺较为复杂，其中包含了多种制备方法。
例如：慢热解法、快速热解法、催化热解法等。
其中，慢热解法是最常用的生物炭制备方法之一。
该方法利用生物质在缺氧或微氧气氛下，在较低温度下热分解，生成主要由非晶碳、小晶体石墨和极微晶体石墨组成的生物炭。
优点是制备工艺简单，一般不需要添加活性剂、催化剂。
缺点是制备周期长，产量较低。
快速热解法是利用生物质在短时间内受到高温高压作用，使部分挥发性物质蒸汽化，其热解程度较之慢热解法更高，可以通过改变处理温度、气氛、时间等控制生物炭的结构和性能。
生物质焦油裂解用催化剂研究进展
非常的显著 。酸碱催化剂活性 中心 的存在 ， 加剧 了焦 油分子 内部 上 ， 并可调整气体产 物的组 分。对 于生物质焦油催化裂解用催化 的反应 。 但 白云石具有较低 的的机械强度 ， 实践中磨损快 ， 也容 易 剂不 同活性组分的催化活性 ， 学者们 已做 了大量研究 。其 中专利
失活 ； 热稳定性不足 ， 有 时有 相 变 情 况 出现 并 最 终 “ 烧融 ” ， 降低 了 号为 Ｃ Ｎ １ ０ １ ７ ９ ７ ５ ０ ７ Ａ的专利 中公开 了一种镍 基生物质焦油水蒸
副产物 ， 生物 质气 化气 中的焦油 限制 了气化气 的使 用 ， 气 化气使 凸棒石粘 土 ／ 白云石 比值 的增加 ， 焦油 的去除率有所增加 。
用 前必 须 净 化 脱 除 。
１ ． ２ ． ２白云 石 和 堇青 石
高效生 物质焦油脱除方法 中， 催 化裂解法 油的催化裂解 已成 为该领域研究 的热点 ， 而催
骆仲泱等将石 灰石 、 白云石 、 高铝砖作为 生物质焦油 裂解用
化裂解用催化剂 的选择对催化剂的活性 、 寿命及生物质焦油裂解 催化剂 ， ７ ０ ０ ℃以上 ， 高铝砖 的催化效果要 比白云石 、 石 灰石好很
高于 ８ ０ ０ ％时 ， 白云 石 比石 灰 石 具 有 更好 的催 化 效 果 。 各 材 料 率有着显著影响。本文将重点分析生物质焦油催化裂解用催化剂 多 ； 高铝砖 ＞白云石 ＞石灰石 ＞炭化硅 。 及相关 问题 。根据来源及制备工艺 的差别 ， 催化剂可分为天然催 对焦油的催化效果排序为 ：
Ｉ 要原 因之一是积碳效应 ， 最后指 出催化剂进一步的研 究与 Ｉ 剂时 ， 铁 的化合物不具有较 高的的活性 ， 作 为助剂 ， 铁与其它金属 ｌ 发展方向 ： 如抗积碳甚至抗硫 中毒的生物质焦油裂解用催 ｌ 形 成 络 合 催 化 活 性 中心 ， 在 一 定 程 度 上 可 以提 升 催 化 剂 的 耐 久 性
生物质催化热解技术研究
生物质催化热解技术研究Introduction在全球环境问题和化石能源储备问题的双重压力下，开发新的替代能源和可持续资源已成为世界各国共同的挑战。
生物质热能利用是可持续发展的能源利用方式之一，可以潜在地提供大量的清洁能源。
生物质催化热解技术是逐渐受到人们关注的一项技术。
本文将从生物质热解技术的具体过程、技术的应用和发展前景三方面入手，对生物质催化热解技术进行探讨。
生物质催化热解技术的过程生物质热解是指将生物质在一定温度下处理后，使生物质分子中的化学键断裂、分解成小分子气体和液体，进而进行化学反应和合成的热解过程。
在生物质热解的过程中，存在许多产物，其中液体产物是生物质能够被广泛利用的主要产物。
常见的液体产物为木质素油、纤维素油和半纤维素油。
由于生物质本身的特殊性质，生物质热解产物的性质和组成也受到影响，这也成为了生物质热解技术开发的一个挑战。
生物质催化热解技术的优势相对于传统的生物质热解技术，催化热解技术有许多优势。
首先，催化剂能够提高生物质热解过程的效率和产物的质量，同时还能减少生产过程中的排放物，即该技术具有很好的环保性。
其次，催化剂具有促进生物质在热解过程中的裂解，促进化学反应生成产物等作用，提升了生物质热解的效率和品质。
此外，催化剂的强力化学作用还能够避免催化剂的再利用过程对环境造成影响，使得催化热解技术具有很好的寿命。
生物质催化热解技术的应用目前，生物质催化热解技术被广泛地应用于能源领域、化学领域和环保领域等多个领域。
在能源领域，生物质热解产生的液体燃料可以用于发电和供热等能源利用方式；在化学领域，生物质热解产生的液体产物可以继续转化为化学原料，如生物基燃料和生物基化学品；在环保领域中，生物质热解技术能够减少环境污染和碳排放，形成环保产业链。
生物质催化热解技术的发展前景生物质热解技术具有广泛的应用前景，但是其实际开发和应用仍面临一系列问题和挑战。
解决这些问题，发展生物质催化热解技术，有望成为未来能源利用和环境保护的重要途径。
生物质炭催化裂解焦油的性能研究
生物质炭催化裂解焦油的性能研究近年来，生物质炭作为一种可替代传统燃料的新型能源正在得到越来越多的关注。
生物质炭具有良好的热稳定性、高孔隙度和特殊的表面化学性质，能够用于制备高性能的催化剂。
同时，生物质炭也是一种重要的资源，其主要原料来自农业废弃物，可以充分利用农业资源。
然而，生物质炭的应用受到了许多限制，例如其含有大量的灰分、挥发分和焦油等有害物质，这些物质对环境和使用安全都会产生影响。
因此，对生物质炭的分离和提纯具有重要意义。
生物质炭催化裂解焦油是一种可能的解决方案，其利用生物质炭作为催化剂，将焦油进行催化转化，产生高价值的化学品和清洁燃料。
这种方法具有成本低、效果好、对环境的污染小等优点，已成为生物质炭应用研究的热点方向之一。
本文将介绍生物质炭催化裂解焦油的性能研究，包括其制备方法、催化活性和应用前景等方面内容。
一、生物质炭的制备方法生物质炭主要来自于农业废弃物，包括秸秆、木材、果壳等。
制备方法主要包括物理法、热解法、化学法等。
其中以热解法制备的生物质炭应用最广泛。
热解法是利用高温将生物质转化为炭质结构的方法，一般采用气相热解或固相热解。
气相热解是将生物质放入高温的反应器中，以惰性气体（如氮气）为载体，通过热解反应将生物质转化为炭质结构。
固相热解则是将生物质放入特制的固相热解炉中，通过某种热源加热，在相对低的氧气环境下进行热解反应，将生物质转化为生物质炭。
二、生物质炭的催化裂解性能生物质炭作为催化剂的特殊性质在催化裂解焦油方面被广泛研究。
生物质炭具有良好的热稳定性和化学稳定性，可以在高温条件下进行反应，不易退化、碳化或降解。
生物质炭还具有高孔隙度和巨大的比表面积，这种特殊性质可以使得生物质炭作为催化剂更具有催化活性。
催化裂解焦油的过程中，生物质炭作为催化剂可以改变反应的环境，生成活性中心，加速反应速率和选择性。
生物质炭催化裂解焦油的反应机理是采用质子催化法、碱催化法、加氢法等。
质子催化法是指将焦油中的成分在生物质炭的催化下，利用质子流而发生的化学变化。
生物质热解焦油生成及部分氧化机理的实验研究
生物质热解焦油生成及部分氧化机理的实验研究
生物质热解焦油生成及部分氧化机理的实验研究是指对生物质进行热解过程中生成的焦油以及焦油经过部分氧化后产生的化合物进行实验研究，旨在揭示生物质热解焦油生成的机理，以及焦油部分氧化后产生的化合物的生成途径和反应机制。
在生物质热解过程中，通过加热生物质样品，其中的有机物发生热解反应，生成气体、液体和固体产物。
其中，液体产物主要是焦油。
生物质热解焦油是一种复杂的混合物，含有大量的多环芳香烃、酚类物质以及其他杂质。
为了研究焦油的生成机理，可以采用各种实验手段，如热解实验、质谱分析、核磁共振等。
焦油部分氧化是指将焦油暴露在氧气中进行反应，产生新的化合物。
焦油部分氧化过程中，多环芳香烃等化合物可以被氧化成酚类物质、醛类化合物，甚至发生裂解反应生成低碳化合物。
部分氧化的机理可以通过实验研究和理论模拟等方法来揭示。
通过实验研究生物质热解焦油生成及部分氧化的机理，可以为生物质能的加工利用提供理论依据和技术指导。
生物质炭对聚丙烯热解焦油降解作用分析
2019 年第48 卷第 3 期石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY·273·生物质炭对聚丙烯热解焦油降解作用分析许 嘉1，2，许 月1，陈俊俊1，陈义胜1，庞赟佶1，殷吾真1（1. 内蒙古科技大学 能源与环境学院，内蒙古 包头 014010；2. 内蒙古科技大学 分析测试中心，内蒙古 包头 014010）［摘要］以玉米秸秆为原料，分别负载Fe2O3，Na2CO3，CaO得到生物质炭基催化剂，利用炭基催化剂对聚丙烯（PP）进行催化热解反应，采用FTIR和GC-MS方法对热解产物中的焦油进行分析，研究了液体产物产率和焦油成分的变化规律。
实验结果表明，炭基催化剂可明显降低PP的液相产物产率，催化剂催化作用效果由大到小顺序为：炭-Na2CO3>炭-CaO>炭-Fe2O3>生物质炭。
炭基催化剂均能促进焦油中醚类、酮类、取代苯、醇酚和芳香醚等裂解、重整，生成热解气和焦炭；可以促进取代苯脱甲基和芳香构化，促进醛类加成氧化成醇类和酸类。
PP热解液相产物主要成分有苯、茚、萘、菲、烷烃、烯烃、环烯烃、芳香烃及其衍生物。
采用炭-Na2CO3进行热解时，液体产物中十四烷相对含量很大，芳香类和含氧有机物种类增加，但含量降低，萘、苯酚及其衍生物的含量增加，菲的含量减小。
［关键词］生物质炭；聚丙烯；焦油；热解［文章编号］1000-8144（2019）03-0273-06 ［中图分类号］TQ 325.14 ［文献标志码］A Degradation analysis of polypropylene pyrolysis tar by carbon-based catalystXu Jia1，2，Xu Yue1，Chen Junjun1，Chen Yisheng1，Pang Yunji1，Yin Wuzhen1（1.School of Energy and Environment，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou Inner Mongolia 014010，China；2. Analysis and Testing Center of Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou Inner Mongolia 014010，China）［Abstract］Corn stalk as raw material was loaded with Fe2O3，Na2CO3 and CaO，respectively，to obtain biomass carbon-based catalysts. The tar of polypropylene(PP)，which was pyrolyzed by carbon-based catalysts，was analyzed by FTIR and GC-MS. The change rules of the tar yield and the tar composition under different reaction conditions were explored. The results showed that the liquid phase product yield of PP could be significantly reduced by the carbon-based catalysts and the order of the catalytic effects of the catalysts was：carbon-Na2CO3>carbon-CaO>carbon-Fe2O3>biomass carbon.The carbon-based catalysts could promote the cracking and reforming of ether，ketone，substituted benzene，alcohol phenol and aromatic ether in tar to generate pyrolysis gas and coke. They could promote the demethylation and aromatization of substituted benzene and the oxidation of aldehydes into alcohols and acids. The main components of PP pyrolysis liquid phase products were benzene，indene，naphthalene，phenanthrene，alkane，olefin，cyclic olefin，aromatic hydrocarbon and their derivatives. When carbon-Na2CO3 was used for pyrolysis，the relative content of tetradecane in liquid products was very high. The number of aromatic and oxygen-containing organic compounds increased.However，the content of naphthalene，phenol and their derivatives increased，while the content of phenanthrene decreased.［Keywords］biomass charcoal；polypropylene；tar；pyrolysisDOI：10.3969/j.issn.1000-8144.2019.03.008［收稿日期］2018-10-26；［修改稿日期］2018-12-19。
生物质热解及催化转化技术的研究
生物质热解及催化转化技术的研究随着全球能源需求的不断增加，人们对可再生能源的探索和开发也日益迫切。
在众多可再生能源中，生物质资源是一种广泛存在且具有潜力的能源资源，其具有废弃物资源多、分布范围广、低碳排放等特点，因此备受研究者和工业界的关注。
而生物质热解及催化转化技术是将生物质转化为高附加值产品和燃料的主要途径之一。
一、生物质热解技术生物质热解是指在高温、高气压等条件下，将生物质分解成各种气体、液体和固体产物的过程。
该技术广泛应用于生物质能源转化和化工领域。
其过程可分为三个阶段：干燥和水解阶段，主裂解阶段和残留炭化阶段。
在这些不同的阶段中，产物中包含了各种各样的物质，如混合气体、生物质油、水和炭化物等。
生物质热解技术的优点是可以高效地利用生物质资源，减少排放并实现能源回收。
但同时也存在着一些问题，如产物质量不稳定、生产成本较高等。
因此，在实际应用中，需要进一步开发生物质热解技术，以提高产物的质量和减少生产成本。
二、生物质催化转化技术随着催化化学的快速发展，生物质催化转化技术逐渐受到研究者和工业界的关注。
生物质催化转化技术是指在催化剂作用下，将生物质原料转化为高附加值产品和燃料的过程。
其作用可以改善生物质热解过程中产物的稳定性、产物选择性和反应速率等。
在生物质催化转化技术中，催化剂的选择十分关键。
常用的催化剂有氧化铈、氢氧化钠、钡钠等。
这些催化剂可以改善生物质热解过程中的产物选择性，使产物更接近需求和市场需求，提高了生物质热解的产物价值和重要性。
同时，催化剂也可以提高生物质热解过程中的反应速度，改善反应速度和效率。
三、生物质热解及催化转化技术的研究进展随着对可再生能源的关注和需求的增加，越来越多的研究者和工业企业开始研究和开发生物质热解及催化转化技术。
在国内外的研究中，生物质热解技术的研究主要集中在反应机理和反应条件等方面；而生物质催化转化技术的研究则侧重于催化剂和反应条件等方面。
同时，研究者也注意到了生物质热解及催化转化技术在实际应用中面临的问题，如清洁能源的生产成本高、生产效率低、安全性等。
生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展
HE Dongyang, LIANG Guowei, LI Xinyang, WU Shuangyi, NIU Miaomiao
( School of Energy and Power Engineering,Nanjing Institute of Technology,Nanjing 211167,China)
第4 期
贺东洋,等:生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展
79
图 1 气化中焦油的转变途径[14] Fig. 1 The conversion way of tar in gasification[14]
Kaewpanha[20] 总结了生物质焦油的催化转化机理,如图 2 所示。 由图可见,生物质热解会产生挥发 分,在通过催化剂层时,其中含有的焦油分子会被分解成烃等较轻组分,这些轻质组分经过热裂解、H2 O 重整、CO2 重整、水煤气变换等一系列反应后,将在催化剂的活性位上重新形成 CO 和 H2 等可燃气体。 与此同时还会形成自由基碎片,这些自由基碎片在催化剂表面发生聚合反应后会形成积炭。
整作用,以及在催化转化过程中,生物质炭的催化性能受原料、裂解温度、加热速率和停留时间等因素的影响。 通过分
析生物质炭改性后的性能变化,发现生物质炭中添加金属助剂或经结构改性后具有高效催化裂解焦油的潜力,为进一
步研发低成本复合型催化剂提供了方向。
关键词:生物质气化;生物质焦油;生物质炭;催化裂解
中图分类号:TQ35;TK6
从 20 世纪 80 年代起,为了减少生物质气化反应中焦油含量,在热解过程中添加催化剂引起国内 外学者的广泛关注[17 - 18] 。 实验研究表明:焦油催化转化是一个诸多反应同时发生的复杂过程,其产物 是各反应间相互耦合竞争的结果。
生物质热解制备活性炭的工艺优化研究
生物质热解制备活性炭的工艺优化研究随着环境污染问题日益严重，低碳经济的发展逐渐成为了人们的共同愿望。
而生物质热解制备活性炭技术作为一种环保、可持续的资源利用方式，广受关注。
然而，该技术的不断发展与完善也需要科学家们的不懈努力。
在研究生物质热解制备活性炭的过程中，工艺优化显得尤为重要，本文将探讨生物质热解制备活性炭的工艺优化研究。
一、生物质热解技术生物质热解技术是通过高温蒸气处理生物质物质，使其分解成炭质和非炭质两部分。
其中，非炭质部分包括水和气体，可在后续进行处理中再次利用。
炭质部分则可以进一步加工制备成活性炭。
二、活性炭的制备方式活性炭是一种多孔性、高比表面积的炭质材料。
生物质热解技术是活性炭制备的常用方式之一。
在该技术中，生物质被加热至一定温度下，产生的热量和物质经过反应后，生成炭质。
生物质的种类和裂解温度会直接影响生物质热解制备活性炭的孔隙结构、化学性质和表面形貌等。
三、工艺优化研究生物质热解制备活性炭的过程中，工艺控制和参数优化是制备高质量活性炭的保证。
首先需要考虑的是生物质的种类，因为生物质的种类会直接影响制备出的活性炭的孔隙结构和比表面积。
例如，纤维素质材料易于形成纤维状结构，因而制备成的活性炭内含有较多的微孔和介孔；而木质材料在高温下易于产生聚合，因而制备活性炭的孔隙结构以大孔为主。
其次，要考虑热解温度和时间参数。
温度的选择要根据生物质的种类、成型材料的密度和热传导率等因素综合考虑。
热解时间则应根据热解温度和设备规格等因素来进行调整。
一般来说，高温热解时间短可以生成大量的孔洞，而低温热解时间长则能够生成更多的微孔和介孔。
同时，也需要考虑溶剂和处理方式的选择，这些因素都会影响活性炭质量和性能。
四、优化后的生物质热解制备活性炭的性能通过对工艺参数和溶剂等因素的优化，制备出的活性炭质量和性能都得到了很大提升。
研究表明，优化后的活性炭表面积和孔隙度都有较大提升，吸附能力也得到了明显提升。
此外，其在电化学性能、吸热性和催化性能等方面也有很好的表现。
一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用
一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用近年来，焦化行业一直是我国能源领域的重要组成部分。
然而，焦化过程中产生的焦油问题一直困扰着环境保护和资源利用。
为了解决这一问题，科学家们不断探索新型的焦油裂解催化剂。
本文将介绍一种基于生物炭的新型催化剂的制备方法及其应用。
首先，我们需要了解生物炭的特性。
生物炭是一种由生物质经过高温热解得到的碳质材料。
它具有高孔隙度、大比表面积和良好的吸附性能。
这些特性使得生物炭成为一种理想的催化剂载体。
制备生物炭基焦油裂解催化剂的第一步是选择合适的生物质作为原料。
常见的生物质包括木材、秸秆、果壳等。
选择合适的原料可以提高催化剂的活性和稳定性。
第二步是将生物质进行热解，得到生物炭。
热解是指在无氧或低氧条件下，将生物质加热至高温，使其发生热解反应，生成生物炭和其他气体产物。
热解温度和时间的选择对生物炭的性质有重要影响。
一般来说，较高的温度和较长的时间可以得到孔隙度较高的生物炭。
得到生物炭后，下一步是将其进行活化处理。
活化是指在高温下，用气体或液体活化剂对生物炭进行处理，增加其孔隙度和比表面积。
常用的活化剂包括水蒸气和二氧化碳。
活化处理可以提高生物炭的吸附性能和催化活性。
经过以上步骤，我们得到了生物炭基焦油裂解催化剂。
接下来，我们将介绍其在焦油裂解中的应用。
生物炭基焦油裂解催化剂在焦油裂解过程中起到了重要的作用。
首先，它可以提高焦油的裂解效率。
生物炭基催化剂具有较大的比表面积和孔隙度，可以提供更多的活性位点，增加焦油分子与催化剂的接触面积，从而促进焦油的裂解反应。
其次，生物炭基催化剂可以降低焦油裂解过程中的能耗。
由于生物炭具有良好的导热性能，可以加快焦油的传热速度，提高裂解反应的速率。
这样可以减少能源的消耗，降低生产成本。
此外，生物炭基催化剂还可以减少焦油裂解过程中的环境污染。
焦油中含有大量的有害物质，如苯、甲醛等。
通过使用生物炭基催化剂，可以将这些有害物质转化为无害的气体或液体产物，减少对环境的污染。
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究近年来，随着环境污染问题的普遍性以及石油价格的不断上涨，多种生物质成型燃料技术，如热解焦油，已经受到了越来越多的关注。
此外，从能源安全、节能减排和可持续发展的角度出发，研究生物质燃料的安全性及其能量化学性质也越来越重要。
热解焦油是在高温下，将来自木质材料的生物质分解为气体和液态的热解焦油。
它是一种通过经济有效的热解工艺将木质原料分解成能源的方式。
热解焦油的性能主要取决于其成分，它包含了碳、氢、氧和其他元素，它们具有不同的性质，因此成为研究的关注点。
此外，热解焦油的性能也受到其复杂结构的影响，它包含多种碳氢化合物，如烃、烯烃、芳烃、羧烷和芳香族烃。
随着成分的质量百分比和形式的变化，热解焦油的性能也会发生变化。
由于木质材料的组成不同，热解焦油的性能也会有所不同。
进一步研究有助于更好地揭示热解焦油的特性。
有鉴于此，本研究利用普通热解工艺，比较了木素、洋皮和稻壳这三种不同质量比的木质材料的热解焦油的性能及其成分。
结果表明，木素和洋皮的热解焦油的碳氢比较低，羧烷比较高，而稻壳的热解焦油的芳香族烃比较高。
综上所述，热解焦油的性能和成分受质量比的影响，质量比的变化有助于改善热解焦油的性能。
除了对不同质量比的木质材料的热解焦油的性能和成分进行研究，本研究还对热解焦油的反应性进行了研究。
结果表明，不仅质量比、温度和时间对热解焦油的反应性具有重要影响，而且原料的复杂结构也极大地影响了热解焦油的反应性。
此外，热解焦油的反应性受温度、压力和溶剂的影响也不可忽视。
结果表明，原料的来源和质量比的变化，可以改善热解焦油的反应性。
综上所述，本研究针对不同质量比的木质材料的热解焦油的性能和成分进行了研究，并对其反应性进行了实验，确定了影响热解焦油的性能及其成分的关键因素。
研究结果表明，原料的组成和复杂结构对热解焦油的性能有重要影响，改变质量比以及其他环境因素可以改善热解焦油的反应性。
因此，研究热解焦油的性能及其成分，以及如何提高其性能，对促进生物质成型燃料的研究具有重要的意义。
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究近年来，随着能源紧张和环境污染的加剧，发展新能源的问题也变得日益重要。
生物质成型燃料是一种非常有前景的近期新能源，它能够作为替代化石燃料的替代品，以减少环境污染，满足用能的需求。
为了探究生物质成型燃料的热解性能及其焦油成分，本文通过实验研究了生物质成型燃料热解焦油性能和成分。
首先，本实验以生物质成型燃料为原料，利用数控高温热解机进行热解实验，研究其热解需要的温度、时间和空气流量。
实验结果表明，生物质成型燃料热解所需温度为600℃，空气流量为1000m/h，时间为1.5h。
其次，根据实验室的常规分析方法对所得焦油进行了性能及成分分析，包括灰分、挥发分、渣滓比、热指数、可燃性、热值等，实验结果表明，焦油的性能及成分良好，灰分为0.38%，挥发分为84.72%，渣滓比可达到0.27，热指数大于90，可燃性比可达到0.90，热值为37MJ/kg。
本文的研究结果表明，生物质成型燃料的热解性能及焦油成分具有一定的可行性。
未来可以继续通过进一步的研究来优化生物质成型燃料的热解性能和焦油成分，以提高其实用性和利用性。
综上所述，本文以《生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究》为标题，研究了生物质成型燃料热解焦油性能及其成分，并表明了它们具有一定的可行性。
未来可以开展更多研究以优化生物质成型燃料的热解性能和焦油成分，从而提高其实用性和可替代性。
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生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究随着石油资源的日趋枯竭，为满足人类能源需求，各国正努力研发替代石油的清洁能源。
生物质成型燃料（Pellet）作为绿色可再生能源之一，被广泛应用于各类燃料热电联产等能源领域。
生物质成型燃料热解反应产物，尤其是焦油，具有较高的热值，可用于锅炉燃烧提供热能，也可作为原料的制备燃料乳化油或其他润滑油。
因此，分析生物质成型燃料热解焦油的性能及成分，对深入研究其利用价值及优化燃料配方有重要意义。
生物质成型燃料热解焦油是热解生物质成型燃料得到的一种黑色液体，其成分主要包括甲烷，乙烷，丙烷，烷烃，芳香烃，烯烃等碳氢化合物，具有极高的可燃性、热值高、芳香性强等特点。
同时，生物质成型燃料热解焦油中也含有一定量的低分子量的气态有机酸，如羧酸、羰基化合物、甲醛、甲醇等。
生物质成型燃料热解焦油可以由涤纶布过滤得到，也可以在室温下蒸馏，然后收集汽化物。
生物质成型燃料热解焦油的热值一般在4548MJ/ kg之间，而普通煤烟煤的热值仅为26MJ/ kg，可见其热值明显高于普通煤烟煤。
由于生物质成型燃料焦油的比重大，通常达到1.15~1.20g/ml，有利于燃烧及热性能的提高。
生物质成型燃料焦油的酸值平均为0.5mgKOH/g，显示其硫化物含量低，对环境无污染，更易受技术转化。
另外，生物质成型燃料热解焦油具有较高的抗氧化能力和良好的抗老化性能，可以有效防止油品的酸败和氧化反应，使润滑油具有长期稳定的性能。
生物质成型燃料热解焦油在热解压力、热解温度以及原料配比等因素的影响下，其产量会有一定的变化。
在较高的压力和温度条件下，焦油的产量也会有所提高，而原料的配比也会影响焦油的产量，需要进行合理的配比，以获得较高的焦油产量。
由于生物质成型燃料热解焦油具有良好的热值、可燃性强、芳香性高以及对环境无污染等特点，它在许多领域都有重要的应用意义。
焦油可以作为发电煤炉的燃料，也可作为原料用于制备燃料乳化油和其他各种润滑油。
生物质炭催化裂解焦油的性能研究
1 试验方法
1.1 试验装置
图 1 为试验装置简图。 反应器为长 750 mm，
内径 70 mm 的 不 锈 钢 圆 柱 体 。 反 应 器 左 侧 是 长
450 mm 的生物质热解区，其中左端 200 mm 区域
为材料存放区，右端 200 mm 区域为热解区，中间
的间隔是为了减轻材料的预热解。 焦油催化裂解
炉内 900 ℃恒温煅烧 4 h。 惰性材料选择 20~30 目
的石英砂 。 [7]，[8] 催化剂的化学成分如表 2 所示。
表 2 催化剂的化学成分
Table 2 Components of catalyst
%
材料 SiO2 Al2O3 白云石 2.21 0.97 石英砂 73.21 1.6
1.4 试验条件
2 结果与讨论
2.1 焦油转化率的比较
本文在催化裂解温度为 500~800 ℃， 氮气流
量为 0.5 l/s 的条件下， 研究了在 3 种材料催化作
用下的焦油转化率，如图 2 所示。
由图 2 可知，在 3 种材料催化作用下，焦油转 化率的变化趋势均随着温度的升高而增加。 其中 以石英砂为催化剂时， 焦油转化率从 37.2%升高 到 63.5%，转化率较低。 原因是石英砂性质稳定， 对焦油几乎无催化作用，相当于热裂解，但对提高 反应器内的传热有一定作用。 采用白云石和生物 质炭催化后， 相同温度下的焦油转化率比石英砂 提高了 20%~30%，说明两种材料对裂解具有很好 的催化效果。其中以白云石为催化剂，焦油转化率 从 60.6%变为 85.4%， 生物质炭催化作用下焦油 转化率从 62%升高到 87%。 这说明生物质炭的催 化作用要稍强于白云石，但差别并不明显，在 3% 范围之内。 3 种材料对焦油催化裂解作用的顺序： 生物质炭＞白云石＞石英砂。 2.2 裂解产物的比较
生物质炭催化重整焦油反应动力学模型
生物质炭催化重整焦油反应动力学模型郑万冬;由世俊;张欢;尤占平【摘要】介绍了焦油裂解反应的特点,研究了生物质炭作为催化剂对焦油催化重整的动力学模型.将动力学模型计算结果与实验结果进行对比,认为用一阶整体动力学模型进行焦油催化重整的研究比较精确.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2012(032)010【总页数】5页(P58-62)【关键词】焦油;催化裂解;生物质炭;动力学模型;催化重整【作者】郑万冬;由世俊;张欢;尤占平【作者单位】天津大学环境科学与工程学院,天津300072;天津大学环境科学与工程学院,天津300072;天津大学环境科学与工程学院,天津300072;石家庄铁道学院机械工程分院,河北石家庄050043【正文语种】中文【中图分类】TU996由于焦油构成的复杂性和多样性，焦油裂解过程［1－2］涉及的化学反应很多，这些反应之间还存在着复杂的交联关系，因此从化学反应角度研究焦油裂解过程难度较大。
目前主要集中在对焦油几种主要成分的研究，并取得了一定的成果，但是将这些成果应用于整个焦油催化重整过程还为时尚早。
动力学研究的目的是对焦油催化重整过程中的动力学行为进行模拟研究，对反应工况对焦油催化重整的动力学行为进行评价，将动力学机理研究与实验研究相结合，可以取得较好的效果，所得结果对实验研究和工业产品设计具有一定的指导作用。
因此，焦油催化重整反应动力学研究成为生物质气化理论研究的重要内容。
1 实验部分① 原料玉米秸秆是我国北方农村地区应用的主要生物质材料，低热值为 15.84 MJ/kg ［3］，其工业分析见表1，元素分析见表2。
表1 玉米秸秆的工业分析空气干燥基水分/%空气干燥基挥发分/%空气干燥基固定碳/%空气干燥基灰分/%7.57 71.36 15.29 5.78表2 玉米秸秆的元素分析元素 C H N O/% 42.93 7.05 1.41 37.13 11.48其他质量分数将玉米秸秆在一个实验室规模的单独热解器内热解制备生物质炭，热解条件为:升温速率为10℃/min，氮气流量为2.0 L/min，热解终温为500℃并持续1 h。
催化裂解生物质焦油提质试验研究
催化裂解生物质焦油提质试验研究赵创;蒋恩臣【摘要】本文采用HZSM-5分子筛作为催化剂,对生物质焦油进行催化裂解提质试验研究,考察了硅铝比、反应温度、停留时间和质量空速等改变对催化裂解效果的影响.结果表明:裂解温度和质量空速对催化裂解的影响比硅铝比和停留时间的影响显著;根据GC-MS分析,催化裂解前后的焦油组分发生明显变化,烃类物质和醇类物质含量显著增加;提质的焦油理化性质显著提高,热值提高了20.9%,黏度降低至原焦油的57.41%,密度降低至原焦油的91.76%.采用热差热重综合分析仪分析提质前后焦油综合燃烧特性,提质前后焦油综合燃烧特性参数SN相差不明显,而提质焦油主燃阶段综合燃烧特参数SNzr比原始焦油大,但相比于柴油SNzr小;升温速率越高,燃油的综合燃烧特性越来越好.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2016(054)005【总页数】5页(P15-19)【关键词】焦油;催化裂解;HZSM-5;分子筛催化剂;燃烧特性【作者】赵创;蒋恩臣【作者单位】新疆广汇中化能源技术开发有限公司,新疆乌鲁木齐 830057;华南农业大学工程学院,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TQ524doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.005化石能源的急剧消耗以及日益枯竭引起人们对生物质能源的广泛关注，生物质能源转化技术主要包括气化技术、热解技术、液化技术和直接燃烧等[1-2]。
当前对气化技术和液化技术以及快速热解技术研究比较多，对常规热解和炭化技术研究较少，但是不管哪种技术，不可避免地会产生副产物焦油，而焦油如果不加以利用会对设备系统和环境产生危害[3-6]，因此焦油的利用引起广泛的关注，而对焦油改性研究却鲜有报道，对生物油的改性研究较多，主要包括催化加氢[7]、催化裂解[8]、催化酯化[9]和添加溶剂法[10-11]等。
MYREN C等研究发现，生物质焦油是极好的液体燃料和化工原料，对于环境保护和资源利用起到双重作用[12]。
废弃红砖粉催化生物质焦油热解的可行性
废弃红砖粉催化生物质焦油热解的可行性
李翔宇;李学琴;段喜鑫;徐文彪;时君友
【期刊名称】《北华大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(23)6
【摘要】生物质热化学转化制备富氢燃气是生物质能源生产的一种有效途径,而焦油是该过程最主要的污染物,焦油的控制和转化是决定生物质燃气能否成功应用的关键.分析生物质焦油组成及危害,探讨消除方法,提出以废弃红砖粉作为基础催化剂,进一步负载活性金属,催化生物质焦油热解,分析催化热解的可行性.该方案既可有效去除焦油,又能产生高质量的富氢产气,可为进一步实现废弃生物质资源在环境、能源化工领域的应用奠定基础,推动生物质能及副产物的高效综合利用.
【总页数】6页(P809-814)
【作者】李翔宇;李学琴;段喜鑫;徐文彪;时君友
【作者单位】吉林省木质材料科学与工程重点实验室(北华大学);常州大学城乡矿山研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TK6
【相关文献】
1.生物质炭催化裂解生物质热解焦油技术研究
2.生物质热解焦油的热裂解与催化裂解
3.生物质热解产物中焦油的催化裂解
4.用于水蒸气重整生物质热解焦油的镍基催化剂的发展(英文)
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和灰尘含量的测定方法》进行。
2 结果与讨论
① 催化裂解区长度对焦油转化率的影响
在催化裂解区温度为 500 ～ 800 ℃ 、S / C 等于 2．
0、氮气流量为 1． 0 L / s 条件下，对催化裂解区长度
分别为 150、300、450 mm 时的焦油转化率随温度变
化的情况进行研究，结果见图 2。
表 1 玉米秸秆的工业分析
空气干燥基 水分 /%
7． 57
空气干燥基 挥发分 /%
71． 36
空气干燥 基固定碳
/%
15． 29
空气干燥 基灰分 /%
5． 78
表 2 玉米秸秆的元素分析
元素
C
H
质量分数 / % 42． 93 7． 05
N 1． 41
O
其他
37． 13 11． 48
基金项目： 国家“十一五”科技支撑计划子课题项目（ 2006BAJ04A15 － 03）
生物质炭。当生物质热解区达到设定温度时，盛放
生物质的不锈钢笼右移到热解区。在实验过程中，
生物质热解温度保持 500 ℃ ，此温度能够保证大部 分初级焦 油 的 挥 发 且 不 导 致 明 显 的 二 次 反 应［10］。
生物质热解后，含焦油的热解气通过焦油催化裂解
区，催化 裂 解 区 温 度 为 500 ～ 800 ℃ ，氮 气 流 量 为
② 在一定范围内，随着催化裂解区长度、催化 裂解温度的增加，焦油转化率提高。然而从经济性 和可操作性角度看，300 mm 的催化裂解区长度比较 合适。
③ 在一定范围内，焦油转化率随 S / C 值的增 大而提高。当 S / C 值达到一定值后，随着 S / C 值的 增大，焦油转化率变化较小，说明焦油内的部分稳定 成分通过单纯增加蒸汽量已不能裂解。
Key words： biomass char； catalytic cracking； steam； biomass pyrolysis tar
生物质气化是开发利用生物质能的一个重要方 向，但气化过程中产生的焦油对气化设备及燃气利 用设备有严重的危害。减少气化气中焦油含量的方 法很多，其中催化裂解法被认为是最具潜力的方式 之一［1］。针对焦油的催化裂解技术，国内外学者做 了大量研究［2 － 3］。常 用 的 催 化 剂 主 要 为 镍 基 催 化 剂、煅烧白云石、橄榄石等，以生物质炭作为催化剂 的研究较少［4 － 7］。
0． 25 ～ 2． 00 L / s。热解过程中氮气的作用是创造适
宜的热解气氛，并迅速将热解气带走，防止逆反应发
生，还可以阻止外界空气渗入，防止热解产物与氧气 反应［11］。采用 S / C 值 （ 蒸汽物质的量与生物质中
碳的物质的量之比） = 0 ～ 4． 0，不可凝气体在反应
器中的流速为 0． 26 m / s，每次实验持续约 20 min。
摘 要： 采用实验方法研究了生物质炭对生物质热解焦油的催化特性，分析了在蒸汽条件 下，催化裂解区长度、S / C 值、蒸汽输入方式、氮气流量对焦油转化率的影响。在蒸汽条件下，生物 质炭对焦油有显著的催化裂解效果。
关键词： 生物质炭； 催化裂解； 蒸汽； 生物质热解焦油 中图分类号： TU996 文献标识码： A 文章编号： 1000 － 4416（ 2012） 03 － 0B24 － 04
② 实验装置 实验装置见图 1，包括材料存放区、生物质热解 区、催化裂解区、蒸汽发生器、热解气冷却装置、检测 系统等。整个反应器为长 900 mm、内直径为 70 mm 的不锈钢圆柱体，从左至右依次为： 200 mm 长的材 料存放区、50 mm 长的中间间隔、200 mm 长的生物 质热解区、450 mm 长的焦油催化裂解区。中间间隔 是为了减轻材料的预热解，焦油催化裂解区包括长 150 mm 的 3 段。生物质热解区和 3 段焦油催化裂 解区分别 由 独 立 的 电 加 热 器 加 热，加 热 功 率 均 为 1． 5 kW； 温度由 4 个 K 型热电偶测量，并由数显温 控仪进行控制。反应器后接 1 个长 300 mm 的冷凝 器，用以分离可凝结相和气体。实验装置设置保温 层，气体管 道 采 用 电 加 热 的 方 式 保 温，温 度 设 定 为 300 ℃［9］，主要是为了防止可凝结相凝结。在催化 裂解区前后均设有焦油取样口。水由数显恒流泵送 入蒸汽发生器，蒸汽通过催化裂解区最左端输入，其 温度由一个 E 型热电偶测量，并由温控器控制。蒸 汽发生器后连接的 3 段不锈钢支管分别与 3 段催化 裂解区左端连接。
图 1 实验装置
③ 实验条件 实验前将处理后的玉米秸秆盛放在材料存放区 的不锈钢笼内，在焦油催化裂解区放置预先制备的
图 2 催化裂解区长度对焦油转化率的影响
由图 2 可知，焦油转化率随着催化裂解区长度 的增加而提高，主要是因为催化裂解区长度增加延 长了热解气在反应器内的停留时间，使焦油与生物 质炭能够充分接触，促进了焦油的裂解反应。催化 裂解区长度为 300 mm 时 的 焦 油 转 化 率 比 长 度 为
图 5 氮气流量对焦油转化率的影响
·B 26·
www． watergasheat． com
由世俊，等： 生物质炭催化裂解生物质热解焦油技术研究
第 32 卷 第 7 期
3 结论
① 生物质炭是一种性能良好的焦油裂解催化 剂，蒸汽对焦油也具有很好的重整作用。在蒸汽环 境下采用生物质炭作为焦油裂解的催化剂是去除焦 油的有效途径。
③ 蒸汽输入方式对焦油转化率的影响 在蒸汽重整实验中，最常见的蒸汽输入方式是 在催化裂解区的左侧输入，使蒸汽和氮气携带热解 气通过整个催化裂解区域。在催化裂解区长度为 300 mm、温度为 500 ～ 800 ℃ ，S / C 值等于 2． 0、氮气 流量为 1． 0 L / s 情况下，对蒸汽输入方式对焦油转 化率的影响进行讨论。选取 4 种蒸汽输入方式： 方 式 1： 在整个催化裂解区最左端输入蒸汽； 方式 2： 在 每段催化裂解区的左端输入等量的蒸汽； 方式 3： 在 第 1 段催化裂解区左端输入 2 /3 的蒸汽，在第 3 段 催化裂解区左端输入 1 /3 的蒸汽； 方式 4： 在第 1 段 催化裂解区左端输入 1 /3 的蒸汽，在第 3 段催化裂
第 32 卷 第 7 期 2012 年 7 月
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燃气气源与加工利用
煤气与热力
GAS ＆ HEAT
Vol． 32 No． 7 Jul． 2012
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生物质炭催化裂解生物质热解焦油技术研究
由世俊1， 郑万冬1， 张 欢1， 尤占平2
（ 1． 天津大学 环境科学与工程学院，天津 300072； 2． 石家庄铁道学院 机械工程分院，河北 石家庄 050043）
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第 32 卷 第 7 期
煤气与热力
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150 mm 时提高了约 6． 0% ，而长度为 450 mm 时的 焦油转化率比长度为 300 mm 时提高了约 2． 0% 。 在催化裂解区的前段，焦油转化率呈现显著的上升 趋势，超过一定长度后，上升趋势变缓。这说明焦油 的催化裂解主要发生在催化裂解区的前段，尽管后 段也有一定效果，但已不显著。由此得到以下结论： 焦油催化裂解在达到一定程度后，尽管焦油还在催 化裂解区内，但是焦油含量的变化已经不明显。从 经济性和可操作性来看，300 mm 的催化裂解区长度 比较合适。
图 3 S/C值对焦油转化率的影响
由图 3 可知，随着 S / C 值的提高，焦油转化率 从 82． 5% 升高到 96． 1% ，可见蒸汽对于焦油的裂解 具有重要作用。因为焦油与蒸汽发生重整反应，促 进了焦油转化。当 S / C 值达到一定值后，曲线上升 趋势变缓，说明焦油内的部分稳定成分通过单纯增 加蒸汽量已不能裂解。
图 4 蒸汽输入方式对焦油转化率的影响
④ 氮气流量对焦油转化率的影响 氮气流量变化可以改变热解气在催化裂解区的 停留时间，同 时 也 影 响 热 解 气 内 可 燃 气 体 的 浓 度。 在催化裂解区长为 300 mm、温度为 800 ℃ 、S / C 值 等于2． 0情况下，选取了 4 种氮气流量： 0． 25、0． 5、 1． 0、2． 0 L / s，讨论氮气流量对焦油转化率的影响。 结果见图 5。 由图 5 可知，随着氮气流量的增加，焦油转化率 从 96． 0% 降至 88． 1% ，变化趋势是先慢后快。因为 随着氮气流量的增加，焦油和生物质炭与蒸汽的接 触时间变短，导致焦油不能充分裂解。
本文研究了在蒸汽环境下采用生物质炭作为焦 油催化剂的裂解特性。实验在一个实验室规模的反 应器内进行。通过研究实验条件下所得的焦油转化 率，确定实验条件下催化裂解区长度、蒸汽输入量、 蒸汽输入方式和氮气流量对反应的影响。
1 实验部分
① 原料性质 玉米秸秆是我国北方农村地区应用的主要生物 质材料，低热值为 15． 84 MJ / kg［8］，其工业分析见表 1，元素分析见表 2。
实验结束后，生物质炭和可凝结相通过称量确定，不
可凝气体通过流量计计量，其组成使用 GS － 2010
气相色谱仪检测。
④ 焦油转化率
焦油转化率的计算公式为：
X = ρin － ρout
（ 1）
ρin
式中 X———焦油转化率
ρin、ρout ———催化裂解区入口、出口处焦油的 质量浓度，g / m3
焦油采样依据 GB 1汽。 4 种蒸汽输入方式对焦油转化率的影响见图 4。
由图 4 可知，蒸汽输入方式对焦油转化率有一定的 影响。方式 2 和方式 3 的焦油转化率比方式 1 高， 说明将蒸汽按照一定比例、在不同位置输入催化裂 解区有利于焦油的催化裂解。因为这两种输入方式 可使焦油与蒸汽多次接触，延长了反应时间，分段输 入蒸汽也更加有利于生物质炭的活化和清除催化剂 表面的焦油裂解炭。方式 4 的焦油转化率比其他 3 种方式都低，说明蒸汽对焦油的催化重整主要发生 在催化裂解区的前部，后部效果不太明显。因此在 实际设计催化裂解器时，可以将蒸汽按比例、分区输 入，有利于焦油的裂解。