生物质热解过程中焦油形成机理的研究

性ｌ ６ 。 ］ ． 研 究 焦 油 构 成 的变 化 ， 对 探 索 催 化 裂 化 机 理、 开 发适 合于 工程 应用 的高效 焦 油脱 除技 术具 有
重 要指 导 意义 ．
纤维 素 ４ ２ ． ７ １ ５ ． ６ ４ ４ ７ ． ６ ０ ０
１ ． ２ 实 验 装 置 及 方 法
第 ４ ７卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
华 中师 范 大 学 学报 （ 自然 科 学 版 ）
ｊ ｏＵＲＮＡＬ ｏＦ ＨＵＡＺＨ０ＮＧ Ｎ０ＲＭ ＡＬ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ（ Ｎａ ｔ ．Ｓ ｃ ｉ ． ）
ＶｏＩ ．４ ７ Ｎｏ ．５ ０ｃ ｔ ．２ ０１ ３
温 不锈 钢管 制成 ， 恒温 区为 １ ０ ０ ｃ ｒ ｎ ， 反 应管 下 端 有
一
在研 究 生物 质 热 解 气 化 过 程 中焦 油 形 成 机 理 ， 为 生物 质 气 化 过 程 中 焦 油 裂 解 催 化 剂 的 开 发 进 一
支 撑 孔板 ， 用 于 支 撑 并 过 滤 气 体 中 的 夹 带 的
表 １ 实 验原 料 的元 素分 析 与工 业 分 析
Ｔａ ｂ ． １ Ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
ｏｆ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
步 指 明方 向．
１ 实验 部 分
１ ． １ 实 验 原 料
来自百度文库
的堵 塞 、 腐蚀等 ， 对 气 化 系 统 及 用 气设 备都 非 常不
利， 为此 已开 发 了多 种工 艺用 于脱 除 生物 质热 解气 化 过 程 中产生 的 焦油 ＿ １ ］ ． 催 化裂 化 工艺 被认 为是 一 种最 具潜 力 的焦 油脱 除方 法 ， 在特 定催 化 剂作 用下 实现 焦油 组分 的深 度 反 应从 而将 焦油 中 的一 些 成
分 转 化为 永久 性气 体 和少 量焦 炭 ， 使燃 气 中夹 带 的 焦 油 含量 明显 缩 减 ］ ． 但 目前对 催 化裂 化 中焦 油构
成 变 化及 其机 理性 分 析 的报道 较少 ， 导 致焦 油 裂解 催 化 剂 的研究 开发 具 有一 定 的盲 目性 ．
生 物质 热 解 气 化 过程 产 生 的焦 油 组成 非 常 复
杂， 已辨识 出的 组 分 就有 上 百 种ｌ ＿ ３ ］ ， 而且组 成、 性
元素分析（ ｗｔ ）
原 料
工业分析（ ｗｔ ） 水分 固定 碳 、 挥 发 份 灰 份
Ｃ
木粉
谷壳
Ｈ
Ｏ
Ｎ
质 各 不相 同． 经历 催 化 裂 化 后 ， 焦 油 总量 虽 然 由于 自身 的热 裂解 发生 了大缩 减 ， 但 焦 油各 成分 也发 生
热 解实 验设 备 如 图 １所 示 ， 主 要 由给 料 系 统 、 电加热 炉及 固定 床 反应 系统 和 冷 凝 收集 系 统 等 组 成． 固定 床反 应管 （ 内径 ２ ． ５ ｃ ｍ， 长 １ ２ ０ ｃ ｍ） 由耐 高
本 文 以组 成 生 物 质 燃 料 的 纤 维 素 以 及 木 质 素 为 研 究对 象 ， 考 查 了其 在 不 同 温 度 下 的 热 解 气 化 过 程 中产 生 的焦 油 组 成 随 温 度 的 变 化 关 系 ， 旨
了方 向和 深 度 的转 化 ， 导 致 焦 油 裂 化 机 理 的 复 杂
４ ９ ． ７ ２ ５ ． ０ ５ ４ ５ ． １ ７ ０ ． ０ ６
４ ｌ ＿ ４ ４ ７ ． ３ ４ ５ １ ． ０ ７ ０ ． １ ６
木质素
４ ７ ． ６ ４ ． ３ ４ ７ ． ７
０
摘
要 ：以组 成 生 物 质 的 纤 维 素 和 木 质 素 为 研 究 对 象 ， 考 查 了焦 油 的成 分 随温 度 的 变化 关 系 ， 并 对
焦 油的形成机 理进 行探讨． 实验结 果发 现 ： 纤 维 素 在 热 解 过 程 中 收集 到 的焦 油组 成 主 要 以 酸 、 醛、 酮、 酚为 主， 且 随 温 度 的增 加 ， 焦油组成 中的酸、 醛、 酮、 酚 组 份 发 生 二 次 热 裂 解 向苯 、 萘 等 芳 香 化 程 度增加 的过程转化 ， 而 木 质 素 在 热 解 过 程 中 收 集 到 的 焦 油 组 成 主要 以 苯 、 甲 苯 以及 多环 芳 烃 为 主 ，
文章编号 ： １ ０ ０ ０ — １ １ ９ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ０ ６ ７ １ ０ ５
生 物质 热解过程 中焦油形成机理 的研究
米 铁 ，徐 玲 娜 ，袁 羽 书 ，杜 明原 ，肖少 飞 ，吴 正舜
（ １ ． 江 汉 大 学 工 业 烟 尘 污染 控 制 湖 北 省 重 点 实 验 室 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ５ ６ ； ２ ． 华 中 师范 大学 化 学 学 院 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
实验 中所 使用 的纤 维素是 从市 面购 买 ， 其 分子
量为 ６万 ； 木质 素 为生物 质燃料 经 酸水解 去 除纤维 素 与半纤 维素 后所 得 ； 木 粉 与谷壳 为生 物质废 异物 经粉 碎制 得 ， 其 粉径 为 ２ ４目的筛下 物 ， 它 们 的元素 分析 与工业 分 析如表 １ 所 示．
且 随温度增加 ， 甲 苯 进 一 步 向苯 及 多 环芳 烃 进 行 转 化 ．
关键 词 ： 生物质 ； 热 解 气 化 ；焦 油 形 成 机 理
中图分类号 ： ＴＱ３ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
随着 生 物质 气化 技术 研 究和应 用 的发 展 ， 热解 焦油 的 影响 已广 受关 注 ． 作 为热解 气 化过 程 中 的副 产品， 焦 油常 温 下 呈 黏稠 状 液 态 ， 可 引起 输 气 管 路