浅谈生物质热裂解制油
生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展_刘荣厚
解过程的影响因素、生物油特性、生物油的精制及应用等方面进行了阐述 ， 以期为该技术的发展提供参考。
关键词： 生物质快速热裂解； 生物油； 反应器
中图分类号： Ｓ ２１６．２
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００ － １７００（ ２００７） ０１ － ０００３ － ０５
Ｐｒ ｅｓｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ Ｆａｓｔ Ｐｙｒ ｏｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｂｉｏ－ ｏｉｌ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｉｏｎ
收稿日期： ２００７－ ０１－ １５ 项目基金： 国家自然科学基金资助项目（ ５０２７６０３９） 作者简介： 刘荣厚（１９６０－ ） ，男， 上海交通大学教授， 博士，从事可再生能源与环境工程的研究。
·４·
沈阳农业大学学报
第 ３８ 卷
却， 可使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝， 从而得到高产量的生物油［８］。该技术最大的优点在 于生物油易存储和易输运， 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［９， １０］。生物质热裂解液化 反应产生的生物油可通过进一步的分离和提取制成燃料油和化工原料， 气体视其热值的高低， 可单独或与其他 高热值气体混合作为工业或民用燃气， 生物质炭可用作活性剂等。
沈阳农业大学学报， ２００７－ ０２， ３８（１）： ３－ ７ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７－ ０２， ３８（１）： ３－ ７
生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展
刘荣厚
（ 上海交通大 农业与生物学院生物质能工程研究中心， 上海 ２０１１０１）
ＬＩＵ Ｒｏｎｇ－ ｈｏｕ
（Ｂｉｏｍａｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ＆ Ｂｉｏｌｏｇｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１１０１，Ｃｈｉｎａ）
生物质热解油的性质和精制
生物质热解油的性质和精制摘要：生物质属于人类的第四大能源来源，并且也属于一种可再生的资源，生物质在进行热化学转换的时候所发生的作用就是热解，其中热解可以分成快速热解以及慢速热解，现阶段研究最多的就是快速热解，最主要的局势能够得到生物油产品。
本文对于热解油的性质以及热解油的精制进行了详细的研究，通过研究能够明确能够对于热解造成影响的因素。
关键词：生物质；热解；生物油；精制引言现阶段我们面临着一个比较大的挑战，那就是能源危机。
生物质是一种比较稳定的资源，并且也是一种比较安全的资源，当进行转化之后，能够生产出比较多的能源，通过催化热解生物质能够得到生物油。
不过通过和矿物油的对比能够看出，生物质油还是存在比较多的不足，比如含水量比较高，并且酸度比较高，燃烧性比较差，本文对于生物质油所存在的问题进行了详细的分析，并且提出了相应的解决措施，这样可以确定出更加完善的工艺。
一．生物质热解油的特点所谓的生物质热解油指的就是生物质在隔绝空气的情况下经过热解进而得到的一种产物，通过对于热解条件的调整可以增强生产的效率。
现阶段的生物质在进行快速热解的时候还不能达到热力学平衡，所以得到的热解油质量一般。
随着温度的持续增加，热解油的黏度也会持续增加，要是温度过高就会产生聚合反应。
不仅如此，生物质热解油酸性较强，有一定的腐蚀性，要是热值较低，就会增加固体杂质的含量。
不过得到的生物质油稳定性较差，不可以当作燃料。
现阶段为了增强生物质油的稳定性，会采取一定的物理反应以及化反应，这样可以显著的增强生物质油的品质，进而得到更加广泛的使用。
1.1生物质热解油的理化性质通过对于生物质热解油的观察可以看出这是一种黑色的或者是黑褐色的粘稠液体。
主要是热解生物质里面的纤维素、半纤维素以及木素质得到的，通过研究能够看出，生物质的类别，热解的条件以及所选择的分离形式都会影响到生物质热解油的理化性质。
生物质热解油和一般的石油在性质上有着比较大的区别，并且也会使得热解油和石油在物理性质方面以及化学性质方面都存在一定的差异。
生物质制油
生物质热裂解制生物油摘要：生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一，生物质热裂解制生物油为其中应用较多的一部分。
但其高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了生物油的广泛应用，因此必须对生物油进行精制，以改善生物油的品质。
该文以生物质热裂解生物油为例，从催化加氢、催化裂解、气相催化、水蒸气重整和乳化等方面详细阐述了生物油精制的研究进展，展望生物油强大的发展前景。
关键词：生物质；生物油；热裂解；精制；催化0 引言生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。
而所谓生物质能（biomass energy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。
它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种脂肪燃料快艇可再生的碳源。
生物质热裂解（又称热解或裂解），通常是指在无氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。
随着化石能源的逐渐枯竭，可再生能源已得到全球的广泛关注。
中国国家发改委在能源发展“十一五”规划中指出：2005年，中国一次能源生产总量20．6亿t标准煤，消费总量22．5亿t标准煤，分别占全球的13．7％和14．8％，是世界第二能源生产和消费大国。
随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级，资源约束矛盾更加突出。
以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题。
因此国家制定了石油替代工程目标，加快发展生物质液体燃料被提上日程。
生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。
各种生物质都具有一定的能量。
将生物质转化为液体燃料被认为是最有前途的能源转化途径之一。
生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一。
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%。
生物质热解制备生物油燃烧性能实验报告
生物质热解制备生物油燃烧性能实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源的日益枯竭，开发可再生能源成为了当今世界能源领域的重要研究方向。
生物质作为一种丰富的可再生资源，通过热解技术可以转化为生物油，具有替代传统燃油的潜力。
然而，生物油的燃烧性能对于其实际应用至关重要，因此有必要对其进行深入的实验研究。
二、实验目的本实验旨在研究生物质热解制备的生物油的燃烧性能，包括燃烧热值、燃烧稳定性、燃烧产物等方面，为生物油的进一步应用提供数据支持和理论依据。
三、实验材料与设备（一）实验材料1、生物质原料：选取了_____等常见的生物质材料。
2、热解设备：采用了_____型热解炉。
（二）实验设备1、量热仪：用于测量生物油的燃烧热值。
2、燃烧实验台：包括燃烧器、温度传感器、压力传感器等，用于模拟生物油的燃烧过程。
3、气体分析仪：用于分析燃烧产物中的气体成分。
四、实验方法（一）生物质热解将预处理后的生物质原料放入热解炉中，在_____的温度和_____的气氛条件下进行热解反应，得到生物油。
（二）燃烧热值测定使用量热仪，按照标准操作流程，对生物油样品进行燃烧热值测定。
（三）燃烧实验将生物油通过燃烧器进行燃烧，通过温度传感器和压力传感器实时监测燃烧过程中的温度和压力变化，记录燃烧时间和火焰形态等数据。
（四）燃烧产物分析使用气体分析仪对燃烧产物中的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、氮氧化物（NOₓ）等气体成分进行分析。
五、实验结果与分析（一）燃烧热值实验测定的生物油燃烧热值为_____kJ/kg。
与传统燃油相比，生物油的燃烧热值相对较低，这可能是由于其成分复杂，含有较多的含氧有机物和水分。
（二）燃烧稳定性在燃烧实验中，生物油的燃烧过程较为平稳，但燃烧初期存在一定的点火延迟现象。
燃烧过程中的温度和压力变化较为均匀，没有出现明显的波动，表明生物油具有较好的燃烧稳定性。
（三）燃烧产物燃烧产物分析结果显示，生物油燃烧产生的一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOₓ）含量相对较低，二氧化碳（CO₂）排放量也在可接受范围内。
热解生物质制油技术
热解生物质制油技术热能C074 范竹茵073730摘要：热解技术已经应用到了能源转化的各个方面，它以其快速、清洁等优点引起了人们的广泛关注和研究。
其中生物质的热解为我们提供了新型的能源——生物油。
生物质在热解反应器中进行裂解等一系列的化学反应，通过控制反应的温度、速率和物料的湿度等来调节生物油的各种性质。
同时由于不同的热解反应器以及不同的原料也会使得油的热值、纯净度等一些特性受到影响。
关键词：热解、生物质、生物油、热解反应器、正文：随着全球工业的发展，煤、石油等不可再生的化石能源大量的消耗，人类面临着一场有史以来最严重的能源危机，寻找替代能源已经成为了迫在眉睫的大事。
氢能、核能、太阳能、风能、水能及生物质能等清洁能源备受人们的关注，其中热解生物质制油就是一种用可再生能源代替石油的技术。
热解又称裂解，它是利用热能切断大分子量的有机物、碳氢化合物，使之转变为含碳数更少的低分子量物质的过程，废弃生物质的热解是一个复杂的化学反应过程，包括大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。
热解的优点在于能回收可储输的燃料，可在焚烧温度低的条件下，从有机物中直接回收燃料气和油品。
从资源化角度来看，热解是木质素纤维素转化为燃料乙醇和其他高附加化工产品工艺中的关键性环节。
由于热解温度相对较低，所以NO发生量少、气体生成量仅占焚烧法的几分之一。
热解生物油是用热化学的方法将生物质转化成液体物质，进而制备成能直接用于发电厂或车用发动机燃料，以代替柴油等石油能源产品。
热解技术日趋成熟，在反应器的设计、原料预处理、生物油的分离和后续制备、生物质的热解机理方面都有重大突破，在国内外都已形成产业化。
热解生物质产生燃料的技术在欧盟已经获得最大的资助，快速热解是有效转化生物质产生液体燃料的方法，液体燃料的产率能达到生物质重量的70%~80%，因此被认为是解决可再生燃料代替化石燃料的有效方法之一。
一．生物质热解概念生物质热化学转化通常有：热解、气化、液化和超临界流体萃取。
生物质热解技术制备生物油研究现状及展望
生物质热解技术制备生物油研究现状及展望摘要：随着我国国民经济的不断发展，煤炭、石油等不可再生资源的开发程度也在不断增加，给我国带来了较大的压力。
而生物质能源是一种非常重要的可再生资源，如果能够得到深入全面的开发，就能够较好的进行能源替代，解决当前我国社会环境中所产生的能源危机，避免传统能源使用过程中出现的环境污染。
本文先阐述了生物质热解技术的相关内容，接着从热催化剂和生物质热解反应器两个方面来展示了当前这项技术在制备生物油方面的具体现状，最后还对这项技术的未来发展进行了展望。
关键词：生物质；生物油；热解技术；热催化剂在过去我国经济的发展中，很多行业都处于粗放式运作模式，使得我国社会产业的发展都对生态环境带来了较为显著的破坏。
目前我国已经充分认识到了这种经济发展模式所带来的危害与弊端，并寻求一种绿色高效的经济发展新模式。
而生物质热解技术就是符合这种发展模式的重要方法，同时也能够对当前的农业废弃物和各类生物垃圾进行综合处理，最终将其转化为有用的生物油。
在这种情况下，就有必要对生物质热解技术的发展现状进行全方位的分析，并探索其在我国当前社会行业环境中的应用空间。
一、生物质热解技术的相关概述生物质热解技术主要是指将农林废弃物以及其他有机物垃圾，在无氧或者缺氧环境中进行热分解，组中能够生成生物油、木炭、不可冷凝气体等物质。
在具体反应过程中，最终生成物质的比例主要取决于所使用的工艺内容和外部温度条件。
比如温度处于580℃以下的时候，最终生成的物质主要为木炭；温度处于650℃的时候，最终生成的物质主要为生物油；温度处于1100℃以上的时候，最终生成的物质主要为不可冷凝气体。
通过观察生物质热解技术的具体反应过程可以知道，整个技术主要可以分为催化热解和混合热解。
其中前者主要是使用各类催化剂来实现生物油制备过程的高效性，同时也能够兼顾保证最终生物油的质量。
在催化热解过程中，既可以在反应过程中直接接入各类热催化剂，同时也可以先将生物质进行快速热解，然后使用催化剂进行提质。
生物质热裂解生物油性质的研究进展
生物质热裂解生物油性质的研究进展摘要：生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下，快速加热裂解，裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物。
生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力，已引起了国内外的广泛关注。
为此，从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质，提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题。
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2003年的开采量计算，地球上蕴藏的煤、石油、天然气等化石能源将分别在192年、41年和67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SO2和NOX产出少及CO2零排放的优点。
据统计，世界每年生物质产量约1460亿t，占世界能源总能耗的14%，其中发达国家占3%，发展中国家占43%，是当今世界第4大能源。
无论从环境还是从资源方面考虑，研究生物质能源转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。
生物质热裂解被认为是生物质能源转化技术中一项最具有广阔发展前景的前沿技术，是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下，最终生成液体产物、木炭和可燃气体的过程。
3种产物的产量和比例取决于生物质热裂解工艺条件及反应参数（温度、加热速率、气相停留时间和流化风速）。
生物质快速热裂解技术是高效率的生物质热裂解油转化技术，是在隔绝空气或少量空气、常压、中温（500°～650℃）、高加热速率（104～105℃/s）和极短气体停留时间（小于2s）的条件下，将生物质直接热裂解，产物经快速冷却，可使中间液体产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，从而得到高产量的生物质液体油，其产率可达（60～95）wt%。
生物质热裂解产生的液体油是一种深褐色的能够自由流动的黏性化合物，通常被称为生物油，也称为热裂解油、热裂解液体、生物原油或生物质热解油等。
生物质热解制取生物油的研究进展
生物质热解制取生物油的研究进展摘要：文章介绍了国内外生物质热解的发展现状与趋势，概述了我国生物质热解制取生物油的潜力。
文章对生物质热解制取生物油进行了展望，并指出了生物质热解制取生物油的发展战略。
关键词：生物质热解生物油一、引言维持现代文明社会正常运转的主要能源来自石油、煤和天然气。
然而，这些化石燃料的广泛使用造成了严重环境污染和温室效应。
为了保护环境，实现温室气体减排，缓解能源供需的紧张状况，世界各国均在加紧开发包括生物质能在内的各种可再生能源。
我国农林废弃资源丰富，直接燃烧对环境污染大。
利用生物质热解技术原理可以将麦秸秆、玉米杆、谷壳等废气生物质转化为生物油。
生物油是一种褐色液体，热值约为15MJ/kg，能够用于工业锅炉或窑炉燃烧供热，也可用于涡轮机或透平中燃烧发电。
生物油经过品质提升后（如催化加氢、催化裂解和气化-费托合成），可以转化为汽油或柴油。
该文主要对生物质热解液化研究进展进行介绍，综述了这类可再生资源的利用现状、潜力及今后发展的方向。
二、国内外生物质热解研究现状20 世纪70年代的石油危机，世界各国纷纷寻求可替代化石能源的可再生能源，“生物质”渐渐引起人们的注意，因此对生物质的研究由此开始，尤其是对生物质热解的研究更是引起广大研究者的重视。
上世纪80年代早期，北美首先开展了热解技术的研究工作。
此后，世界各国先后建立了多种热解装置和相关工艺路线，力图实现热解技术的产业化。
生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径，许多研究者用闪解来增加热解的液体产物和气体产物。
任铮伟等[1]在最大进料速率为5kg/h的快速裂解流化床内进行了快速热解生物质制取液体燃料的研究。
反应在常压和420～525℃温度范围内进行，以木屑为原料，CO2 为流化气，石英沙为传热介质，最大液体质量产率达到70%。
戴先文等[2]以木屑为原料，氮气为流化气，采用石英沙作为传热介质，在循环流化床中进行快速热解实验。
当温度为550℃，木屑粒径0.38mm，停留时间0.8s时，液体质量产率为63%。
简述生物质裂解制油的能源经济分析
简述生物质裂解制油的能源经济分析摘要：为分析生物质裂解制油在能源经济方面的可行性，该文建立了成本和收益的模型，确定了评价体系的相关指标，对四种不同生物质原料制油的经济效益进行理论分析，综合考虑补贴、原料半径等影响因素，得出生物质裂解制油的相关建议。
研究表明，原料费用占了很大比重，达到60%-70%，其次为人工成本和折旧成本。
对于稻壳，稻秸和麦秸如果取消补贴也能实现正收益，约7年可收回投资成本，而对于玉米秆则至少需要160元/t生物油的补贴才能达到正收益，收回成本年限约为14年。
生物质是新型能源中的一种主要组成，通过将生物质转化为生物燃油，不仅可以解决目前的能源紧张的局面，也可以减少对环境的污染，符合当前我国提出的可持续发展战略。
生物质的热裂解能够将低能量密度的生物质转化为高能量密度的生物油，同时还能从生物油中提取高附加值的化学品。
针对生物裂解制油过程中的各个环节，进行经济分析，从而可以得出能够指导生产实践和政策制定的结论。
张波等在研究生物质热解制取生物油的过程中，通过先建立生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料工艺流程及其仿真模型，然后进行技术经济分析。
结果表明，通过增加热解过程中的生物油产率，以及降低提质过程中的乙醇消耗量，都能够起到提高系统经济性能的作用。
朱锡锋等在研究生物质热解技术的经济分析中，通过对农村秸秆等生物质进行利用率的计算，得出生物质利用量与收集半径的关系，由此制备相应规模的设备，计算出生物油的预期生产成本和预期销售价格。
刘荣厚等在裂解生物质制取生物精油的研究中，以热解反应器为模型，通过不同的反应工艺流程，分析原料成本，生产工艺和运输储存，以达到最大的经济性。
CheZhao[11]等以稻壳生物炭为载体的高效稳定的CaO基催化剂用于催化植物油与甲醇的酯交换反应，研究了催化剂制备，反应参数和催化剂可重复使用性的影响。
结果表明，催化剂活性主要取决于催化剂的预处理温度，结构和碱度，稻壳生物炭基催化剂是生物柴油生产的一个非常有前途的选择。
浅谈生物质热裂解制油
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。
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石油价格的不断上涨和温室效应的加剧，向替代能源的转变和可再生能源的开发得到了广泛的关注，生物质成型燃料热解焦油正成为当前最重要的可再生能源。
生物质成型燃料热解焦油是指从植物质或动物质的生物质成型燃料加热分解，利用热裂解和氧化过程产生的碳氢混合物。
焦油是开发可再生能源的重要原料，它有助于减少不可再生能源的使用，从而减少温室效应，改善空气污染。
生物质成型燃料热解焦油的性能主要取决于原料的性质和温度。
例如，将原材料的温度升高，可以增加焦油的热值，增加碳氢混合物的含量和氧化稳定性，并改善性能。
另外，增加焦油中类胡萝卜素和挥发性有机物含量也会改善性能。
生物质可以转化为多种形式的能源，焦油是一种有趣的产物，它可以帮助减少对传统石油的依赖。
焦油可用于蒸汽和柴油发电机的燃烧，也可以用作化学原料，从而生产农用化肥，制造纤维纱线，油脂，油漆，染料，洗剂等产品。
焦油的热值也非常高，可以用于供热系统。
焦油的有机化学物质，含有大量碳和氢元素，是制备生物柴油喷雾添加剂、添加剂和润滑油的重要原料。
焦油的组成成分受原料物质的性质影响，而各组成成分又影响着性能。
焦油的主要成分有烃类，氢化物，硫，氧，氮，氯等元素。
烃类是焦油的主要成分，它可分为饱和烃和不饱和烃。
焦油中含有苯环元素，其中的表面张力，抗酸碱性，黏度，粘度等性质影响着性能。
氢化物是另一种重要成分，它是焦油最主要的氧化物组成，其含量影响着焦油性能。
氧元素在焦油中通常有一定含量，它可以与芳香环相结合，减轻焦油的抗酸性。
在探究生物质成型燃料热解焦油性能及成分时，需要考虑多种因素，如生物质原料的温度，碳氢混合物的含量，各类元素的分布，类胡萝卜素和挥发性有机物的含量，抗酸碱性，表面张力，黏度和粘度等。
此外，还需要对比不同种类原料或不同焦油的加热和分解过程，以便得出正确的结论。
综上所述，生物质成型燃料热解焦油是一种重要的可再生能源，它可以帮助减少对传统石油的依赖，改善空气污染，从而有效地减少温室效应。
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。
生物质热解制备生物油的经济性分析
山西师范大学本科毕业论文生物质热解制备生物油的经济性分析作者：院系：专业：年级：学号：指导教师：答辩日期：致谢光阴似箭，岁月如梭，不知不觉我即将走完大学生涯的第四个年头，回想这一路走来的日子，父母的疼爱关心，老师的悉心教诲，朋友的支持帮助一直陪伴着我，让我渐渐长大，也慢慢走向成熟。
首先，我要衷心感谢一直以来给予我无私帮助和关爱的老师们，特别是我的导师，班主任老师、专业课老师，学院老师，党政办老师。
谢谢你们这四年以来对我的关心和照顾，从你们身上，我学会了如何学习，如何工作，如何做人。
其次，我还要真诚地谢谢在我的学习和生活中给予关怀和帮助的同学和学姐，在这四年当中，你们给予了我很多帮助，在我的学习工作生活各个方面，你们给我提出了很多宝贵的建议，我的成长同样离不开你们。
再次，我还要认真地谢谢我身边所有的朋友和同学，你们对我的关心、帮助和支持是我不断前进的动力之一，我的大学生活因为有你们而更加精彩。
最后，我要感谢我的父母及家人，没有人比你们更爱我，你们对我的关爱让我深深感受到了生活的美好，谢谢你们一直以来给予我的理解、鼓励和支持，你们是我不断取得进步的永恒动力。
目录本科毕业论文 (1)致谢 (2)中文内容摘要 (3)Abstract (3)一概述 (5)二原料收集和预处理 (5)2.1收集原料 (5)2.2预处理 (6)2.21 新工艺的应用 (6)2.22 生物反应器 (6)三热解液化转化过程经济性分析、产品的市场分析 (7)3.1热解工艺方案 (7)3.11 热解液化规模 (7)3.12 经济性分析的财务评价参数 (7)3.13 秸秆收集半径计算 (8)3.2技术经济性分析 (8)3. 12 热解液化工厂投资估算 (8)3.13 热解液化工厂财务评价 (9)3.14 生物油生产成本分析 (10)四综合分析 (13)参考文献 (14)生物质热解制备生物油的经济性分析【内容摘要】如今人类临着巨大的环境与能源压力。
生物质闪速热裂解制备生物质油
图 １ 涡旋反应器裂解工艺
张光全等， 生物质闪速热裂解制备生物质油
２．２ 烧蚀裂解工艺 烧蚀裂解（ａｂｌａｔｉｖｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）如图 ２ 所示。把生物
质压到反应器内旋转的刀片上， 通过摩擦， 在生物质 表面上裂解的液体轻烟上升， 形成新的裂解层； 这样 裂解的薄液体离开表面是很容易完成的。烧蚀热解 看起来是很有工业应用前景， 因为它能满足闪速裂 解的高加热速率和高质量传输速率， 而且不在乎生 物质屑颗粒的大小。１９９７ 年时， 英国伯明翰 Ａｓｔｏｎ 大学有一个规模 １～２ ｋｇ／ｈ 这样的装置。 ２．３ 旋转锥反应工艺
源
研
２．９ 锥形喷射床裂解工艺
究
锥形喷射床（ｃｏｎｉｃａｌ ｓｐｏｕｔｅｄ－ ｂｅｄ）是近年出现的
与 利
闪速裂解工艺， 对它的评价超过了以前评价最高的 用
沸腾流化床工艺。该工艺设备简单， 易于放大， 对反 ２
０
应条件（固体流速、颗粒大小和密度）要求不高， 能减
０ ５
年
少熔析， 需要的沙子数量少， 能增加反应器单位体积 第
生物质的热裂解
生物质的热裂解是一种将生物质转化为燃料和其他化学品的过程。
在这个过程中，生物质被加热到高温(通常在500-800摄氏度之间),使其分解成较小的分子或化合物。
这些小分子或化合物可以进一步加工成燃料或其他化学品，如液体生物燃料、气体生物燃料、生物柴油、生物塑料等。
生物质热裂解是一种环境友好的能源生产方式，因为它可以利用废弃物和农业残留物等生物质资源，减少化石燃料的使用和排放的温室气体。
此外，生物质热裂解还可以产生电力，从而实现能源多元化。
然而，生物质热裂解也存在一些挑战和限制。
例如，高成本、技术难度大、能源转化效率低等问题需要解决。
此外，由于热裂解产物中含有一些有毒有害的物质，如重金属、苯等，因此需要采取相应的安全措施来避免对环境和人体健康的影响。
生物质快速热裂解制生物油技术研讨
Background（4）
Much of the pioneering fundamental work on ablative pyrolysis reactors was performed by the CNRS（国家科学研究中心） laboratories in Nancy, France where extensive basic research has been carried out onto the relationships between pressure, motion and temperature . The National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Boulder, Colorado developed the ablative vortex reactor, in which the biomass was accelerated to supersonic velocities to derive high tangential pressures inside a heated cylinder . Liquid yields of 60-65 wt.% on dryfeed basis were typically obtained. Aston University has developed an ablative plate reactor in which pressure and motion is derived mechanically, obviating the need for a carrier gas. Liquid yields of 70-75 wt.% on dry-feed basis are typically obtained. A 6 t/d unit has been built in north Germany in 2006 which is undergoing testing and designs are in progress for a 50 t/d unit. The liquid is used in an engine for power generation.
生物质热解制油过程动力学实验报告
生物质热解制油过程动力学实验报告一、实验目的生物质热解制油是一种将生物质转化为液体燃料的重要技术。
本实验旨在研究生物质热解制油过程的动力学特性，了解反应温度、停留时间等因素对生物质热解产物分布和产油率的影响，为优化生物质热解工艺提供理论依据和实验数据支持。
二、实验原理生物质热解是指在无氧或缺氧条件下，生物质受热分解产生气体、液体和固体产物的过程。
生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其热解过程可以分为三个阶段：干燥阶段、预热解阶段和热解阶段。
在热解过程中，生物质大分子发生断裂和重组，生成小分子化合物，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气、水、有机酸、醛、酮、酚等。
这些小分子化合物在一定条件下进一步反应，形成液体油和固体炭。
生物质热解制油的动力学模型通常基于反应速率方程和质量守恒定律建立。
通过对实验数据的拟合，可以得到反应的动力学参数，如反应级数、活化能和指前因子等。
三、实验材料与设备（一）实验材料本次实验选用的生物质原料为玉米秸秆，其主要成分（质量分数）为：纤维素 35%，半纤维素 25%，木质素 18%，水分 10%，灰分 12%。
玉米秸秆经过粉碎、干燥处理，粒度小于 2mm。
（二）实验设备1、热解反应炉：采用管式炉，最高加热温度可达 1000℃，控温精度为±1℃。
2、进料系统：由螺旋给料机和料斗组成，用于将生物质原料均匀地送入反应炉。
3、冷凝系统：由冷凝器和收集瓶组成，用于收集热解产生的液体产物。
4、气体分析系统：采用气相色谱仪，用于分析热解产生的气体成分。
5、称重设备：电子天平，精度为 001g，用于称量生物质原料和产物的质量。
四、实验方法（一）实验步骤1、称取一定量的玉米秸秆粉末，放入料斗中。
2、设定反应炉的温度和升温速率，启动加热程序。
3、当反应炉温度达到设定值后，启动螺旋给料机，将生物质原料以一定的速率送入反应炉。
4、热解产生的气体经过冷凝器冷却后，液体产物收集在收集瓶中，气体产物通过气相色谱仪进行分析。
高温热裂解法
高温热裂解法是一种将生物质中的有机高聚物迅速断裂为短链分子，从而生成燃油的工艺方法。
具体来说，这种方法在高温、常压、超短反应时间的条件下进行，旨在最大限度地生成生物燃料油，同时将结炭和产气降到最低限度。
最早对植物油进行热裂解的目的是为了合成石油。
所得的主要产品是生物汽油，生物柴油只是其副产品。
这种方法的优点在于其粘度小，流动性好，燃烧性能好，且符合环保要求。
高温热裂解法有两种主要方法：热裂化和催化裂化。
裂解产物可以单独使用，也可以与甲醇、乙醇或者石化柴油混合使用。
在高温条件下，将油脂裂解成短链的碳氢化合物来获得燃料油。
甘油三酯高温裂解的液体产物的主要成分包括烷烃、烯烃、二烯烃、芳烃和羧酸等。
不同的植物油热裂解可得到不同组成的混合物。
通过对产物性质的分析表明，该生物柴油与普通柴油的性质非常相近。
热裂解产物中不饱和烃含量较高，通过加氢裂解可提高裂解产物的质量。
高温热裂解法对原料要求不高，但工艺复杂，成本较高。
相比之下，酯交换法是一种更好的生物柴油制备方法。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关书籍文献。
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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。
除需要严格控制反应条件外，热解液化还要避免生物油中的重组分冷凝造成的堵塞[8-9]。
2.一般反应器生物质快速热解液化技术的核心是反应器，它的类型和加热方式决定最终的产物分布。
反应器按物质的受热方式可分为三类：机械接触式反应器、间接式反应器、混合式反应器。
目前，针对第一类型和第三类型反应器开展的研究工作相对较多，这些反应器的成本较低且宜大型化，能在工业中投入使用。
代表性的反应器有加拿大Ensyn 工程师协会的上流式循环流化床反应器（Upflow circulating fluidbed reactor）、美国乔治亚技术研究所（the GeorginTechnique Research Institute，GTRI）的引流式反应器（Entrained flow reactor）；美国国家可再生能源实验室（NREL）的涡流反应器（Vortex reactor）；荷兰Ttwente 大学反应器工程小组及生物质技术集团（BTG）的旋转锥反应器（Rotating cone reactor）和加拿大Laval 大学的生物质真空多炉床反应器（Multiple hearth reactor）等反应器，它们具有加热速率快、反应温度中等和气体停留时间短等特征。
2.1 流化床反应器流化床反应器是利用反应器底部沸腾床燃烧物料加热载体，载体随着高温气体进入反应器与生物质混合导致生物质被加热并发生热裂解。
流化床反应器具有设备小、传热速率高和床层温度稳定的特点，同时气相停留时间短，减少了热解蒸气的二次裂解，提高了生物油产量[12]。
刘荣厚等使用流化床反应器进行榆木木屑热解液化的研究，发现榆木木屑在裂解温度500 ℃、气相滞留时间0.8s、物料粒径0.18 mm 时生物油的产率可达46.3%[13]。
2.2 循环流化床反应器（见图1）循环流化床反应器具有传热速率高和停留时间短等特点，是生物质快速热解液化的一种理想反应器。
加拿大Ensyn 工程师协会在意大利Bastardo建成了650 kg/h 规模的上流式循环流化床示范装置，杨木粉在反应温度550℃时生物油产率达65%[14]。
Velden 等[15]对循环流化床反应器快速热解生物质的过程进行模拟，结果表明最佳的反应温度为500～510 ℃，生物油的产率可达60%～70%。
广州能源研究所的生物质循环流化床热解液化装置以石英砂为循环介质，在木粉进料5kg/h、反应温度500 ℃时生物油产率达63%[16]。
2.3 引流式反应器（见图2）引流式反应器（entrained flow reactor）是由美国乔治亚理工学院（GIT）和Egemin 公司开发的，丙烷和空气按化学计量比引入反应管下部的燃烧区，高温燃烧气将生物质快速加热分解。
利用引流式反应器，生物质热解产生的液体产率可达60%，但该装置需要大量高温燃烧气，且产生大量低热值的不凝气[17]。
2.4 涡流反应器（见图3）涡流反应器的研发主要有美国国家可再生能源实验室（NREL）和法国国家科研中心化学工程实验室（CNRS）公司。
NREL 开发的涡流反应器的反应管长0.7 m，管径0.13 m，生物质颗粒在高速氮气或过热蒸汽引射流作用下加速到1200m/s 沿切线方向进入反应管，在管壁产生一层生物油并被迅速蒸发[18]。
未完全转化的生物质颗粒则通过特殊的固体循环回路循环反应。
目前，涡流反应器不受物料颗粒的大小和传热速率的影响，但受加热速率的制约；生物油产率在55%左右，最高可达67%左右，但其氧含量较高2.5 旋转锥反应器（见图4）生物质颗粒与惰性热载体（如砂子）一起进入旋转锥反应器的底部，并沿着炽热的锥壁螺旋向上传送。
生物质与热载体充分混合并快速热解，生成的焦炭和载体被送入燃烧器中燃烧来预热载体。
该反应器的缺点是生物油产率可达70%，但生产规模小，能耗较高。
沈阳农业大学在UNDP 的资助下，1995 年从荷兰的BTG 引进一套50 kg/h 旋转锥闪速热裂解装置并进行了相关的试验研究。
Lédé 等[19]研究了旋转锥反应器对不同原料的热解，发现在627～710 ℃温度条件下，生物油产率可达74%。
李滨[20] 用转锥式生物质闪速热解液化装置（ZKR-200A 型）对4 种生物质进行了热解液化实验，发现生物油产率可达75.3%。
2.6 真空多炉床反应器（见图5）真空多炉床反应器是多层热解磨装置，原料由顶部加入，受重力和刮片作用而逐渐下落[11，21]。
热解蒸汽的停留时间很短，二次裂解少，同时生成的生物油分子量相对较低，有利于精制。
但该装置需要大功率的真空泵，同时价格高、能耗大。
3.生物质热裂解技术发展现状国外对生物质的热化学转换尤其是热裂解过程进行了很多的研究, 相对而言, 亚洲在该技术领域的研究开发活动很少。
浙江大学率先在国内自行开发了流化床生物质闪速热裂解制取液体燃料的装置。
表1 示出了生物质热裂解制取代用液体燃料的研究简况。
4.生产实际中的反应器在生物质热裂解的各种工艺中, 不同研究者采用了多种不同的试验装置, 然而在所有热裂解系统中, 反应器都是其主要设备, 因为反应器的类型及其加热方式的选择在很大程度上决定了产物的最终分布, 所以反应器类型的选择和加热方式的选择是各种技术路线的关键环节。
应用于生物质制取代液体燃料的实用性较强的反应器具有加热速率快、中等反应温度、气相停留时间短等共同特征。
综合国外现有的反应器, 主要可分为如下几类。
4. 1机械接触式反应器这类反应器的共同点是通过一灼热的反应器表面直接或间接与生物质接触, 从而将热量传递到生物质使其高速升温从而达到快速热裂解, 其采用的热量传递方式主要为热传导, 常见的有烧蚀热裂解反应器、丝网热裂解反应器、旋转锥反应器等。
涡流反应器是典型的机械接触式反应器, 生物质颗粒在高速氮气或过热蒸汽引射流作用下沿切线方向进入反应器管, 并由高速离心力作用在高温的反应器壁上烧蚀, 从而在反应器壁上留下生物油膜, 并迅速蒸发。
未完全转化的生物质颗粒则通过特殊的固体循环回路循环反应。
图1 显示了美国可再生能源实验室研制的最新涡流反应器[ 29] , 该系统的生物油产量能达到67% 左右, 但油中氧含量较高。
图1 美国可再生能源实验室研制的涡流反应器类似的反应器有Aston 大学的烧蚀热裂解反应器及荷兰Twente 大学设计的旋转锥生物质热裂解反应器等。
机械接触式反应器的工作原理较为简单, 也便于放大应用, 但无论直接还是间接接触, 都不可避免地引起器壁的磨损, 同时运转的机械部件容易在热裂解过程中产生故障, 另外, 固体颗粒受热的不均匀性及挥发分的顺利析出都是需要重点考虑的环节。
4. 2间接式反应器这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解的所需热量, 其主要通过热辐射进行热量传递, 常见的热天平可归属此类。
热辐射反应器是典型的间接式加热反应器,Chan[ 30] 设计了一用于研究单颗生物质颗粒的热裂解行为的反应器及相关的分析系统, 如图2 所示。
该反应器的热源是一个1kW 的氙灯, 其均匀提供约0~ 25W/ cm2 的一维高强度热通量给内置在玻璃反应器内套管的试样, 氦气流使得颗粒热裂解析出的挥发分快速冷却并将其送到收集器和分析系统, 单颗粒生物质的热裂解试验在常压下进行,得到了约40%左右的生物油。
该类反应器中生物质颗粒以及各热裂解产物的辐射吸收特性存在差异, 使得温度控制较为困难并对导致生物油二次反应的抑制作用较差, 同时需高温热源的提供而使得实际应用受到了限制, 通常仅在机理性研究时才采用。
4. 3混合式反应器混合式反应器主要是借助热气流或气固多相流对生物质进行快速加热, 起主导热量传递的方式主要为对流换热, 但热辐射和热传导也不可忽略, 常见的有流化床反应器、快速引射床反应器、循环流化床反应器等。
流化床反应器由于其工艺上的日渐成熟, 而使得其应用范围非常广泛, 其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度, 同时快速流动的载气便于一次产物及时析出, 正因为如此, 目前国外积极开展生物质在流化床反应器的热裂解的相关研究。
图3 示出了Waterloo 大学[ 31] 的流化床反应系统, 生物质热裂解析出的挥发分在经过分离器除去炭后冷却得到生物油, 其在500 # 左右得到了最高的生物油产量。
在目前所有的热裂解反应器中, 针对流化床或类似的反应器而开展的生物质热裂解制油的试验研究是比较丰富的, 与流化床工作原理相类似的有Sassari 大学的流化床反应器、Ensyn 提出的循环流化床反应器和GTRI 的快速引射流反应器等。