生物质快速热解制取生物油的研究进展

详细介绍了生物质快速热解制取生物油的国内外研究进展,并对生物质热解过程、生物质快速热解反应器和快速热解的影响因素分别进行了阐述。生物油在未来的能源领域中有着广阔的前景,如何通过高效的热解方法和热解反应器来提高生物质能的利用率,仍是下一步研究的重点。     

生物质快速热裂解制取生物油的试验研究

以红松、白松、落叶松、楸木的木屑为原料,利用自行设计研制的以流化床反应器为主体的生物质热裂解制取生物油系统进行快速热裂解试验.在对生物质热裂解制取生物油的主要工况参数进行全面试验研究的基础上,得出了生物质快速热裂解过程中反应温度、原料颗粒粒径、给料速率等主要参数对生物油产率的影响规律.研究结果表明:最佳的反应温度为500℃,给料速率为20 kg/h,生物油的最高产率达63.8%.     

生物质快速热裂解制取生物油技术的研究进展

生物质热裂解制取生物油技术是在中温(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,将生物质直接热解,产物经快速冷却,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。该技术是一种环境友好的新型生物质能利用技术,具有广阔的应用前景。对生物质热裂解机理、生物质热裂解反应器类型、生物质快速热裂解过程的影响因素、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。     

生物质热解制油技术研究现状与发展趋势

从生物燃油的特性参数和制取的工艺流程角度介绍了生物质热解制油技术,通过对国内外发展现状进行研究,提出了该技术目前面临的主要问题,并针对这些问题提出建议。     

真空热解松木粉制备生物油

为研究与开拓高品位生物油的制备方法,该文以松木粉为原料,采用真空热解的方法制备生物油。讨论了150～830μm的4种不同粒径大小、400～600℃的5种不同反应温度对真空热解的影响,对其原因进行讨论与分析;并对最优条件下的真空热解气液相产物进行表征。试验结果表明,在500℃反应温度下,250～380μm粒径松木粉真空热解得到生物油产率最高,可达52．06％;真空热解生物油的黏度较低,流动性能好,高附加值化合物较多,这些特性使真空热解生物油作为提取化学品的原料成为可能,该研究为生物质制备高品位生物油提供参考。     

基于微波法的生物质热解油改性

使用微波辐射的方法对生物质热解油进行改性研究,考查了微波功率、微波作用时间和p H值等因素对改性效果的影响。结果表明,改性后生物质热解油的固体颗粒质量分数和黏度降低、甲醛消耗量提高,并得出最优工艺为p H值7.5左右,微波功率300 W,微波作用时间4 min;通过GC-MS检测发现,生物质热解油改性前后主要化合物种类基本相同,微波改性可以使酚类、酮类、醛类的相对峰面积增加。     

桉树木屑热裂解制生物油的研究

利用自行设计研制的小型生物质热裂解反应器,对桉树木屑热解产油的试验条件进行了研究。结果表明,当热裂解温度为500℃,进料速率为300 g/h时,生物油的产率达到最大,达40.3%。升温速率的增加,有助于提高生物油的产率。GC-MS分析表明,桉树木屑生物油是一种成分复杂的有机化合物的混合物,含氧量较高。其主要组分为有机酸和酮类。其中乙酸含量占50.6%,羟基丙酮占10.9%。生物油经过精制加工得到高品质的生物燃油后,结合生物质热解气、生物质炭的利用,可实现生物质综合能源化利用。     

秸秆炼成生物油

6月22日,在中国科技大学可再生洁净能源实验室出现了动人一幕:秸秆通过热解液化制成的棕褐色、粘稠的生物油点燃后,红色的火焰火光四射,热浪灼人。这标志着生物质热解液化技术在中科大获得重大突破。中国科技大学的科研人员采用木屑、稻壳、玉米秸秆和棉花秸秆等多种原料进行的热解液化试验表明,木屑产油率达60%以上,秸秆产油率达50%以上,生物油热值达到16～18兆焦/千克。这项技术很快将投入工厂化生产。据专家介绍,生物质在完全缺氧情况下通过快速加热和快速冷凝可以转化为一种称为生物油的初级液体燃料,产油率可达50%～60%以上,副产物焦炭…     

几种生物质热解炭基本理化性质比较

生物炭由生物质材料在无氧或缺氧条件下经高温裂解形成,是土壤改良和废弃物处理的良好改良剂。选取五种生物质原料(大豆秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳和松针,均为农林废弃物),经300、400、500、600和700℃热解2 h,测定其结构及理化性质。研究结果表明,生物炭炭化结构良好清晰;生物质形成生物炭在BET比表面积、T-PLOT微孔容积、p H和阳离子交换量值方面均随热解温度升高而升高,大豆秸秆和玉米秸秆比表面积在700℃时达到最高;平均孔径随热解温度升高有一定程度下降;700℃下水稻秸秆和稻壳形成生物炭具有最高硅含量。除松针炭外,其余各生物炭呈碱性。     

浅析生物质快速热裂解反应器

[目的]研究生物质快速热裂解反应器。[方法]根据文献资料对现行几种主流热裂解反应器做了详细的介绍,并对新兴的斜板槽式反应器做了简要介绍。[结果]反应器是生物质快速热裂解液化技术的核心,不同的反应器类型决定了不同的工艺类型和工艺参数,目前热裂解反应器普遍还存在一些问题,实现工业化高效节能生产还不容易;斜板槽反应器作为一种新的尝试,其有一定的优势,但也存在着许多问题,需要进一步改进。[结论]该研究为生物质能代替常规能源提供理论依据。     

循环床式生物质内热热解装置研究

生物质热解是一种高效的生物质能转化技术。循环床式生物质内热热解装置在热解的同时,可直接利用空气流冷却热解气产生的热空气对反应池中直接加入的未干燥原料进行预热干燥,减少系统的热量流失,同时解决原料的干燥问题,并减少原料加入反应池前的干燥工序。经过一段时间的干燥后,新鲜生物质的含水率可从46%降至7%左右。该系统装置节约了能量,提高了能源利用效率,对解决日益紧张的能源问题具有重要意义。     

生物质热解液化技术的生命周期评价

为探究生物质热解液化技术能源转化过程的效率、经济性及温室气体排放,依据全生命周期评价分析原理,建立废弃秸秆热解制备液体燃料技术全生命周期模型,对该过程进行全生命周期分析,评价范围包括秸秆的收集和运输、干燥和粉碎、生物质热解、木炭加工和余热利用。结果表明：生物质热解液化技术的能量产出投入比为20.43;处理湿秸秆的纯利润约为289.38元/t,销售利润率达52.11%;CO₂当量排放为34.10 g/MJ。生物质热解液化是一种兼具能量效益、经济效益和环境效益等极具潜力的生物质利用技术。     

不同生物质来源和热解温度条件下制备的生物炭对菲的吸附行为

以三种来源(猪粪便、玉米秸秆和松树木屑)的生物质为原料,分别在250℃和400℃温度条件下制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究菲在所选生物炭上的吸附行为及可能存在的吸附机制。结果显示,生物炭的理化性质随着生物质来源和热解温度条件的不同而有明显的变化;与250℃下制备的生物炭相比,400℃下制备的生物炭极性官能团数量更少,芳香度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全,灰分含量更高;同一温度下,植物来源的生物炭比动物来源的生物炭的比表面积大,而动物来源的生物炭的灰分含量明显高于植物来源的生物炭。所有生物炭对菲的吸附行为都可以用Freundilich模型进行很好的拟合,且吸附等温线均显示出非线性;在猪粪便和玉米秸秆制备的生物炭中,400℃比250℃条件下制备的生物炭对菲有更强的吸附能力,表明吸附能力与热解温度有关;且同一热解温度下,动物来源的生物炭样品的吸附能力高于植物来源的生物炭样品,可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非线性指数n值与比表面积和芳香度之间均存在负相关关系,说明菲在生物炭上的吸附不仅有疏水效应,可能还存在着孔填充效应和π-π电子供体受体(EDA)反应等吸附机制的贡献。     

生物质热解液的精制及其理化特性研究

研究了精制方法对生物质热解液理化特性的影响,并将其特性与木醋液进行比较。结果表明,蒸馏法精制的生物质热解液的总酸和可溶性固形物含量比活性炭吸附法低,同时,焦油含量也明显低;蒸馏法中减压蒸馏的生物质热解液总酸量最高,焦油含量最低,且微量元素种类丰富。减压蒸馏法精制的生物质热解液与木醋液相比较,密度、总酸、可溶性固形物等指标相差不大,但生物质热解液的Mg、Al、Ca、Mn、Zn等元素含量高,焦油和挥发性酚含量低。     

生物质热解半焦产率及特性的实验研究

利用小型热解实验台对生物质垃圾进行实验研究，实现了对固体废弃物的资源化利用。实验过程中考察了热解反应条件对半焦产率和成分的影响；同时还研究了热解半焦二氧化碳的反应活性。研究表明，随着热解终温的提高，生物质的热解半焦产率减少。最后通过Arrhenius方程的回归分析，发现随着热解终温的提高，9种生物质的热解半焦气化反应的活化能呈增大趋势。     

生物质热裂解制取生物油装置的螺旋给料机设计

根据生物质的特性和生物质快速热裂解制取生物油技术的工艺要求，设计制造了生物质原料的输送装置——螺旋给料机，该装置具有输送能力较小（20kg／h）、稳定均匀和密封性良好等特点。     

生物质内源矿物对热解过程及生物炭稳定性的影响

选用花生壳和牛粪两种富碳生物质,通过酸洗去矿和外加典型矿物的方法,在热重分析仪中模拟热解过程,探讨矿物对热解行为的催化效应;通过元素分析计算碳保留;通过K_2Cr_2O_7化学氧化以及拉曼光谱考察矿物对生物炭稳定性的影响。结果表明:内源矿物对生物质热解中的分解温度有显著催化效应,将碳骨架的主体分解温度从250~400℃降低到200~350℃;花生壳中典型矿物为KCl,牛粪中为CaCl_2;矿物CaCl_2对牛粪的分解催化效应比KCl对花生壳的催化效应更显著。生物质去矿后,热解过程中碳保留率并未发生显著变化,但生物炭产物中碳稳定性提高。K_2Cr_2O_7氧化实验表明,去矿花生壳和去矿牛粪制备的生物炭碳稳定性比原始生物质制备的生物炭分别增加了52.7%和30.6%;通过拉曼光谱观察碳结构,发现生物质去矿后制备的生物炭有序化增强(ID/IG减小),说明矿物质使生物炭更易产生晶格缺陷,对产物稳定性有负面作用。因此,生物质内源矿物的存在,在热解时催化碳分解,使得生物炭碳结构更无序化,降低产物稳定性,但对过程中碳保留率的影响不显著。