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1、林木剩余物快速热裂解液化技术探析及展望任学勇,王鹏起,常建民,杨硕,马晶晶(北京林业大学木质材料科学与工程研究所,北京100083)摘要:采用快速热裂解液化技术将低品位的生物质资源转化为高品质的生物油,以制取燃料或化工原料是最具有发展潜力的生物质能转换技术,也是开发利用林木剩余物的重要手段。着重探析了快速热裂解液化技术的机理及工艺流程,归纳了几种典型的反应器类型以及生物油的特性、精制和利用,指出了林木剩余物快速热裂解液化技术研究的发展方向。关键词:林木剩余物;快速热裂解液化;生物油中图分类号:TE646;S216文献标识码:A文
2、章编号:1001-4462(2008)09-0013-04TechnicalAnalysisandProspectofFastPyrolysisLiquefactionTechnologyofWoodResidueRENXue-yong,WANGPeng-qi,CHANGJian-min,YANGShuo,MAJing-jing(InstituteofWood-basedMaterialScienceandEngineering,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)Abst
3、ract:Convertinglow-gradebiomassresourcesintohighqualitybio-oiltoproducefuelorchemicalmaterialsusingfastpyrolysisliquefactiontechnologyisthemostpotentialbiomassenergyconversiontechnologyandalsoanimportantmeansofexploitingandutilizingwoodresidue.Themechanismandprocesso
4、fthefastpyrolysisliquefactiontechnologyareanalyzedemphaticallyandseveraltypesofthetypicalreactorsaresummedupaswellasthecharacteristics,refinement,andutilizationofbio-oilwiththeresearchanddevelopmenttrendoffastpyrolysisliquefactiontechnologyofwood-residuepointedout.Ke
5、ywords:woodresidue;fastpyrolysisliquefaction;bio-oil寻求并开发包括林木剩余物资源在内的可再生清洁能源是21世纪世界各国面临的最重要课题。林木剩余物是指森林采伐、造材、木材加工利用后的剩余物,包括枝丫、伐根、梢头、板皮、截头、锯末及碎单板等。林木剩余物种类繁多、数量巨大,但没有得到较好的开发利用,我国等发展中国家的木材综合利用率仅为50%~60%,发达国家的木材综合利用率为80%~90%。目前,林木剩余物主要是作为燃料直接燃烧供热,这不仅利用效率低,而且会造成环境污染。采用快速热
6、裂解液化技术将低品位的生物质资源转化为高品质的生物油,以制取燃料或化工原料是林木剩余物高效利用的重要手段,也是目前国内外研究的热点,被认为是最具有发展潜力的生物质能转换技术。1快速热裂解液化机理快速热裂解液化是在中温(500~650℃)、高加热速104~105℃/s)和极短的气体停留时间(小于2s)条件率(下,将生物质直接热裂解,然后使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前快速冷凝,从而得到高产量的生物油。在快速热裂解液化反应过程中,会同时发生一系列的化学变化和物理变化,化学变化包括一系列复杂的一级和二级化学反应,而物理变化则
7、包括热量传递和物质传递等。热裂解过程由外到内逐层进行,热量首先被传递到颗粒表面,并由表面传到颗粒的内部。生物质颗粒被加热的成分迅速分解为木炭和挥发分,其中挥发分由可冷凝气体(可经过快速冷凝得到生物油,称收稿日期:2008-04-28基金项目:国家大学生创新性实验计划项目资助(北京林业大学GCS07016);国家林业局“948”国外引进项目资助(木材剩余物真空热解工艺及热解油制胶技术引进)14林业机械与木工设备第36卷其为气态生物油)和不可冷凝气体组成,此为一次裂解反应。处在多孔生物质颗粒内部的挥发分以及离开生物颗粒穿越周围气相组
8、分的挥发分都将进一步裂化分解,形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油,这称为二次裂解反应。生物质热裂解过程最终形成生物油、不可冷凝气体和炭。反应器的温度越高且气态产物的停留时间越长,二次裂解反应则越严重。快速热裂解的传热过程发生在极短的原料停留时间内,强烈的热效应
