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1、生物质快速热裂解制生物油技术研讨汇报人：甘仁武3月24日讨论要点1.什么是生物质及其利用价值2.生物质热裂解的机理3.生物质快速热裂解反应器及工艺概述4.生物油的性质5.生物油的精质6.生物油的应用7.生物油的经济性一、什么是生物质及其利用价值生物质泛指所有的通过光合作用将太阳的光和热转化为能量贮存下来的动植物。生物质能源由于其资源巨大，可再生性和利用时不产生大量的二氧化硫等特点，对能源结构转换、废弃资源回收利用及环境保护等均具有重大的意义。尤其是欧美一些发达国家投入大量人力物力进行技术开发，为从根本上解决大规模开发利用生物质资源提供技术支持。这些方法主要是生物质资源热化学转化方法，包括
2、裂解、液化、气化和燃烧等转化技术。Biomass（生物质）气焦油炭焦油气PrimaryreactionSecondaryreactionShafizadeh提出的热裂解反应机理途径二、生物质利用及热裂解机理threemainthermalprocessesavailableforconvertingbiomasstoamoreusefulenergyform-pyrolysis,gasificationandcombustion.2.1快速热裂解由上面的图表，可以总结到快速热裂解是采用中等反应温度(400—550℃)，较短的停留时间(1s以内)，在无氧条件下高速升温对生物质原料进行快速热
3、解的过程，其结果是植物原料分解，得到由蒸汽、气溶胶、焦炭、气体组成的产物，经冷却和浓缩后，得到深棕色的液态生物油。生物质颗粒反应界面要有高加热和传热速度，因为生物质导热系数很低，这就要求进给生物质颗粒最好小于3mm。要严格将热裂解反应温度控制在500℃左右，以确保生物油的最大产率。将气相停留时间控制在2秒以内以较少二次反应的机会。快速移除产物中的焦炭以减少油气发生裂解的机会。快速冷凝裂解气以获得产品生物油。快速热裂解制油的特点三、快速热裂解反应器的种类及工艺3.1流化床反应器BubblingfluidbedsCirculatingfluidbedreactorRotatingconepy
4、rolysisreactorandintegratedprocess3.2旋转锥反应器旋转锥反应器特点离心力驱动沙子和生物质，而不是载气。焦油和沙子进入到旁边的燃烧器中，焦油燃烧并加热沙子。焦油被烧掉，热沙被再循环到裂解器中。在裂解反应器中不需要载气，但在燃烧器中焦炭的燃烧和沙子的输送需要载气。它需要一个包含了裂解反应器、沙子循环管路、沸腾床焦炭燃烧器三个子系统的复杂的一体化操作。AstonUniversityMark2ablativefastpyrolysisreactor3.3烧蚀反应器生物质颗粒相对于反应热壁面的高压是通过离心力得到或是机械施加力获得。颗粒和反应壁面之间有高的相对运
5、动速度。反应壁面温度不超过600℃。反应速率主要受反应器的供热的影响，不受颗粒间传热的影响，所以理论上可以使用大颗粒（只要不超过可热裂解的临界颗粒大小）。烧蚀反应器的特点四、生物油的性质Typicalpropertiesofwood-derivedcrudebiooil化学性质生物油成分很复杂，主要为含氧量极高的复杂有机成分的混合物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等等，还有少量的炭和灰分。生物油的热稳定性比较差,加热到一定温度后,生物油的内部组分将会发生聚合反应,这对生物油的精馏分离等过程非常不利。物理性质木质纤维素生物质热解制取的生物油,其比重变化不大,约为1.2左右。生物油粘度变
6、化较大,40℃时生物油的粘度一般为20～200MPa•s含水率对生物油的粘度影响较大,含水率大的生物油,其粘度一般较小。此外,如果生物油含有较多的极性基团(一般是含氧基团)和较大的分子,分子间作用力大,则粘度增大。燃料性质生物油的高位热值一般为20MJ/kg,热值较低的原因在于生物油含氧量高,同时含有较多水分。安全性2005年美国对全世界已进行商业化生产的21种具有代表性的生物油的安全性进行评估。研究报告表明生物油不会威胁环境、健康、安全。五、生物油的升级与精制Overviewoffastpyrolysisupgradingmethods1.催化加氢催化加氢是在高压(10～20MPa)和
7、存在供氢溶剂的条件下,在催化剂作用下对生物油进行加氢处理。催化加氢可以显著降低生物油含氧量,但成本较高。生物油粘度大、热稳定性差,操作中容易导致反应器堵塞。生物油还会覆盖催化剂活性中心,导致催化剂失活,降低催化剂的寿命。因此,近年来出现了一种新的催化加氢的思路,即生物油热解获得的油蒸气直接进行催化加氢,然后再冷凝获得低含氧量的生物油产品。2.催化裂解催化裂解是在催化剂的作用下将生物油分子裂解成较小的分子,包含在汽油馏程内的烃类组分,
