第4章 生物质热解技术

生物质能源工程与技术

第4章 生物质热解技术

4.1 生物油简介

4.7.2 典型的快速热解反应器-真空热解反应器 4.7.3 典型的快速热解反应器-旋转锥反应器 4.7.4 典型的快速热解反应器-流化床热解反应器 4.7.5 典型的快速热解反应器-热辐射反应器

4.2 生物质热裂解主要工艺比较4.3 生物油技术发展历程 4.4 生物质热解技术工艺流程 4.5 生物质热解反应器分类 4.6 生物质热解液化主要装臵对比 4.7 典型的快速热解反应器 4.7.1 典型的快速热解反应器-烧蚀涡流反应器 4.7.2 典型的快速热解反应器-真空热解反应器

4.8 生物油组分及性质比较4.8.1 生物油组成成分比较 4.8.2 生物油主要性质比较 4.8.3 生物油主要性质说明 4.9 生物质热解技术发展趋势

4.10 生物油深加工技术介绍

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4.1 生物质热裂解主要工艺比较 表. 生物质热裂解主要工艺比较

工艺类型 滞留期 慢速热裂解 炭化 数小时-数天 5-30min 常规 快速热裂解 0.5-5s 快速 闪速(液体) <1s 闪速(气体) <1s 极快速 <0.5s 2-30s 真空 反应性热裂解 加氢热裂解 <10s

升温速率非常低 低 较高 高 高 非常高 中

最高温度/℃400 600 650 <650 >650 1000 400

主要产物炭 气、油、炭 油 油 气 气 油

高

500

油

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4.2 生物质热解工艺类型及研究现状 4.2.1 生物质热解液化工艺流程 生物质热解液化技术的 一般工艺流程由物料的干 燥、粉碎、热解、产物炭 和灰的分离、气态生物油 的冷却和生物油的收集等 几个部分组成。

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4.2.1 生物质热解液化工艺流程 原料干燥和粉碎 生物油中的水分会影响油的稳定性、粘度、PH值、腐蚀性以 及一些其它特性，而天然的生物质原料中含有较多的自由水， 相比从生物油中去除水分，反应前物料的干燥要容易的多， 因而在一般的热解工艺中，为了避免将自由水带入产物，物 料要求干燥到水份含量低于10%(质量分数)。 快速热解制油工艺要求高的传热速率，除了从反应器的传热 方面入手，原料尺寸也是重要的影响因素，通常对原料需要 进行粉碎处理，不过随着原料的尺寸变得越小，整个系统的 运行成本也会相应提高。

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4.2.1 生物质热解液化工艺流程 热裂解反应器 反应器是热解的主要装臵，反应器类型的选择和加热方式是 各种技术路线的关键环节。适合于快速热解的反应器型式是 多种多样的，但所有热解制油实用性较强的反应器都具备了 三个基本特点：加热速率快，反应温度中等和气相停留时间 短。

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4.2.1 生物质热解液化工艺流程 焦炭和灰的分离 在生物质热解制油工艺中，一些细小的焦炭颗粒不可避免地 进入到生物油液体当中。研究表

明：液体产物中的焦炭会导 致生物油不稳定，加快聚合过程，使生物油的粘度增大，从 而影响生物油的品质。 同时，生物质中几乎所有的灰分都保留在焦炭当中，而灰分 是影响生物质热解液体产物收率的重要因素，它的存在将大 大催化挥发成分的二次分解，所以分离焦炭也会影响分离灰 分。 分离焦炭除了采用热蒸汽过滤外，还可以通过液体过滤装臵 (滤筒或过滤器等)来完成，目前，后者仍处于研究开发阶 段。焦炭的分离虽然很困难，但是对所有的系统而言都是必 不可少的。2010-06 Page 6

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4.2.1 生物质热解液化工艺流程 液体生物油的收集 液体的收集一直以来都是整个热解过程中运行最困难的部分， 目前几乎所有的收集装臵都不能很有效的收集。

这是因为裂解气产物中挥发份在冷却过程中与非冷凝性气体 形成了烟雾状的气溶胶形态，是一种由蒸汽、微米级的小颗 粒、带有极性分子的水蒸气分子组成的混合物，这种结构给 液体的收集带来困难。在较大规模的反应系统中，采用与冷液体接触的方式进行冷 凝收集，通常可以收集到大部分的液体产物，但进一步的收 集则需要依靠静电捕捉等对处理微小颗粒比较有效地技术了。2010-06

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4.2.2 生物质热解液化技术研究及开发现状

20世纪80年代初，加 拿大Waterloo大学开 始了以提高液体产率 为目标的循环流化床 研究，为现代快速、 闪速裂解提供了基础， 被公认为本领域中最 广泛深入的研究成果。

1995年左右，目前生物 质热解制油主流设备已 经普遍完成研发。之后， 随着试验规模的反应装 臵逐步完善化，欧美示 范性和商业化运行的热 裂解项目不断开发和建 造。

2005年后， 国外科研 机构开始 加大力度 研发生物 油的深加 工技术。

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1990年左右， 欧美一些国家 开始建设速热 解示范性工厂 或试验台。

2000年左右， 中国各科研机 构纷纷开始对 生物质热解设 备的研发。

近期，中国一 些科研机构也 开始研发生物 油的深加工技 术。 Page 8

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4.2.2 生物质热解液化技术研究及开发现状 生物质热解技术在世界上还属于新技术，生产工艺上尚有 很多问题有待解决和完善。 中国在生物油热解液化设备研究方面明显落后于国外，国 内开发的反应器主要以接触式和混合式为主，具有代表性的 是流化床式反应器和旋转锥反应器。目前我国热解液化工艺 整体上尚有许多需要改进之处。

国外对生物油深加工的研究早已展开，但是暂时没有取得 突破性进展。 中国在生物油深加工方面的研究尚处于起步阶段，研发的 机构不多。东北林大、中科大、山

东理工对生物油与柴油混 合制备乳化油技术进行了研究，但短期内无法取得突破性进 展。2010-06 Page 9

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4.2.2 生物质热解液化技术研究及开发现状 生物质快速热解制取生物油的技术从20世纪80年代兴起， 经过近20年的发展，逐渐进入到规模化，商业化。

随着技术的不断完善，研究方向和重点也开始拓宽。过去的 研究只要侧重热解反应器类型以及反应器参数，以寻求产物 的最大化。技术的成熟使生物油产量上的发展空间已经不是 很大了，最大产量基本上都可以达到70%~80%左右。生物油品质和反应系统整体效率的提高是目前发展的新趋势。 通过预处理原始物料以及催化，改性等方法提高产物的品质 以适合高层次应用时拓展技术应用空间和前景的重要手段。 而整体利用生物质资源的联合工艺以及系统整体效率则被认 为是最大化热解制油经济效益，具有相当大的潜力的发展方 向。2010-06 Page 10

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4.2.2 生物质热解液化技术研究及开发现状 生物质热裂解最初的研究主要集中在欧洲和北美地区。生 物质热解液化技术始于20世纪70年代末期的北美，加拿大西 安大略大学开始利用输送床以制造气体和液体燃料及化工产 品的研究。然而其发表的资料主要是关于乙烯和丙烯产物的 研究，并没有引起做够的重视。

20世纪80年代初，加拿大Waterloo大学开始了以提高液体 产率为目标的循环流化床研究，随后开始了持续闪速热解流 化床实验台得到研制。他们的工作为现代快速和闪速裂解提 供了基础 …… 此处隐藏：3640字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……