生物質(zhì)快速熱裂解液化基礎研究進(jìn)展

2011年第1期木材加x機械雪生物質(zhì)快速熱裂解液化基礎研究進(jìn)展何文昌,王文亮,冶敏,張瀚文,任學(xué)勇,常建民(北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京100083)摘要:綜逑了生物質(zhì)快速熱解液化基礎研究進(jìn)展,介紹了生物質(zhì)熱解的基礎理論糢型,總結了生物質(zhì)快速熱解機理的研究現狀,重點(diǎn)從反應條件和物特性?xún)煞矫娣治隽松镔|(zhì)快速熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響因素并對其研究狀況進(jìn)行了總結;較為系統地綜述了三種生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物的應用研究進(jìn)展。最后,從反應器研發(fā)、機理研究、影響因素分析及產(chǎn)物利用等四個(gè)方面提出了快速熱解基礎研究的發(fā)展方向關(guān)鍵詞:生物質(zhì);快速熱解;基礎研究;發(fā)展方向中圖分類(lèi)號:TK6文獻標識碼:A文章編號:1001036X(2011)01-0026-06Progress of basic research on fast pyrolysis liquefaction of biomassHE Wen-chang, WANG Wen-liang, YE Min, ZHANG Han-wen,REN Xue-yong, CHANG Jian-minCollege of Material Science and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)Abstract: The progress of basic research on fast pyrolysis liquefaction of biomass was reviewed, some basic theorymodels on fast pyrolysis of biomass were introduced, the current progress of research on mechanism of fast pyrolysisf biomass was summarized, influencing factors to productive rate of fast pyrolysis of biomass were mainly generalizedproperties, meanwhile the progress of research on it was generalized,the progress of applied research on three products of fast pyrolysis of biomass was systematically viewed. Finally, thefuture developing direction of basic research on fast pyrolysis of biomass was also proposed from the four dimensions ofresearch of development mechanism, influencing factors and utilization of products.Key words: biomass: fast pyrolysis; basic research: developmental direction生物質(zhì)快速熱解液化是熱化學(xué)轉化技術(shù)中工業(yè)化廠(chǎng)化的生產(chǎn)方式將以木屑等廢棄物為主的生物質(zhì)轉化應用前景良好、發(fā)展潛力很大的高新技術(shù),它是指在無(wú)為易儲存、易運輸、能量密度高的生物油液體燃料。該氧、中等反應溫度、高升溫速率和極短氣相停留時(shí)間的技術(shù)具有對生物質(zhì)原料要求較低、反應速率快、產(chǎn)物百條件下將生物質(zhì)經(jīng)快速加熱分解氣固分離、冷凝等工分之百轉化利用等優(yōu)點(diǎn),因此自20世紀70年代后期至序后生成生物油、炭和凊潔燃氣的技術(shù)。其中,生物油今,國內外的眾多研究機構針對該技術(shù)的機理、設備和的產(chǎn)率高者可達60%以上,該技術(shù)能以連續的工藝和工工藝做了許多研究工作。這些研究是進(jìn)行進(jìn)一步工業(yè)化應用的基礎和關(guān)鍵。收稿日期:2010-11-15基金項目:北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng )業(yè)行動(dòng)計劃100021)北1生中國煤化工京林業(yè)大學(xué)大學(xué)生科研訓練計劃100515)YHaCNMHG要對其機理進(jìn)行更⑤術(shù)材加機械2011年第1期加深入的研究。生物質(zhì)熱解過(guò)程十分復雜,伴隨著(zhù)一系析上入手,力求在反應器中達到生物質(zhì)快速熱解的實(shí)際列的化學(xué)和物理變化,包括分子鍵的斷裂、分子異構化反應條件。為此,各研究機構和研究者開(kāi)發(fā)或利用了諸和小分子聚合等化學(xué)反應,同時(shí)還包括熱量傳遞和質(zhì)量如網(wǎng)屏反應器、層流爐輻射加熱反應器、熱絲裂解器、傳遞等。生物質(zhì)快速熱解機理的硏究就是去探索生物二級管式爐、恒溫沉降爐、居里點(diǎn)裂解儀等小型裝置來(lái)質(zhì)在快速熱解的過(guò)程中的這些物理、化學(xué)變化過(guò)程的實(shí)研究生物質(zhì)快速熱解機理。在檢測手段上,開(kāi)始綜合利質(zhì)。因此,掌握生物質(zhì)熱解反應機理及有關(guān)反應動(dòng)力學(xué)用熱分析、氣相色譜、質(zhì)譜、紅外光譜等分析手段來(lái)研究參數,將有助于對林木生物質(zhì)熱化學(xué)轉換技術(shù)的理解,氣體成分析出規律。通過(guò)各種生物質(zhì)原料的快速熱解實(shí)并為熱解設備的設計、運行提供依據驗,研究者建立了熱解模型和動(dòng)力學(xué)方程并逐漸深入探1.1生物質(zhì)熱解基礎理論模型究了生物質(zhì)快速熱解的反應機理,提出了以三競爭反應生物質(zhì)組成成分主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)模型和二次反應模型為基礎的各種反應模型。比較典型素、抽提物和灰分。其中除了灰分外,其余四種組成物的研究如下在加熱過(guò)程中都可以發(fā)生熱分解反應。因此,從組成成 Stubington.. F和 Aimans.(1994)利用網(wǎng)屏反分的角度,研究者提出了兩種生物質(zhì)熱解基礎理論模型應器對甘蔗渣在髙升溫速率(200-1000℃/s)下的熱的構建型式:單組分反應模型和多組分反應模型。單組解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。實(shí)驗表明,網(wǎng)屏反應器作為熱解分反應模型是假設生物質(zhì)顆粒為單一而均勻的物質(zhì),將的反應裝置具有加熱速率可以準確估計,反應生成的揮發(fā)其視作一個(gè)整體考慮,這種模型用單一組分的反應動(dòng)力成份可以及時(shí)移走、有效減少二次反應的發(fā)生等優(yōu)點(diǎn)。學(xué)來(lái)描述樣品整體的熱解反應失重過(guò)程;多組分反應Di blasi. Colomba和 Branca. carmen t等6(200)模型是將生物質(zhì)各種組分各自的熱解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行疊加。利用一種輻射加熱反應器進(jìn)行了多種木材(包括紅杉、在單組分模型的硏究方面,比較典型的是RS.Milr和冷杉等)在快速輻射加熱下的熱解實(shí)驗,并研究了其反J bellan的研究2,他們提出了既包含物質(zhì)成分又涉及應動(dòng)力學(xué)特性。結果表明,輻射加熱反應器在反應過(guò)程升溫速率的平行竟爭型熱解動(dòng)力學(xué)模型——后來(lái)發(fā)展中可以實(shí)時(shí)記錄樣品質(zhì)量的變化,并可以較好地用來(lái)研為 Miller模型,對生物質(zhì)快速熱解機理研究做出了較大究單個(gè)生物質(zhì)顆粒的熱解情況。的貢獻。王益群、閻立峰、朱清時(shí)(2008)將計算流體動(dòng)力目前,大部分研究工作都是采用多組分反應模型,學(xué)(CFD)數值模擬仿真技術(shù)應用到了生物質(zhì)快速熱解即認為生物質(zhì)中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、萃取物是制生物質(zhì)油的研究中,構建出生物質(zhì)在流化床中快速熱獨立進(jìn)行熱分解的,而把整個(gè)生物質(zhì)的熱解看成是各解液化的三維動(dòng)力學(xué)模型,再現了稻殼熱解制生物質(zhì)油獨立反應的線(xiàn)性疊加。 JJ M. Orfao等對木質(zhì)纖維素的過(guò)程。作者指出,通過(guò)熱重分析測量出精確的動(dòng)力學(xué)類(lèi)生物質(zhì)熱解特性進(jìn)行了熱分析,提出了此類(lèi)物質(zhì)的三數據對于模型預測的準確性有決定性的意義種主要成分(木質(zhì)素纖維素半纖維素)的三個(gè)獨立吳少華、欒積毅等(2009)利用恒溫沉降爐對秸反應動(dòng)力學(xué)模型,其中每個(gè)獨立的反應方程都是一級稈、稻殼、木屑及一種煙煤煤粉在900℃、1000℃、100℃Arrhenius反應,他們還介紹了模型中各參數的計算方三個(gè)溫度下進(jìn)行了快速熱解試驗,對4種原料在快速熱法。這種模型也越來(lái)越廣泛地被學(xué)者們接受。在以上基解過(guò)程中氣相成分析出的規律進(jìn)行了研究。實(shí)驗發(fā)現礎理論模型的基礎上,研究者又發(fā)展了三種模型來(lái)硏究快速熱解析出的氣相成分產(chǎn)量及組分分布與燃料種類(lèi)、熱解的機理:分別是一步總體模型;一步多反應模型;熱解溫度、熱解停留時(shí)間相關(guān),二步半總體模型4吳逸民,趙增立等(2010)利用裂解氣質(zhì)聯(lián)用儀對1.2生物質(zhì)快速熱解機理研究最新進(jìn)展生物質(zhì)進(jìn)行逐級熱解實(shí)驗結果表明,生物質(zhì)的化學(xué)組對于生物質(zhì)快速熱解機理的研究,國內外的研究者成與中國煤化工有重要影響。生物主要從機理研究的反應器和對產(chǎn)物成分的適時(shí)準確分質(zhì)主要CNMHG得到不同液體產(chǎn)-27-2011年第1期術(shù)材加x機械物,對其進(jìn)行選擇性熱解能夠有效實(shí)現生物質(zhì)資源的越高,顆粒在反應器內滯留時(shí)間越短,相應的生物油產(chǎn)綜合利用率越高;在熱解溫度與滯留時(shí)間能夠保證完全熱解的條另外,近年來(lái),中國林科院的蔣劍春等采用居里點(diǎn)件下,較高的載氣流量能縮短顆粒在反應器內的滯留時(shí)裂解儀研究了纖維素、竹材、楊木屑等的快速熱解動(dòng)力間,降低了顆粒發(fā)生二次熱解的程度,有利于提高生物學(xué)特性,提供了一些機理研究的思路油產(chǎn)率。2生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物產(chǎn)率影響因素的研究2.1.4壓力的影響21反應條件的影響壓力通過(guò)氣相滯留時(shí)間影響生物油的產(chǎn)率。在較高2.1.1熱解溫度的影響的壓力下,氣相滯留時(shí)間長(cháng),同時(shí)壓力的升高降低了氣相熱解溫度對熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率有顯著(zhù)的影響。不產(chǎn)物從顆粒內逃逸的速率,增加了氣相產(chǎn)物分子進(jìn)一步同生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)油率最高時(shí)的溫度不同,一般在斷裂的可能性,使氣相中碳的氧化物和氫的碳氫化合物500-600℃之間。熱解溫度影響生物油產(chǎn)率的主要原因(如CO、CO2、CH和C2H2等)產(chǎn)量大大增加。而在低壓是:熱解溫度過(guò)髙時(shí),快速熱解產(chǎn)物中氣相的生物油部下氣相產(chǎn)物可以迅速地從顆粒表面和內部離開(kāi),從而限分在高溫下繼續裂解成小分子并生成不可冷凝燃氣、焦制了氣相產(chǎn)物分子進(jìn)一步斷裂,增加了生物油的產(chǎn)率。炭,而使生物油產(chǎn)率降低;相反,熱解溫度太低時(shí)快速2.1.5氣相滯留時(shí)間的影響熱解過(guò)程中氣相產(chǎn)物的產(chǎn)量降低,焦炭產(chǎn)量增加,也使氣相滯留時(shí)間是指生物質(zhì)熱解產(chǎn)物中氣相產(chǎn)物在生物油產(chǎn)率降低熱解反應器中的停留時(shí)間。在顆粒內部熱解成的氣相產(chǎn)2.1.2升溫速率的影響物從顆粒內部移動(dòng)到外部會(huì )受到顆?？障堵屎蜌庀喈a(chǎn)升溫速率對熱解產(chǎn)物的分布有一定的影響。升溫速物動(dòng)力黏度的影響。當氣相產(chǎn)物離開(kāi)顆粒后,其中的生率低,生物質(zhì)顆粒內部溫度不能很快達到預定的熱解溫物油和其他不可凝成分還將發(fā)生進(jìn)一步斷裂,所以為了度,使其在低溫段停留時(shí)間長(cháng),使焦炭增多提高升溫速獲得最大生物油產(chǎn)率,在快速熱解過(guò)程中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)率使得生物質(zhì)顆粒內部迅速達到預定的熱解溫度,縮短物應迅速離開(kāi)反應器以減少生物油分子進(jìn)一步斷裂的了在低溫階段的停留時(shí)間,從而降低了焦炭生成幾率,時(shí)間。氣相滯留時(shí)間是獲得最大生物油產(chǎn)率的一個(gè)關(guān)鍵增加了生物油的產(chǎn)率,這也是在快速熱解制取生物油技參數。在獲得最大生物油產(chǎn)率的熱解溫度下,反應裝置術(shù)中要快速升溫的原因。要使生物油產(chǎn)率高,升溫速率不同,生物質(zhì)種類(lèi)不同,最高生物油產(chǎn)率的氣相滯留時(shí)一般為103-103K/s。但是升溫速率不如熱解溫度對熱間也不同,一般在0.5-2解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響大。任強強、趙長(cháng)遂(2008)利用稻2.1.6催化劑的影響殼等為實(shí)驗材料,利用TG-FTIR聯(lián)用分析,對升溫速催化劑能夠降低生物質(zhì)快速熱解溫度,選擇合理的率對生物質(zhì)熱解的影響做了探究。結果表明:生物質(zhì)熱催化劑有利于提高生物油的產(chǎn)率。這主要是由于催化劑解時(shí),隨著(zhù)升溫速率的提高,樣品熱解的TG曲線(xiàn)向低溫能夠通過(guò)與生物質(zhì)分子絡(luò )合降低生物質(zhì)的熱解活化能,區偏移,DTG曲線(xiàn)峰值位置也相應地移向低溫區。CO2、從而降低生物質(zhì)的快速熱解溫度,這樣就增加了生物質(zhì)COH2OCH及有機物是生物質(zhì)熱解的主要氣體產(chǎn)物,分子快速熱解過(guò)程中的斷裂部位,減少了焦炭形成的幾而隨著(zhù)升溫速率提高,這些氣體產(chǎn)物析出量增加,釋放率,提高了氣相產(chǎn)物的產(chǎn)量,從而提高了生物油的產(chǎn)率的速率加快催化劑種類(lèi)繁多,如堿金屬鹽、鎳基鹽、白云石、石灰石2.1.3載氣流量的影響等,目前還開(kāi)發(fā)出不少新型的催化劑,如HZSM-5分子載氣流量能在一定程度上影響生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)篩、REY型分子篩、HUSY催化劑等。物產(chǎn)率,因為其對產(chǎn)物的氣相滯留時(shí)間產(chǎn)生了影響。趙2.1.7冷凝條件的影響建輝、龍思深等人(2006)探究了不同載氣流量下生物中國煤化工影響。龍恩深、周質(zhì)熱解的產(chǎn)油率,結果表明:載氣流量越大,載氣流速杰、陳YHCNMHG等幾種生物質(zhì)為原圖術(shù)材加x機械2011年第1期料,研究了不同冷凝條件對熱解液化率的影響。實(shí)驗時(shí)率較髙的木材熱解速率較低。高含水率的生物質(zhì)顆粒在冷凝器有兩種運行條件:在基準實(shí)驗中,充分開(kāi)啟冷卻流化床流化過(guò)程中易出現溝流、節涌現象,導致床層熱水,得到熱解液化率為467%在對比實(shí)驗中完全關(guān)閉解不均勻而降低生物油產(chǎn)率。原料的水分含量還影響生冷卻水閥,得到熱解液化率為389%。從對比實(shí)驗可以物油中的水分含量?？闯?冷凝器的運行狀態(tài)對生物質(zhì)的最終熱解液化率有3生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物應用研究進(jìn)展較為重要的影響。生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物包括生物油、炭和清潔燃氣22物料特性的影響(不可冷凝氣體)。針對三種產(chǎn)物的不同特性,國內外眾22.1物料種類(lèi)的影響多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究和探索生物質(zhì)主要成分有纖維素、半纖維和木質(zhì)素。生物3.1生物油的分析質(zhì)種類(lèi)不同,這三種成分含量不同,熱解產(chǎn)物的分布也生物油的組分非常復雜,所含有的有機物有數百種不同。三種主要成分中纖維素含量最高,所以生物質(zhì)快之多,到目前為止并未得到很好的準確鑒定。 Oasmaa A速熱解產(chǎn)物產(chǎn)量及分布在一定程度上取決于原料中纖等人(2010)通過(guò)萃取或柱色譜分離等方法將生物油維素快速熱解的產(chǎn)物產(chǎn)量及分布。半纖維素和纖維素主的化學(xué)組成進(jìn)行了分類(lèi)。他們將生物油的成分分為可溶要產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì),而木質(zhì)素主要分解為炭,同時(shí)木質(zhì)于水和不可溶于水兩類(lèi);如果從形態(tài)上分,又將其分為素較纖維素和半纖維素更難分解,因而通常含木質(zhì)素多上層和下層(上層6Wt%,下層84wt%)。上層的密度、者焦炭產(chǎn)量較大酸度較低,粘度較高;下層的灰分、水分含量較高。顯微2.2.2粒徑大小的影響分析顯示,生物油是一個(gè)多相復合膠體系統。生物質(zhì)粒徑的大小是影響升溫速率的決定性因素,3.1.1生物油制備液體燃料因而也是影響生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的因素之一。精制是生物油制備液體燃料的必備和重要工序研究人員認為粒徑lmm以下時(shí),快速熱解過(guò)程僅受本生物油較差的燃料特性主要體現為水分、固體顆征動(dòng)力學(xué)速率控制,而當粒徑大于lmm時(shí),快速熱解過(guò)粒和氧含量高、熱值低、黏度大、安定性差、不能和石程還同時(shí)受傳熱和傳質(zhì)過(guò)程控制,且此時(shí)粒徑成為熱油燃料互溶等。因此對生物油的精制是一個(gè)重要課題傳遞的限制因素。另外,粒徑還對熱解油的含水率產(chǎn)生早期的研究中,較有代表性是 Bridgwater AV等人一定的影響"。 Jun shen、 Manuel garcia- Perez等(1996)采用沸石類(lèi)催化劑(主要是HZSM-5)對生物(2009)研究了在500℃的流化床上,以澳大利亞 mallee油進(jìn)行催化裂解,即在催化劑的作用下將生物油進(jìn)一步木質(zhì)生物質(zhì)為原料(粒徑范圍為0.18~5.16mm),生物裂解成較小的分子。生物油經(jīng)過(guò)催化裂解后可以得到烴質(zhì)粒徑對生物油的產(chǎn)率和組成的影響。結果表明,在類(lèi)產(chǎn)物,降低了氧含量,但同時(shí)也存在很多問(wèn)題03~15mm粒徑范圍內,生物油的產(chǎn)率隨著(zhù)粒徑的增催化加氫也是一種生物油精制方法,即在高壓加而減少但是當粒徑大于15mm時(shí),生物油的產(chǎn)率沒(méi)(~20MPa)和有氫氣或存在供氫溶劑的條件下,對生物有變化油進(jìn)行加氫處理,其中的氧元素以水的形式脫除。芬蘭2.23含水率的影響VTT和BTG合作研究了(2010)催化加氫后生物油含水率作為外部因素,影響熱量在材料中的傳遞。的性質(zhì)。他們通過(guò)GC/MS,CE,NMR等分析手段,用浙江大學(xué)能源利用與環(huán)境工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室的研Ru/C為催化劑,分析了不同加氫處理水平下三種樣品究人員(2005)利用不同含水率的樺木(5%、15%、的生物油成分,認為催化加氫處理對生物油的改性具有30%、45%)為原料,對在熱解過(guò)程中水分對木材的影響一定的效果過(guò)程做了數學(xué)模擬實(shí)驗。結果表明,大約在600K時(shí),木催化梨解和催化加氫是兩種最為重要的生物油精材開(kāi)始熱解,不同含水率對木材熱解速率產(chǎn)生不同程度制方注中國煤化工E有高溫熱解氣過(guò)的影響。含水率低的木材表面升溫速率基本不變含水濾、派CNMHG物油與柴油乳化等2011年第1期木材加x機拔精制手段。梁偉,王鐵軍等人(2009)使用生物油水相化反應的影響。結果表明,升高溫度有利于烷基化改性溶液與0柴油乳化,篩選了四種常用乳化劑和一種助乳反應的進(jìn)行,但產(chǎn)物中氧烷基化產(chǎn)物的選擇性隨著(zhù)溫度化劑進(jìn)行復配乳化實(shí)驗,考察了復配乳化劑型號、乳化升高而降低。劑用量、超聲作用時(shí)間對乳化效果的影響,并探討了乳3.2熱解炭的應用研究化機理。結果表明,超聲乳化作用比靜置作用具有更大生物質(zhì)快速熱解炭用于制備活性炭是目前的一個(gè)的熵增,乳化液更趨于穩定平衡狀態(tài)重要的應用方向。由于活性炭的比表面積大且化學(xué)性3.12生物油的化工利用—生物油膠黏劑質(zhì)穩定活性炭在環(huán)境保護食品、醫藥、化工等領(lǐng)域中富含木素和單寧的植物原料快速熱解得到的生物的應用越來(lái)越廣需求量日益增加。孫銳,欒積毅等人油,其主要成分是酚類(lèi)物質(zhì)?？焖贌峤馍镉湍z黏劑是(2009)利用一維恒溫沉降爐,對在快速熱解條件下獲以生物油和苯酚為原料,用于PF樹(shù)脂膠的合成得不同物料和不同熱解溫度下的熱解炭試樣進(jìn)行了比國外在20世紀80年代末期就開(kāi)展了相關(guān)的研究表面積和孔隙結構的硏究,得到了熱解炭的一些基本表工作。美國可再生能源實(shí)驗室用鋸末、樹(shù)皮和其他生面特征。物質(zhì)材料研制出“類(lèi)苯酚”油狀物,從中提取的酚類(lèi)對熱解炭進(jìn)行活化的方法主要有物理話(huà)化法、化學(xué)物質(zhì)可代替大約50%的苯酚用于PF樹(shù)脂膠的制備?；罨ê蛷秃匣罨ǖ?。 Shadkam等人明(2010)對熱Sukhbaatar b等人(2009)僅用水和甲醇從快速熱化學(xué)轉化制得的炭進(jìn)行活化,結果表明,熱解所得炭的解生物油中提取出熱解木素成分,并以30%,40%,50%形態(tài)結構與天然炭相似所得到的活性炭對溶液中的有的替代比例分別替代苯酚制備PF樹(shù)脂,將其用于OSB機物具有較好的吸附能力可應用于污水處理等領(lǐng)域的膠合。實(shí)驗表明,僅用水和甲醇提取與目前的方法相4不可冷凝氣體的應用研究比成本較低;熱解木素替代率為40%時(shí),得到的木材PF生物質(zhì)快速熱解得到的不可冷凝氣體,主要包括膠黏劑性能最好氧化碳、甲烷、氫氣、二氧化碳、水蒸氣等,具有一定國內,北京林業(yè)大學(xué)常建民等人(2009)開(kāi)展了的熱值,不含硫等有害氣體,為清潔燃氣陳冠益等人落葉松樹(shù)皮生物油改性酚醛樹(shù)脂膠粘劑的研究。對生物(2008)對二級固定床反應器(第一級是熱解反應器,第二油改性PF在固化反應過(guò)程中的熱行為的研究表明,生級是催化反應器,以制取富氫燃氣為目標,分別采用稻物油改性PF和普通PF的固化反應模式基本相同;與普殼秸稈鋸末為原料,重點(diǎn)考察了固定床催化反應器在不通PF相比,生物油改性PF具有相對較低的平均活化能同反應條件下對產(chǎn)氣量產(chǎn)氫率和焦油含量的影響,發(fā)現(即固化能耗相對較低)催化固定床能夠有效降低燃氣中焦油的含量。催化劑負3.1.3其它生物油改性方法載量和燃氣空速對產(chǎn)氣量和氫氣濃度都有影響徐俊明、蔣劍春等人(2009)以生物油和乙醇為5生物質(zhì)快速熱解基礎研究發(fā)展方向原料,在固體酸催化作用下首次采用氧化預處理和反51反應器研究方面應精餾的方法對生物質(zhì)油進(jìn)行了催化改性。研究表明,目前世界各國對生物質(zhì)快速熱解反應器的研究做了改性油與原料油相比各方面性能都有較大的提升,經(jīng)大量的工作,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了各種類(lèi)型的反應器。筆者認GC和FTIR分析,改性油中的輕油和重油成分都具有較為,在今后的反應器研究方面,考慮如何降低能耗,如高的儲存穩定性。何實(shí)現熱解氣的循環(huán)利用,如何將三種產(chǎn)物(生物油楊續來(lái)、 Charles、朱錫鋒1(2010)選取生物油中熱解氣、炭)合理有效地綜合利用等將是富有前景的方含量較高的愈創(chuàng )木酚、兒茶酚和苯酚為酚類(lèi)模型化合向。另外,反應器的微型化也是一個(gè)值得考慮的方向。物,以蒙脫土K-10負載的CS2HfPW12O4為固體超強將快速熱解微型反應器與各種分析儀器和手段結合,將酸催化劑,苯酚/1-辛烯烷基化反應為探針,考察了催有助于YH中國煤化工器的工業(yè)化應用方化劑負載量、反應溫度及物料摩爾比等因素對酚類(lèi)烷基面,可屮CNMHG陽(yáng)能加熱、激波-30⑤術(shù)材加x機械2011年第1期管加熱等。竹材、農作物秸稈及其它農林加工剩余物都有開(kāi)發(fā)成活52機理研究方面性炭的潛力。國內外學(xué)者在對生物質(zhì)進(jìn)行機理研究時(shí)逐漸從熱在不可冷凝氣體的應用方面,將生物質(zhì)快速熱解制分析的方式過(guò)渡到在接近生物質(zhì)快速熱解實(shí)際過(guò)程的取富氫氣體與熱解、氣化、發(fā)酵等其它技術(shù)聯(lián)合,將是未反應器中進(jìn)行熱解反應并檢測各種產(chǎn)物和進(jìn)行動(dòng)力學(xué)來(lái)工業(yè)化的一個(gè)重要發(fā)展方向。分析與模型的建立。隨著(zhù)各種更加先進(jìn)的儀器應用到生物質(zhì)快速熱解機理的研究中,以及隨著(zhù)分析手段從離線(xiàn)到在線(xiàn)測試的進(jìn)步,生物質(zhì)快速熱解機理的研究將更加[參考文獻]貼近生物質(zhì)快速熱解反應的實(shí)際過(guò)程,檢測手段將更加 [l]Miller, R.S. and J Bellan. Numerical simulation of vortex多樣和精確。將來(lái)生物質(zhì)快速熱解機理的研究將向著(zhù)真pyrolysis reactors for condensable tar production frombiomass[J]. Energy and fuel, 1998, 12(1)正實(shí)現快速熱解對產(chǎn)物在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測和氣體成分的多pMie,R. S and J. Bellan, a generalized biomass pyrolysis級可控冷凝的方向發(fā)展model based on super imposed cellulose, hemicellulose and53熱解產(chǎn)物影響因素研究方面lignin kinetics(J]. Combust sci and tech, 1997, 12(6).對生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響因素的研究是itunes, J. L Figueiredo Pyrolysiskinetics of lignocellulosic material-three dependent reactions合理有效利用產(chǎn)物的基礎和關(guān)鍵。目前國內外學(xué)者對于 model[J]. Fuel,991830.反應溫度、升溫速率、載氣流量、壓力、氣相滯留時(shí)間、4]修雙寧,易維明李保明生物質(zhì)熱裂解動(dòng)力學(xué)的研究進(jìn)展生物催化劑冷凝條件物料種類(lèi)物料粒徑物料含水率質(zhì)化學(xué)工程20042[sStubington. J F, Aiman S Pyrolysis kinetics of bagasse at等方面都進(jìn)行了大量的研究工作,積累了一些實(shí)驗室數 high heating rates). Energy fuels19,8)據。筆者認為,今后對快速熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響因素的6 Di blasi. Colomba, branca. Carmen, Santoro. Antonic, Perez研究應該與生產(chǎn)實(shí)際結合起來(lái),也就是針對中試或者工 Bermude, Raul alberto. Weight loss dynamics of wood業(yè)化應用的設備,開(kāi)展相關(guān)的影響因素的研究,對各影hips under fast radiative heating J. Joumal of analyticaland Applied Pyrolysis, 2001, 57(1).響因素應該綜合起來(lái)考慮針對不同的目標產(chǎn)物要有不(7王益群生物質(zhì)在流化床中熱解過(guò)程的動(dòng)力學(xué)數值模擬D中國同的研究側重點(diǎn)以求最大化地優(yōu)化目標產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文,2008量。同時(shí),應該考慮固、液、氣三相產(chǎn)物的綜合利用,從8吳少華欒積毅孫銳姚娜生物質(zhì)快速熱解氣相成分析出規律影響因素上考慮解決三種產(chǎn)物的出路問(wèn)題。[J]太陽(yáng)能學(xué)報,2009,30(1[9吳逸民,趙增立吳文強,李海濱基于裂解氣質(zhì)聯(lián)用分析的生物質(zhì)54產(chǎn)物利用方面逐級熱解研究燃燒化學(xué)學(xué)報,2010,38(2)生物質(zhì)快速熱解產(chǎn)物不僅可以做燃料、能源化利[0任強強趙長(cháng)遂升溫速率對生物質(zhì)熱解的影響燃料化學(xué)學(xué)用,而且可以將其開(kāi)發(fā)成化工產(chǎn)品,以獲得具有更高附報,2008,36(2)加值的產(chǎn)品。[l|趙建輝,龍恩深生物質(zhì)快速熱解液化傳熱模型與試驗研究[D重慶大學(xué)碩士論文,200在生物油的應用上,應該研發(fā)更高效和成本更低的[12]龍恩深,周杰,陳金華生物質(zhì)快速熱解液化的試驗U]重慶大學(xué)精制改性方法。對催化劑的開(kāi)發(fā)是一個(gè)重要的研究方學(xué)報,2003025,向生物油的化工利用將具有廣闊的應用前景,從生物13 Manuel Garcia-ere. Xiao Shan Wang, Jun She, MartinJ. Rhodes, Fujun Tian, woo-Jin Lee, Hong wei wu, and油中提煉各種化工原料可以有效降低對化石燃料的依chun- Zhu Li Fast Pyrolysis of Oil Mallee Woody Biomass賴(lài)但由于生物油成分復雜,因此還需要對生物油進(jìn)行 Effect of Temperature on the Yield and Quality of Pyrolysis更為系統的開(kāi)發(fā)研究。生物油膠黏劑是一個(gè)具有前景的Pouc. American Chemical Society.200476方向,可以有效利用生物油中的酚類(lèi)物質(zhì)。[14Jun Shena, Xiao-Shan Wanga, Manuel Garcia-Pereza, DanielMou在熱解炭的應用上發(fā)展新的活性炭制備方法是-ot中國煤化工 il mallee wood個(gè)重要的方面。另外,考慮到生物質(zhì)的來(lái)源廣泛,木材,YHCNMHG(下轉第35頁(yè)⊕木材加機械2011年第1期位作為基板單元,具有較高的強度,但是,沒(méi)有采用增強板要高,這就使板材的應用范圍也得到較大的擴展。的手段和方法,其強度難以進(jìn)一步提高。竹單板層積材與其它三種人造板相比,以本身強度參考文獻]較高的慈竹為原料慈竹的拉伸強度達22MPa,大脹齊生中國竹材工業(yè)化利用M中國林業(yè)出版社,195于毛竹的拉伸強度1887MPa,其次,竹纖維化單板2可軍竹材在人造板工業(yè)中的開(kāi)發(fā)利用及展望]貴州林業(yè)科在疏解的過(guò)程中,破壞了竹材的基本組織,但保持了維技,200,37):51-54管束不斷裂,這樣,一方面保證了慈竹本身的高強度不[3]蘇強,竹內英昭,一種竹集成材及其制備方法:中國,2006100486975[P].200-9-27受到破壞,另一方面使得膠黏劑能夠通過(guò)在疏解過(guò)程形[4]張齊生,蔣身學(xué),林海,竹重組竹型材及其制造方法:中成裂紋均勻滲透到基本組織中,從而使基本組織強度增國,2000937644P]2008-4-18加。此外,竹單板層積材的壓縮比較大,單位面積內的5孫正軍,王正,竹層積材的分級生產(chǎn)方法及其產(chǎn)品用途:中國,20041000571.8[P.2004-9-17有效承載單元一竹纖維增加,從而使竹單板層積材的各【6】于文吉,余養倫,一種用大片竹束簾制造的竹材膠合板:中項力學(xué)性能指標都很高。國,200020105909.8[P.20092-133結論I7于文吉,余養倫,任丁華一種用大片竹束簾制造的竹材層積材:中(1)從四種竹材人造板的制備工藝和力學(xué)性能比0941012-28李吉慶吳智慧張齊生竹集成材家具的造型和生產(chǎn)工藝叮]林產(chǎn)較可見(jiàn),在工藝方面,竹單板層積材可以采用產(chǎn)量豐富工業(yè),043(441-52的小徑竹材為原料,加工過(guò)程中不對竹青竹黃進(jìn)行處[9]汪奎宏,李琴.重組竹材膠合板制造方法:中國,021205183理,竹材的利用率高達90%~95%,這為小徑竹的高效利P1.200-1-1用開(kāi)辟了一條新途徑】李堅華.重組竹材原料單元加工方法:中國,200710070324.2IP]2008-1-16.(2)板材的性能方面,竹單板層積材無(wú)論是彎曲性(1李琴,汪奎宏,小徑雜竹制造重組竹的試驗研究,竹子研究匯能、剪切性能、抗壓、抗拉性能均比其他三種竹材人造刊,202,213):3-36(上接第31頁(yè))5嚴曉龍袁兵,余春江,方夢(mèng)祥考慮水分影響的木材熱解過(guò)程數 strand board binder phenol- formaldehyde resins叮學(xué)模擬門(mén)]消防科學(xué)與技術(shù),2005,246)Bioresources, 2009, 4(2)[6 ASmaa, Anja Solantausta,Yrj6, Arpiainen,vesa,[21]常建民鄭凱,任學(xué)勇范東斌落葉松樹(shù)皮生物油改性酚醛樹(shù)脂Kuoppala, Eeva Sipila, Kai. Fast pyrolysis bio- oils from wood膠粘劑固化動(dòng)力學(xué)研究]中國膠粘劑,2009,18(4)and agricultural residues J]. Energy and Fuels, 2010. 24(2)22]徐俊明,蔣劍春,孫云娟,盧言菊反應精餾催化改性生物質(zhì)熱解[17]Bridgwater AV. Production of high grade fuels and油J太附能學(xué)報,2009,30(2)hemicals from catalytic pyrolysis of biomass(. Catalysis[23]楊續來(lái), Charles t. Pittman Jr.朱錫鋒.固體酸催化烯烴改性Today,1996,29(1-4)生物油酚類(lèi)化合物研究叮高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報,2010,(31)7.[18 asmaa,A, Kuoppala, E, Ardiyanti,A, Venderbosch,[24孫銳姚娜欒積毅,吳少華,生物質(zhì)快速熱解焦炭的比表面積和RH,; Heeres,H,J, Characterization of hydrotreated fast孔隙結構C,.中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì )第四屆青年學(xué)會(huì )會(huì )議,2009,1pyrolysis liquids[J]. Energy and Fuels, 2010, 24(9)[25]Shadkami, Farzad, Helleur, Robert. Recent applications in[19梁偉,王鐵軍張琦汪璐徐董吳創(chuàng )之生物質(zhì)快速熱解油水相 analytical thermochemolysis(J] Journal of Analytical and溶液超聲乳化特性J燃料化學(xué)學(xué)報,2009,37(6)Applied Pyrolysis, 2010, 89(1)[20 Sukhbaatar, Badamkhand Steele, Philip H. Kim, Moon [26]*卻肚所二級固定床催化熱解制G. Use of lignin separated from bio-oil in oriented 4t中國煤化工CNMHG