绿色化学课程论文-副本

1、存档日期： 存档编号: 北京化工大学本科生课程论文 课程名称：绿色化学导论课程代号：CHM40100T任课教师：完成日期：年月日专 业：化学工程与工艺学 号：姓 名：班 级 成 绩：目录一 摘要二 引言三 生物质能的概念四 生物质能的特点五 生物质能的分类六 生物质能的利用方法七 生物质的热解液化技术八 生物质与绿色化学九 我国生物质资源利用现状十 参考资料及文献9生物质能源一 摘要: 众所周知如今能源问题十分突出,因此各个国家都在积极寻找能够代替传统化石能源的新能源,在这样的大背景下生物质能源得到了足够的重视,生物质能作为一种能够进行物质生产的可再生能源对于缓解能源危机,保护国家安全等都有着

2、极其重要的意义。本文从生物质的概念出发介绍了生物质的潜力，利用现状，利用技术，以及我国的生物质利用现状。关键词：生物质能 能源 生物质热解 利用 二 引言: 作为绿色化学的结课论文，正好这学期选修了生物质转化工程这门课，因此我选择了生物质能源作为结课论文。本文介绍了了生物质的概念着重介绍了生物质的热解技术，采用图表与数据的结合介绍生物质的构成及利用技术等。 三 生物质能的概念 生物质能是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动植物能再生的物质。生物质能是直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和储藏在生物质体内的能源。包括植物动物和微生物。比如：农作物，农作物废弃物，以及以植

3、物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物等。或者指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料等。生物质能课转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源，可再生，低污染，分布广泛，可实现能源的永续利用。补充 表 植物对太阳能的固定生 态 系 统面  积（×108m2）年  产  量（×108t）（t/m2）陆地热带雨林温带树林寒带及疏林草  原干旱半干旱地区耕  地沼泽湖泊合   计24.512.020.532.042.

4、014.04.0149.0494.0149.0156.0200.022.791.0148.01260.720.1612.427.616.250.546.5037.008.46海洋外  洋大陆架其  它合  计322.026.62.4361.0411.090.039.0540.01.283.3816.251.50全球合计510.01800.73.53四 生物质能的特点1） 可再生性 生物质能从太阳能转化而来，通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能，储存在生物质内部的能量，与风能、太阳能等同属可再生能源，可实现能源的永续利用。2） 低污染性 生物质的硫含量、碳含量低、

5、燃烧过程中生成的sox，Nox较少;清洁、低碳。生物质能源中的有害物质含量很低，属于清洁能源。同时，生物质能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物质能源的使用过程又生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循环排放过程，能够有效减少人类二氧化碳的净排放量，降低温室效应。3) 广泛分布性 生物质能源的来源很广，可以来源于动植物体，农作物及其废弃物，树木及木质纤维素等，随着农林业的发展，生物质资源还会越来越多。根据世界自然基金会的预计，全球生物质能源潜在可利用量达350EJ/年（约合82.12 亿吨标准油，相当于2009年全球能源消耗量的73%）。根据我国可再生能源中长期发展规划

6、统计，目前我国生物质资源可转换为能源的潜力约5 亿吨标准煤，今后随着造林面积的扩大和经济社会的发展，我国生物质资源转换为能源的潜力可达10 亿吨标准煤。在传统能源日渐枯竭的背景下，生物质能源是理想的替代能源，被誉为继煤炭、石油、天然气之外的“第四大”能源五 生物质能的分类¡ 按原料来划分，主要包括如下几类： l 木质类：木块、木屑、树皮、树根等； l 农业废弃物：秸秆、果核、玉米芯等； l 水生植物：藻类、水葫芦等； l 油料作物：棉籽、麻籽、乌柏、油桐等； l 加工废弃物：食品加工厂、屠宰场、纸厂排放的废渣、废液以及城市垃圾等； l 粪便：人及牲畜的粪便 ¡ 根据能否大规

7、模的代替化石能源，分为传统生物质和现代生物质。 ¡ 传统生物质包括：家庭使用的薪柴和木炭、稻草，也包括稻壳、其他的植物性废弃物、动物的粪便。 ¡ 现代生物质指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物质。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物质。补充： 表 不同生物质化学成分/%六 生物质能的利用方法现代生物质能源转化技术主要分为物理转化、热化学转化和生物化学转化三种，其相应的开发技术分别为：生物质的固化成型；生物质的气化、热解、液化以及生物质直接燃烧；生物质厌氧发酵和制取乙醇。生物质能源转化技术旨在改变传统的生物质开发利用方式，把生物质转化成

8、为使用便利、清洁环保的高品位能源产品。下面用一个图表来说明：下面着重介绍一种方法：七 生物质的热解液化技术 1 生物质热解的概念生物质热解是指利用热能切断大分子量的有机物、碳氢化合物，使生物质转变为含碳数少的低分子量可燃气体、液体及固体的过程。热解既可以作为一个独立的过程，也可以是燃烧、气化、液化等过程的一个中间环节。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。2 生物质热解液化技术的流程*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

9、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。*热裂解反应器 反应器是热解的主要装置，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。*焦炭和灰的分离 在生物质热解制油工艺中，一些细小

10、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置（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。*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置都不能很有效的收集。这是因为裂解气

11、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。3 三种热解方法根据热解温度、加热速率、固体停留时间及物料颗粒度等可以把生物质热解分成慢速热解、快速热解以及瞬时热解。三种热解方法的主要参数 热解类型慢速热解快速热解瞬时热解热解温度（）30070060010008001000加热速率（/s）0.11102001000固体停留时间

12、（s）60060000.550.5物料颗粒度（mm）5501粉末状八 生物质与绿色化学从上面的介绍中我们可以看见生物质比传统化石燃料更加清洁，更环保，符合绿色化学的概念，生物质能不但比传统化石燃料绿色环保，而且是一种土生土长的可再生廉价能源，很少或完全不需要从国外进口为其提供原料，可获得性要远远高于化石燃料。通过生物质转化技术改变生物质原料的形态，可以将生物质加工转化成固体、液体、气体燃料便于贮存和运输，使其能够在商品能源经济中发要的作用。 因此，生物质能是一种理想的可再生绿色能源，大力开发高效的生物质转化技术，不但可以满足世界各国日益增长的能源需求，而且可以减轻使用矿物燃料所造成的环境污染，

13、获得巨大的社会和经济合效益，有利于实施可持续发展战略。九 我国生物质资源利用现状 我国的生物质资源丰富、种类繁多、数量巨大，较常见的有秸秆，稻壳，薪材，锯沫，甘蔗渣，生活垃圾等。据统计，我国农作物秸秆可收集量每年约4.5亿吨，折合标准煤1.8亿吨；稻壳5000万吨 ，折合标准煤2000万吨；林业加工过程中产生的木质废弃物约2400万M3；折合标准煤150万吨；各种天然薪材的合理提供量为1.4亿吨。我国目前的大多数生物质资源都被浪费了，通常是通过直接燃烧的方式或者还没有很好的收集利用。十 参考资料及文献1 何艳峰，方云明；生物质课程课件；北京化工大学，2015。2中华人民共和国国家统计局，中国统计年