关于生物质能源的文章

1、几篇生物质能源的文章可能论坛已有，我没有搜索小议生物质热解液化技术1引言能源是社会经济发展和人类赖以生存的基础，当前社会的主要能源是化石能源，属不可再生资源，同时，化石能源迅速消耗造成生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致全球气候变化，人类社会的可持续发展已经受到严重威胁。从能源发展和环境保护角度来看，寻找一种新型可再生的清洁能源已迫在眉睫1.生物质能是以化学能形式储存的太阳能，具有分布广泛、可再生无污染等特点，其高效转换和清洁利用受到广泛的重视。但是从自然界直接获得的生物质能量密度低，直接利用有很多缺点，如：燃烧效率低，因此要寻求更为有效的方式来利用。生物质的利用技术主要包括生物转化技术和

2、热化学转化技术，热化学转化包括直接燃烧、气化和热解液化技术，其中热解液化技术将生物质转化成液体生物油加以利用，是开发利用生物质能有效途径之一。该技术所得油品基本上不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料，生产过程在常压中温下进行，工艺简单，装置容易小型化，液体产品便于运输和存储。因此，在生物质转化的高新技术中，生物质热解液化技术受到广泛重视2-6.生物质热解液化技术概述生物质热解指生物质在隔绝氧气或有少量氧气的条件下，采用高加热速率（102104C/s）、短产物停留时间（0.23s）及适中的裂解温度（350650C）,使生物质中的有机高聚物分子迅速断裂为短链分子，最终生成木炭、生物油和不可冷凝气体

3、的过程。一般，低温低速热解产物以木炭为主；高温快速热解产物以不可冷凝的燃气为主；中温闪速热解产物中生物油含量较高，热解温度在350650C,生物油为棕黑色黏性液体,热值达2022MJ/kg，产率可达到60%80%.为了最大限度获得液体产品，应控制反应条件，使焦炭和产物气降至最低限度7，8.生物质快速热解技术将低品位的生物质（热值的大约1215MJ/kg）转化成易储存、易运输、能量密度高的燃料油。该技术具有明显的优点：热解产物为燃气、生物油、焦油或半焦，可以根据不同的需要加以利用；同时简化污染控制。生物质在无氧的或缺氧的条件下热解时,NOx、SOx等污染物排放少,而且热解烟气中灰量小；生物质中的

4、硫、重金属等有害成分大部分被固定在焦炭中，可以从中回收金属，进一步减少环境污染；热解可以处理不适于焚烧的生物质,如有毒有害医疗垃圾等9-11.生物质热解液化工艺3.1生物质热解液化工艺流程生物质热解液化工艺流程包括物料的干燥、粉碎、热裂解、产物焦炭和灰分的分离、气态生物油的冷却和生物油的收集12.为了减少裂解原料中水分被带到生物油中，需要对原料进行干燥，一般要求物料的含水量在10%以下。为了达到很高的升温速率，要求进料颗粒小于一定的尺寸，但是不同的反应器对生物质尺寸的要求也不同，如旋转锥反应器所需粒径小于200ixm,流化床要小于2mm.热裂解技术要求反应器具有很高的加热速率、热传递速率、严格

5、控制的温度以及热裂解挥发分的快速冷却，只有满足这种要求，才能使生物油的产量达到最大。生物质产生的灰分都留在产物焦炭中，焦炭会在二次反应中起催化作用，并且在液体生物油中产生不稳定因素，必须予以分离。挥发分由产生到冷凝阶段的时间和温度对液体产物的产量和组成有很大影响，停留时间越长，二次反应的可能性越大，为了保证足够大的生物油产率，需要迅速冷凝挥发产物。此外，热解反应工艺的设计除需要保证反应工艺的严格控制外，还应在生物油收集过程中避免由于生物油中重组分的冷凝造成堵塞13-15.3.2几种主要反应器生物质快速热解液化的各种工艺技术中，反应器都是工艺过程的核心，反应器的类型及其加热方式的选择在很大程度上

6、决定了产物的最终分布，所以反应器类型的选择和加热方式的选择是各种技术路线的关键。目前国内外达到工业示范规模的生物质快速热解液化反应器主要有流化床反应器、循环流化床反应器、烧蚀反应器、旋转锥反应器、引流床反应器和真空移动床反应器等。1、流化床反应器流化床反应器是利用反应器底部的常规沸腾床物料燃烧获得的热量加热砂子，加热的砂子随着高温气体进入反应器与生物质混合并传递热量给生物质，生物质获得热量后发生热裂解反应，小规模加工中可以采用预热载气的方法。Dynamotive和Wellman公司就是采用燃烧天然气来加热载体砂子的方法来供热，并进行了大规模的中试生产16.流化床反应器设备小巧，具有较高的传热速

7、率和一致的床层温度，气相停留时间短，防止热解蒸汽的二次裂解，有利于提高生物油的产量。Garcia-PerezM等17研究了在流化床反应器中澳洲小桉树的热解情况，结果表明温度在470475C时可以得到最大产率的生物油，进料颗粒的大小会影响生物油的含水量。BoatengA.A.等18研究了紫花苜蓿秸秆在流化床反应器中快速热解过程，得到的生物油含氧量较低，具有更高的燃烧值。2、循环流化床反应器循环流化床反应器同流化床反应器一样，同样具有高的传热速率和短暂的生物质停留时间，是生物质快速热解液化反应器的另一个理想选择。早在20世纪80年代，流化床反应器的技术就已经开始开发，选择最佳的反应条件，从而最大限

8、度的利用生物质。加拿大国际能源转换有限公司（RTI）建立的以多种生物质为原料的流化床热解技术示范工程，如今Ensyn和GRES公司已经广泛应用循环流化床反应器在生物质热解反应中生产生物油19.VeldenM.V.等20模拟了循环流化床反应器的快速热解过程，结果表明最佳的反应温度为500510C，生物油的产率可以达到6070%.3、烧蚀反应器烧蚀反应器是快速热解技术深入方法之一，很多开拓工作均由NREL公司和NancyCNRS公司完成。烧蚀反应器通过外界提供高压，生物质颗粒以相对于反应器较高的速度（1.2m/s）移动并热解，反应器表面温度低于600C，生物质是由叶片压入到金属表面。此反应器不受物

9、料颗粒的大小和传热速率的影响，但受加热速率的制约。Aston大学21对该技术进行了进一步的优化改进，使其可以应用在更大规模的生产中。JohnsonD.A.等22在此基础上发展了第二代烧蚀床反应器，进行了规模化生产，得到的生物油产率为70%,焦炭和气体的产率均为15%.4、旋转锥反应器旋转锥反应器是由荷兰Twente大学发明，BTG公司发展的一个新研制的反应器。该反应器与循环流动床反应器相似，差别就是旋转锥反应器采用离心力来移动生物质。生物质颗粒与过量的惰性热载体一道喂入反应器转锥的底部，当生物质颗粒和热载体构成的混合物沿着炽热的锥壁螺旋向上传送时，生物质与热载体充分混合并快速热解，而生成的焦炭

10、和砂子被送入燃烧器中进行燃烧，从而使载体砂子得到一定预热。LedeJ.等23研究在627710C的温度条件下旋转锥反应器对不同原料的生物油产率，最佳的生物油产率为74%,焦炭和不凝气的产率分别为10%和16%.刘荣厚24以木屑为原料，利用从荷兰引进的旋转锥反应器闪速热裂解装置进行了热裂解试验，对热裂解产物的组成及反应的物质平衡进行了分析。结果表明，生物油成分复杂，低热值为16.595MJ/kg，在反应器温度为600C，木屑喂入率为26.42kg/h时，生物油、不可冷凝气体及木炭的得率分别53.37%、21.45%和25.16%.李滨25自主研制出了ZKR-200A型转锥式生物质闪速热解液化制油

11、新装置，对4种生物质进行热解液化实验，生物质的加工能力183.7kg/h，生物燃油的得率可达到75.30%,生物质能量转化率可达到75.71%,所得生物油呈深棕色用燃烧器进行喷燃，效果良好，可用作燃油锅炉燃料。3.3几种新型热解工艺目前，为了提高生物质热转化率和生物油的收率，研究者开发了几种新型热解工艺，包括催化热解、生物质与煤共热解液化、微波生物质热解、热等离子体生物质热解等。对工艺进行实验研究，寻求最佳的工艺参数，提高生物油产量，国内外对此研究较多。3.3.1生物质催化热解催化裂解一般是在循环流化床反应器或固定床反应器的基础上结合一个催化反应器，在催化剂的作用下，生物质快速热解形成的高温蒸

12、气，冷凝后形成生物油、不可凝气体和固体焦炭。催化剂能够降低生物质快速热解的活化能，增加生物质分子快速热解过程中的断裂部位，使裂解的温度降低，降低了焦炭形成的几率，增加了生物油的产率。选择合理的催化剂有利于提高生物油的产率，降低反应的能耗，是催化裂解反应的重点和关键。催化剂种类繁多，如碱金属盐、镍基盐、沸石分子筛催化剂)等，沸石分子筛应用较广，但极容易结焦，目前已开发出不少催化剂(如H-ZSM-5、ReUSY等)来降低它的结焦率，提高生物油的产率26.陈明强等27考察了八种无机添加剂对微波热解松木木屑产品的影响，实验表明，在以N2做载气，反应温度为480C时,八种无机添加剂都明显减少了气体产量,

13、液体产量变化不大。H3PO4等五种催化剂降低CH4和C02的产量，增加氢气产量，碱性钠盐使氢气产量增加最为明显，四种钠盐都使液体产品中乙缩醛的含量增加oH3PO4和Fe2(SO4)3催化液体产物中主要的有机成分是咲喃和4-甲基-2-甲氧基咲喃。AdisakPattiya等以大大减少含氧的木质素衍生物，ZSM-5、Criterion-534和Al-MSU-F催化剂增加了芳香化合物和酚类化合物，ZSM-5和Al-MSU-F分子筛明显增加甲酸和乙酸的含量。生物质与煤共热解液化生物质与煤共热解液化是利用生物质中富氢将氢传递给煤分子使煤得到液化，生物质的物理和化学性质发生了很大变化，研究表明煤与生物质类

14、废弃物共液化对液体产品收率和产品性质具有积极影响。白鲁刚等29进行了煤与生物质加氢共热解液化试验，选硫铁化物为该反应的催化剂，可有效降低共液化反应的苛刻度，在300400C能明显提咼生物质转化率和油品产率，油品产率最高可增加18%,确定合适工艺条件为：反应温度350C，时间20min,初始冷氢压3.40MPa.陈吟颖30运用固定床反应器共热解不同比例生物质混合物与煤的试验表明，共热解产物产率、气体组分和热值明显不同于生物质、煤单独热解时的线性加权平均值，不同比例生物质混合物与不同煤共热解过程中相互作用明显。随着生物质掺混比例增大，半焦产率提咼幅度明显，当生物质掺混比例为20%与褐煤共热解时，半

15、焦产率为生物质单独热解的2.1倍，焦油产率相应降低；共热解气体热值增加，与褐煤共热解时，得到的共热解气热值基本接近褐煤单独热解气的热值，咼于生物质单独热解气的热值。微波生物质热解生物质的微波裂解就是利用微波辐射在无氧或缺氧条件下切断生物质大分子中的化学键，使之转变为较小分子物质，然后快速冷却分别得到气、液、固三种不同状态的混合物，整个过程是复杂的化学过程，包含分子键断裂、异构化和小分子的聚合等反应。2001年，MasakatsuMiura31等研究了纤维素材料的微波裂解，得出焦油的主要成分是左旋葡聚糖，且纤维素含量越咼的生物质原料产生的左旋葡聚糖越多。MasakatsuMiura等32研究了木

16、块的微波裂解，所制备的焦炭有很大的比表面积(约450m2/g)，并通过焦油和焦炭的分析探讨了微波裂解的特性。在微波热解生物质的研究中，催化剂可以提咼对产物的选择性，万益琴等33研究了在微波热解玉米秸秆和山杨木过程中几种无机催化剂对产物选择性的影响。在微波热解之前，催化剂与生物质混合均匀。与传统加热一样，生成生物油、气体和炭三类物质，KAc、Al2O3、MgCl2和H3BO3四种无机物可以显著提高生物油的产量从而抑制了气体和焦炭的产生，同时，催化剂还会吸收微波，作为微波的热点，从而加速反应的进行，因此，微波加热与催化剂同时使用，可以相互促进提高产物选择性和加快反应进行。商辉34利用微波热裂解的方

17、法将木屑转化为生物油，研究发现单模谐振腔比多模谐振腔更有助于生物质的快速热解；孔隙中的水分是微波热解生物质的主要因素，可以提高加热速率；生物质热解在微波加热与传统加热下的最大差别在于前者是由里及外的加热，有利于可以减少二次反应的发生，提高生物油的收率和质量，固体产物炭的性质也得到了改善。3.3.4热等离子体生物质热解等离子体加热具有温度调节容易、射流速率可调的优点，特别适用深入研究生物质快速热解液化的技术参数，许多研究者采用等离子体加热手段研究生物质热解液化技术。易维明等35利用等离子体射流技术进行快速热解液化玉米桔粉的初步试验，在出口温度为400430C时得到生物油质量占入料的50%,同时，

18、对生物油进行了色质联用分析，证明成分中以乙酸最多，绝对含量25.994%.李志和等36设计了一种以等离子体为主加热热源，同时配合热电阻丝保温的新型流化床反应器。对玉米秸秆粉末的热解实验表明，生物油产率随喂料速率增大而增大，随温度升咼先增大后减小，在477C左右液体产率最咼。姚福生等37利用等离子体加热生物质快速热解玉米秸秆，研究表明在合理的颗粒度、供料量、热解温度的情况下，玉米秸秆液化生物油的收率达到50%左右。在实验室研究基础上，开发了生物质快速热解液化工业示范装置，目前的处理能力为30kg/h.中国毕业论文网专业提供代写毕业论文服务，并提供大量论文提纲，如有业务需求请咨询网站客服人员生物质

19、热解液化动力学研究生物质热解动力学主要研究热解反应过程中反应温度、升温速率、反应时间、反应压力等参数与物料转化率之间的关系，直接关系到生物质热化学利用，通过动力学分析可深入地了解反应的过程或机理，预测反应速率，以及反应进行的难易程度。温度是一个很重要的影响因素，它对产物组分含量、产率和热解气热值等都有很大的影响。升温速率一般对热解有正反两方面的影响，升温速率增加，物料颗粒达到热解所需温度的响应时间变短，有利于热解；但同时颗粒内外的温差变大，由于传热滞后效应会影响内部热解的进行。固相反应时间越短，热解的固态产物所占的比例就越小，气相停留时间影响液态产物发生二次裂解反应。除以上几个主要的影响因素外

20、，在热解过程中，反应压力、生物质种类、分子结构、粒径、含水量及形状等因素也等对热解反应过程和产品的产量都有一定的影响37.早期进行生物质快速热解动力学计算时，一般都采用一步反应模型来描述热解过程，认为生物质热裂解主要生成炭和挥发分两种产物，并且生物质的挥发分析规律满足Arrhenius反应方程。随着研究的深入，为了更准确的描述生物质的热解挥发特性以满足研究的需要，在一步反应模型的基础上提出其它反应模型。S.S.Aives等38利用多级等温热重法研究木质生物质的热解动力学，分别对三种生物质进行试验，对各组分进行分析，得出木质生物质热解活化能在52-318KJ/mol.ManonVandeVeld

21、en10等运用TGA和DSA研究方法确定热解反应动力学参数，对于大对数生物质而言，一级反应速率常数大于0.5s-1,反应热在207434kJ/kg.J.J.M.?rf?o等39对木质生物质的热解动力学研究表明，纤维素和半纤维素的热解过程中有两个温区，在低温区时，纤维素分解为一级反应，活化能为(2017)kJ/mol,指前因子为(6.832.42)X1016min-1,在此温度下，Global模型不能描述木质素和半纤维素的分解过程。与国外研究相比，国内在闪速热解机理研究较少，杜海清40选用四种木质类生物质为实验原料，采用热失重分析法，对其进行了系统的研究，实验表明，几种生物质的热解反应为一级反应

22、，四种样品的峰值温度均随升温速率的增大而升高，活化能E和指前因子A随着升温速率的增大而增大；升温速率加倍时，最大失重速率随之加倍。催化剂的加入影响了热解反应历程，催化剂含量从0到10%增加，活化能呈现出递减的趋势，活化能降低的幅度为3.87kJ/mol.ChangboLu等41运用C-R方法分析热解动力学参数，证明热解非简单的一级反应而是多步反应，可以用Friedman自由扩散模型表征初始反应，生物质催化裂解的非线性衰减表明整个过程的反应机理可以用三个连续方程表示，即：一维扩散反应，一级表面反应和二维扩散反应，利用该反应机理，可以确定动力学参数和反应方程。李志合42以等离子体为热源，利用层流炉

23、热解试验台对稻壳等生物质进行了闪速热解挥发试验，得到了不同加热温度和挥发时间下的热解挥发百分比数据，根据试验数据计算出了Arrhenius一级反应动力学模型的表观频率因子和表观活化能参数的值。研究发现，在闪速加热条件下，同一种生物质的热解动力学参数不随工况发生变化，不同生物质的表观频率因子和表观活化能不同，试验数据与模型具有很好的吻合性。目前，在生物质热解动力学反应方面仍没有公认的理论。虽然研究者们根据自己的实验结果和推算，建立了各种热解反应动力学模型，但这些模型在来源和形式上差别很大，而且大部分模型都是在热重仪慢速热解的实验基础上提出的，是否对生物质在快速加热条件下的热裂解有效需要进一步的验

24、证。因此，今后对模型的实验验证、理论分析和新实验手段的开发等仍需进行大量的研究。生物油特性和升级与石油生产的液体燃料油相比，生物质热解油含氧较高，化学组成也更加复杂。生物油主要含有水分、酸、糖类等物质，由于快速热解不完全，还有一些木质素残留。因此，生物油非常不稳定，不能使用蒸馏等常规方法分离。5.1生物油特性生物油主要由酚类、酯类、酮类、醛类、呋喃类、酸类、醇类等组成，含氧量一般高达35%60%,主要是由所采用的生物质原料中的氧含量决定的，从而导致生物油热值低。生物油中水分占15%30%,高的含水量降低了生物油的黏度，增强了流动性，也降低了生物油的热值。生物油的腐蚀性主要是由于生物油中含有大量

25、的甲酸、乙酸、丙酸等有机酸，因而pH值一般在2.54.生物油的热值主要取决于C/H比，C/H比越高热值越高，生物油的热值一般为1418kJ/kg,不足柴油热值（约为46kJ/kg）的一半。生物油是非热力学平衡条件下的热裂解产物，其成分中含有大量的不饱和键。生物油的含氧量高、含水量大、酸性强、热值低、热稳定性差等特性限制了生物油的应用，因此生物油的改性升级显得尤为重要43,44.5.2生物油精制升级生物质液体燃料可在一定程度上替代石油，生物原油可直接用作各种工业燃油锅炉的燃料；也可通过对现有内燃机供油系统进行简单改装，直接作为各种内燃机、引擎的燃料，排放物均在可接受的范围内；此外，由于生物燃油中

26、含有许多常规化工合成路线难以得到的有价值成分，它还是用途广泛的化工原料和精细日化原料。对生物原油进行品位升级处理，可获得高质量生物汽油和生物柴油，成为石化汽油、柴油的替代品。目前的生物油精制改性方法主要有物理方法和化学方法。物理方法主要包括热过滤法、添加溶剂、乳化、添加分子筛等。物理方法能够以较低成本在一定程度上改善生物油的理化特性，但处理后的生物油在理化性质上与石化汽油或柴油仍有很大差距。要使生物油得到大规模的应用，必须运用化学方法对其进行更深一层次的改性和升级，降低生物油中的氧含量，将生物油中易变质和影响生物油性质的组分转化为性质稳定的组分。生物油化学方法精制主要有催化加氢、催化裂解和水蒸

27、汽重整。催化加氢是指在一定压力和有氢气及供氢溶剂存在下在催化剂上进行加氢处理，将生物油中的氧以CO2和H2O的形式除去，生物油的催化加氢一般使用分子筛负载贵金属（CO、MO等）的商业催化剂40.Brammer等44对这些国家生物油的价格和行能与化石燃料进行对比，从而证明了在部分地区生物油具有广阔的市场前景，其中以意大利、荷兰、丹麦的市场利用率最高。其中供热应用最多，热能方向应用次之，在电力方向应用最少，因此应该提高生物油的质量，降低生产成本，以增加市场竞争力。6结论随着化石燃料的日益枯竭，生物质的开发与利用已成为世界各国的共识，快速热解处理生物质可以得到液体燃料生物油，取代传统能源直接应用。虽

28、然当今生物质快速热解液化技术已经取得了较大的进展，但是仍然存在一定的不足，今后研究主要集中在以下方面：寻求更合适的原料，降低原料成本，同时提高生物质燃料的产率；开发更经济高效的转化技术和设备；反应机理及其数学模型的研究；改善生物油的使用性能；建立一个针对于不同用途的生物油品质的评定标准。总体看来，虽然目前生物油作为燃料应用的还存在着技术和经济性上的限制，但是受环境保护等因素的驱使，以生物质为原料的生物油经过改性处理后代替化石燃料将会有良好的发展趋势和应用前景。生物质能作为可再生的洁净能源其开发利用已势在必行，无论从废弃资源回收或者是能源结构转换，还是从环境的改善和保护等方面都具有重大的意义。生

29、物质直接液化制燃料油的现状和进展能源问题在世界经济中具有战略意义。据预测，地球上可利用的石油将在今后几十年内耗竭，从长远看液体燃料短缺仍将是困扰人类发展的大问题。在此背景下，生物质能作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。由生物质转化而来的燃料比较干净，有利于环境保护。同时使用这类燃料也有助于减少温室气体的排放。实际上这也是很多发达国家开发生物质能的主要动力。生物质能是通过光合作用以生物形态储存的太阳能，可作为能源利用的生物质包括林产品下脚料，薪柴，农作物秸秆及城市垃圾中的生物质废弃物等。目前生物质的直接燃烧已不能满足人们对能量的需求，由生物质直接液化制取燃料油将是下世纪有发展潜

30、力的技术，它主要包括生物质的裂解和高压液化两类。此外还可将生物质气化后再由气体产品生产液体燃料，也可将生物质水解后发酵制燃料酒精，但本文对这类间接液化将不作讨论。1.生物质裂解制燃料油裂解是在无氧或缺氧条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变为低分子物质的过程。裂解中生物质中的碳氢化合物都可转化为能源形式。和焚烧相比，热解温度相对较低，处理装置较小，便于造在原料产地附近。生物废弃物的热解是复杂的化学过程，包含分子键断裂，异构化和小分子的聚合等反应。通过控制反应条件（主要是加热速率，反应气氛，最终温度和反应时间），可得不同的产物分布。据试验，中等温度600600C）下的快速裂解有利与

31、生产液体产品，其收率可达80。裂解中产生的少量中热值气体可用作系统内部的热源，气体中氮氧化合物的浓度很低，无污染问题。国际上近来很重视这类技术，除了从能源利用考虑外，还因生物油含有较多的醇类化合物，作汽车用油时不必为提高辛烷值而外加添加剂。其油品基本上不含硫，氮和金属成分，可看作绿色燃料，对环境影响小。1.1裂解工艺国外已发展了多种生物质裂解技术，以达到最大限度地增加液体产品收率的目的。如快速裂解，快速加氢裂解，真空裂解，低温裂解，部分燃烧裂解等。但一般认为，在常压下的快速裂解仍是生产液体燃料最经济的方法。快速裂解指反应时间仅几秒钟或更少的情况，一般在常压下进行，而快速加氢裂解压力可达20MP

32、a。短的停留时间要求反应器有极高的加热速率，如在专门设计的混合器里，通过载热粒子和生物质原料的接触，可使加热速率达到10，000C/h。两个常用的设计是气流床反应器和流化床反应器。气流床裂解反应器由美国佐治亚技术研究院开发。0.300.42mm的木屑被燃烧后的烟道气挟带进入一直管，裂解所需热量由载流气（即烟道气）提供。由于载流气温度太高会增加气体产率，故将其进口温度控制为745C，同时采用较大的载流气用量（其和生物质的重量比约为8：1）。反应器直径15cm,高4.4m,停留时间1-2s。这是一种折中的处理，因要使有一定尺度的粒子裂解完全需让其有足够的停留时间；而对裂解蒸汽来说，过长的停留时间又

33、会发生二次反应，降低液体产品的收率。实验中所得有机冷凝物的收率（不含水）为58，焦炭产率为12。总的液体产品中有一半是水，它包括燃烧时进入烟道气的水，裂解中生成的水和原料中固有的水。流化床裂解可用加拿大Waterloo大学的工艺为代表。反应器为圆柱形，内以细砂粒为流化介质，裂解所需热量通过预热流化气提供。流化气和把生物质原料挟带进入床层的载流气都由裂解中的气相产物承担。固体生物质进料流率1.5-3kg/h，裂解中生成的低密度炭粉被流化气带出床层，在旋风分离器内分离。气体产物经二级冷凝，第一级得沥青类产品，第二级得轻油。没有冷凝的气体一部分流出系统，另一部分循环回反应器作流化气和载流气。国内华东

34、理工大学也曾在流化床内进行了生物质的裂解研究，发现用该反应器在很短时间内即可达到高的生物质转化率。为了解决裂解时原料粒子和产物蒸汽对停留时间要求的矛盾，美国太阳能研究学会开发了专用于生物质快速裂解的蜗旋反应器。在该反应器内进料粒子在圆柱型的加热壁面上沿螺旋线滑行，粒子和壁面间的滑动接触产生了极大的传热速率。已被部分裂解的粒子沿切线方向离开反应器，它们和新进料粒子混合后返回到载流气的进口喷嘴处，开始了又一轮循环。所用载流气为氮气，其和进料生物质的质量比为1-1.5。典型的2mm大小的粒子在完全裂解前有12s的停留时间，在此时间内它要循环约30次。这种循环使粒子的停留时间和蒸汽的停留时间无关，从而

35、使该反应器的操作受进料粒子大小的影响很小。国外对生物质裂解工艺已进行了较大规模的研究。Interchem建造的蜗旋反应器的进料流量可达1350kg/h，意大利替代能源研究院开发的部分燃烧裂解装置的最大进料流量为500kg/h，德国Tubingen大学开发主要用于城市垃圾处理的低温裂解装置的进料流量为2t/h。其它类型的裂解反应器也在开发中，如最近荷兰Twente大学开发的旋转锥式（Rotatingcone）反应器。它不需载流气，从而大大减少了装置的容积，但其设计和加工的难度也大。1.2裂解油精制生物质快速裂解的液体产物可用作锅炉燃料，但不能用作发动机燃料。因其有高的含水量（1530）和含氧量（

36、4050），低的氢碳比，故热值较低。且因不饱和物（如醛）的存在使其稳定性差不易贮存，在受热时也易分解结焦。近年来国际上对于生物质裂解油精制的研究很多，已提出了许多可能的处理方法，包括催化加氢，热加氢，催化裂解，两段精制处理等。催化加氢常在固定床反应器中进行，采用CoMo/A12O3或NiMo/A12O3催化剂，反应时加入H2或CO,反应压力在10-20MPa。如加拿大Waterloo大学在一连续非等温固定床反应器内进行了裂解油精制研究，其原料来自前述裂解过程，使用了经硫化的CoMo催化剂。据报道轻有机液体产品的收率为61-64%，氧含量为0.5%，芳香烃含量达38%。也有用滴流床反应器进行催化

37、加氢的报道。但在不久前的报道中看，加氢法仍是不经济的，因其设备和处理成本高，而且操作中发生反应器堵塞，催化剂严重失活等问题。中试操作最多进行过100小时。催化裂解被认为是经济的替代方法，它把含氧原料转化为较轻的，可包含在汽油馏程中的烃类组分，多余的氧以H02,C02或CO的形式除去。虽然精制油得率比催化加氢低，但反应可在常压下进行，也不需用还原性气体。该反应可在固定床反应器内进行，也可在流化床反应器内进行，沸石催化剂HZSM5被广泛研究。如Chen等在一流化床反应器内用沸石催化剂进行了裂解油的催化裂解研究，在410C下的转化率达68%。但总的说催化裂解效果仍不够好，不但焦生成多，所得油质量也差

38、。用其他传统裂解催化剂也没有得到太好的效果。最近趋向于对生物质裂解油作两段精制处理，即加氢后再接催化裂解。前者起使原料稳定的作用，便于后续处理。如Samolada等提出的裂解油两步处理的工艺中，热加氢可在连续淤浆床反应器内进行，其内径为45mm,高4000mm,试验中无堵塞问题。而催化裂解在一改进的固定床反应器内进行。据称所的液体产品可进行正常精制。但这也仅是小试的结果。2.生物质的高压液化这里指的是在较高的压力和有溶剂存在条件下进行的液化，反应物的停留时间常需几十分钟。它始于本世纪60年代后期，当时美国匹兹堡能源研究中心的Appell等将生物质放入Na2CO3溶液，用CO加压至28MPa，在

39、350C下反应生成液化油。在此后的二十年多里，对生物质的直接液化已做了大量工作。和裂解相似，该工艺也可把生物质中的碳氢化合物都转化为能源形式。2.1液化工艺生物质的高压液化可借鉴煤液化的方法，与煤液化相比，生物质液化可在较温和的条件下进行。也可以把生物质的直接液化和它的水解工艺结合起来，用水解中生成的木质素残渣作液化原料。木质素的含氧量较低，能量密度较高（木质素的能量密度为27MJ/kg，而纤维素的能量密度为17MJ/kg），对液化有利。事实上已有的生物质液化研究中许多是以木质素为原料的。生物质的高压液化主要有两种途径，即氢/供氢溶剂/催化剂路线和CO/H2O/碱金属催化剂路线。前者如德国联邦

40、森林和林产品研究中心的一步法催化加氢液化技术。其试验在由3个1升的高压釜组成的系统内进行，它们分别被作为反应器、热分离器和冷却器，以此来模拟一个连续的液化过程。生物质粒子与催化剂和循环油混合。反应在20MPa氢压和380C下进行约15min。进入气相的液体产品在热分离气中快速蒸馏，塔底重油用作循环油。其余液体产物冷却到室温后得到一个沸程在60360C的油品，其中99%为正己烷可溶物，氧含量约12%。产物油所含能量相当于输入能（生物质和氢）的59。在日本国家污染和再生资源研究院研究了后一种液化路线。研究者利用间歇反应器进行了生物质在水中的液化，用He为载气，反应温度250400C，所用生物质原料

41、包括多种木屑和几种发酵残渣，加入的催化剂为碱金属的碳酸盐。当用发酵残渣在300C下液化时，油产率为50%，其中C5占5%（wt），热值约35MJ/kg。实验中发现随着反应温度上升和反应时间的延长，油产率下降，而产物能量密度上升。70年代末到80年代初美国能源部曾在生物质液化实验室进行了高压液化试验。该实验在21MPa下进行，停留时间20min,以Na2CO3为催化剂，木屑进料速率18kg/h。80年代后该实验移至亚里桑那大学进行，重点放在提高进料淤浆中生物质的含量。显然这将使反应器变得更小，操作更经济。为此开发了一种单螺旋挤压加料器，它有把含60%木屑的淤浆加入压力容器的能力。试验中反应压力5

42、.521MPa，温度375400C。40%的木屑和60%的循环油混合进入反应器，与过热蒸汽和CO混合后进行反应，过热蒸汽可立即把木屑加热到反应温度。木屑进料流率514kg/h，停留时间14h。蒸馏后所得液体产品的热值为37MJ/kg，含氧量710%，达到了很高的油产率。2.2液化油精制生物质直接液化所得的液体产品也存在精制问题。它也含有较大量的含氧化合物和酸性物质，其氧含量在1520%。这虽然少于生物质裂解中液体产物的氧含量，但把其直接作为炼制发动机燃料油的原料是有问题的生物质液化油的精制工艺类似于裂解油。常用的也是在CoMo/A12O3或NoMo/A12O3催化剂上的催化加氢和在沸石催化剂H

43、ZSM-5上的催化裂解。但其有关研究较裂解油的精制少，而且主要在小型装置中进行。2.3生物质和煤共液化近年来很多研究者致力于煤与废弃生物质共液化的研究。无论从技术方面还是经济方面看，共液化都优于二者单独液化。由于废弃生物质的供给较不稳定，与煤共液化易于维持稳定的原料供给。另一方面现有煤液化工艺所需反应条件苛刻，氢耗大，使其工业化困难。而一些研究表明，当煤与木质素共液化时，煤的液化温度可降低。而且不同研究者得到的实验结果都表明，与煤单独液化相比，煤与生物质共液化所得到的液化产品质量得到改善，液相产物中低分子量的戊烷可溶物有了增加。国内也有这方面的研究。最近华东理工大学分别进行了生物质（包括稻壳，

44、木屑和木屑的水解残渣）的单独液化和与生物质的共液化。结果表明生物质的加入确实促进了煤的裂解，减缓了液化条件。从而可在较温和的条件下得到高的转化率和油产率。该校研究者认为，因生物质的起始裂解温度较低，通过应用适当的催化剂和控制升温速率，使生物质的裂解和煤的裂解过程相匹配是有可能的。这样就可利用生物质中较高的氢碳比和其裂解产生的活化氢，达到减缓煤液化条件和所需氢耗的目的。目前煤与生物质共液化的工作尚处在起步阶段，生物质对煤的作用也未能完全了解。有人认为由于木质素中含有苯酚类基团，而使用含有苯酚类基团的溶剂进行液化时，煤的转化率有显著增加，故可能是由于这类基团使煤中的醚键断裂，或者由于氢键的作用增加

45、了煤碎片的溶解性。也有人认为木质素分解可能会生成聚醚，这些产物有助于煤中CC键的断裂。3.结论由生物质直接液化制取燃料油是有发展潜力的技术。常用的工艺为生物质裂解及生物质高压液化，由这两种方法制得的液体产品都需进一步精制。在常压下的快速裂解是生产液体燃料的经济方法。已发展了多种生物质裂解和裂解油精制的技术，以达到大量生产优质液体燃料的目的。煤与废弃生物质的共液化较有发展前途。无论从技术方面还是经济方面看，都优于二者单独液化。生物质发现技术及应用生物质和煤混合的国内外发展现状广义上能量转换时提高变化和行为（热量、运动等）的能力，生物质直接或间接来源于不久由光合作用产生的各种原料。生物质能是指与生物质有关的能源，生物质燃料是生物质能的载体，被认为是可再生能源。世界范围内对开发利用生物质能的兴趣不断增加，主要愿意在于：*利益，例如，减少对石油进口的依赖；创造就业机会-生物质燃料产生的岗位超过煤和石油的20倍；环境效益，包括温室气体减排、减少酸雨和改良土壤。迄今为止仍有大量潜在的生物质资源未被开发利用