生物質熱裂解有哪些方式

『壹』 生物質熱裂解的原理

根據反應溫度和加熱速度的不同，生物質熱解工藝可分為慢速、常規、快速或閃速集中。慢速裂解工藝具有幾千年的歷史，是一種以以生成木炭為目的的炭化過程，低溫和長期的慢速裂解可以得到30%的焦炭產量；低於600℃的中等溫度及中等反應速率（0.1～1℃/s）的常規熱裂解可製成相同比例的氣體、掩體和固體產品；快速熱裂解大致在10～200℃/s的升溫速率，小於5s的氣體停留時間；閃速熱裂解相比於快速熱裂解的反應條件更為嚴格，氣體停留時間通常小於1s，升溫速率要求大於103℃/s，並以102～103℃/s的冷卻速率對產物進行快速冷卻。
生物質快速熱解過程中，生物質原料在缺氧的條件下，被快速加熱到較高反應溫度，從而引發了大分子的分解，產生了小分子氣體和可凝性揮發分以及少量焦炭產物。可凝性揮發分被快速冷卻成可流動的液體，稱之為生物油或焦油。生物油為深棕色或深黑色，並具有刺激性的焦味。通過快速或閃速熱裂解方式製得的生物油具有下列共同的物理特徵：高密度（約1200Kg/m^3）；酸性（pH值為2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及較低的發熱量（14～18.5MJ/Kg）。

『貳』 什麼是熱裂解技術

生物質熱裂解（又稱熱解或裂解），通常是指在無氧或低氧環境下，生物質被加熱升溫引起分子分解產生焦炭、可冷凝液體和氣體產物的過程，是生物質能的一種重要利用形式。
原理

根據反應溫度和加熱速度的不同，生物質熱解工藝可分為慢速、常規、快速或閃速集中。慢速裂解工藝具有幾千年的歷史，是一種以以生成木炭為目的的炭化過程，低溫和長期的慢速裂解可以得到30%的焦炭產量；低於600℃的中等溫度及中等反應速率（0.1～1℃/s）的常規熱裂解可製成相同比例的氣體、掩體和固體產品；快速熱裂解大致在10～200℃/s的升溫速率，小於5s的氣體停留時間；閃速熱裂解相比於快速熱裂解的反應條件更為嚴格，氣體停留時間通常小於1s，升溫速率要求大於103℃/s，並以102～103℃/s的冷卻速率對產物進行快速冷卻。
生物質快速熱解過程中，生物質原料在缺氧的條件下，被快速加熱到較高反應溫度，從而引發了大分子的分解，產生了小分子氣體和可凝性揮發分以及少量焦炭產物。可凝性揮發分被快速冷卻成可流動的液體，稱之為生物油或焦油。生物油為深棕色或深黑色，並具有刺激性的焦味。通過快速或閃速熱裂解方式製得的生物油具有下列共同的物理特徵：高密度（約1200Kg/m^3）；酸性（pH值為2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及較低的發熱量（14～18.5MJ/Kg）。
應用
生物質熱裂解技術是世界上生物質能研究的前沿技術之一。該技術能以連續的工藝和工廠化的生產方式將以木屑等廢棄物為主的生物質轉化為高品質的易儲存、易運輸、能量密度高
且使用方便的代用液體燃料（生物油），其不僅可以直接用於現有鍋爐和燃氣透平等設備的燃燒，而且可通過進一步改進加工使液體燃料的品質接近於柴油或汽油等常規動力燃料的品質，此外還可以從中提取具有商業價值的化工產品。相比於常規的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分極其微小，可視為21世紀的綠色燃料。

『叄』 生物質在熱解過程中發生了什麼化學反應

影響生物質熱裂解過程的主要因素包括化學和物理兩大方面。
化學方面主要是一系列復雜的一次反應與二次化學反應；物理因素主要是反應過程中的傳熱、傳質以及原料物理特性等。
生物質熱裂解（又稱熱解或裂解），通常是指在無氧或低氧環境下，生物質被加熱升溫引起分子分解產生焦炭、可冷凝液體和氣體產物的過程，是生物質能的一種重要利用形式。

『肆』 什麼是生物質熱裂解

生物質熱裂解（又稱熱解或裂解），通常是指在無氧環境下，生物質被加熱升溫引起分子分解產生焦炭、可冷凝液體和氣體產物的過程，是生物質能的一種重要利用形式。

生物質熱裂解技術是目前世界上生物質能研究的前沿技術之一。該技術能以連續的工藝和工廠化的生產方式將以木屑等廢棄物為主的生物質轉化為高品質的易儲存、易運輸、能量密度高且使用方便的代用液體燃料（生物油），其不僅可以直接用於現有鍋爐和燃氣透平等設備的燃燒，而且可通過進一步改進加工使液體燃料的品質接近於柴油或汽油等常規動力燃料的品質，此外還可以從中提取具有商業價值的化工產品。相比於常規的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分極其微小，可視為21世紀的綠色燃料。

『伍』 農林廢物的熱解技術有哪些

在無氧或者缺氧的條件下，對固體廢物中的有機物進行加熱，使其發生不可逆的化學變化，主要是使高分子的化合物分解為低分子化合物的處理技術，稱為熱分解技術，簡稱熱解。熱解處理的主要產物包括氣體部分(如氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等)、液體部分(如甲醇、丙酮、醋酸、焦油、溶劑油、水溶液等)和固體部分(主要是炭黑)。不同於僅有熱能可以回收的焚燒處理，熱解技術可產生便於貯存運輸的燃氣、燃油等。適合於熱解技術應用的固體廢物主要包括廢塑料(含氯廢物除外)、廢橡膠、廢輪胎、廢油和油泥、有機污泥等。城市生活垃圾、農林廢棄物(如纖維素類物質)的熱解技術也在蓬勃發展之中 。
1. 生物質是植物光合作用直接或間接轉化的產物。生物質能是指利用生物質生產的能源。目前，作為能源的生物質主要是農林廢棄物、城市和工業有機廢棄物以及動物糞便等。本文所指的生物質具體指農林廢棄物，即農林作物收獲和加工過程中所產生的廢棄物質和垃圾，如秸稈(玉米稈、花生稈、棉花稈、高梁稈、豆類稈等)、糠皮、山茅草、灌木枝、枯樹葉、藤蔓、木屑、皮殼、刨花、鋸末等，以及食品加工業排出的殘渣，如餅粕、酒糟、甜菜渣、廢糖蜜、蔗渣、食品工業下腳料等。
我國每年產生的各種農林廢棄物有15億，其中農業廢物資源分布廣泛，僅農作物秸桿年產量就7億噸，可作為能源用途的秸桿約3．5億噸，摺合標准煤1．8億噸；薪炭林和林業及木材加工廢物的資源量約摺合3億噸標准煤，相當於我國石化能源消耗量的1／10還要多。另外，一些油料作物還是製取液體燃料的優質原料，如麻瘋樹、油菜籽、蓖麻、漆樹、黃連木和甜高粱等。預計到2020年，農林廢棄物約合11．65億噸標准煤，可開發量約合8．3億噸標准煤。另外，目前全國還有5700~公頃宜林地和荒沙荒地，l億公頃不適宜發展農業的邊際土地資源，發展林木生物質能源潛力巨大。

雖然目前新開發的生物質資源的綜合利用途徑相當多，並且有些途徑生物質資源利用率和經濟效益都很高，但消耗量小，不能從根本上解決農林廢棄物資源的處理和利用問題。生物質作為能源能夠最大量地回收利用農林廢棄物資源，其產物不但不存在銷路問題，還能替代傳統燃料，緩解日趨嚴重的能源危機，能夠產生良好的社會經濟效益和環境效益。

2生物質能轉化機理和技術途徑

生物質均由纖維素、半纖維素和木質素等高聚物組成，其基本液化反應分別如下：根據熱重分析，纖維素在325 K時，開始降解，隨著溫度升高，降解加劇，到623～643 K時，降解為低分子碎片。其降解過程如下：

而半纖維素結構上帶有支鏈，比纖維素更易降解，其降解機制與纖維素相似。木質素結構單元通過醚鍵和c—c鍵相聯，結構比纖維素、半纖維素要復雜得多，木質素的熱化學液化反應首先是烷基醚鍵的斷裂反應。木質素大分子在高溫、供氫溶劑存在下，通過自由基反應，首先斷裂成低分子碎片，其基本反應如下：

通過以上過程，形成小分子碎片，這些碎片進一步通過側鏈C—O鍵、C—C鍵及芳環C—O鍵斷裂形成低分子量化合物。以上是生物質降解為低分子的基本斷裂反應。

快速熱解是一個加熱速率極快，而滯留時間極短且快速冷卻的過程，是一個瞬間完成的過程。上述過程對生物質的降解仍然適用，然而時間極短，可近似等溫過程。從反應物與生成物來看有如下過程：

Larfldt J等進行大量研究後，根據反應動力學提出4種熱解模式：

模式2、3中炭的餾分通過計算預測，模式 l、4中有競爭反應，因而炭產量有變化。生產過程中，即使用最佳工藝參數，也不能生成單一產物，但通過調整參數可使反應盡可能向所需產物方向發展。如模式1中溫度在500℃左右時，極高的加熱速率、很短的滯留時間和快速冷卻，能提高其K2值，主要產物為焦油，故模式1更適合快速熱解。

目前生物質能的轉化技術主要有3種：(1)生物質經生物化學處理轉化為富含能量的燃料。如將生物質(農作物秸稈、糞便、有機廢水等)發酵製得沼氣，糖和澱粉原料發酵制酒精。我國在這方面的技術比較成熟，但在大規模處理生物質中將會受到生物質種類和生物技術的限制。(2)生物質經化學處理轉化為高價值的化工產品。如利用生物質中的半纖維素在酸性介質下加熱獲得糠醛，利用稻殼生產白炭黑等。(3)生物質經熱化學處理，即生物質在隔絕或少量氧氣的條件下，熱解反應獲得可燃氣體、固體木炭和液體生物油3類產品，又稱生物質熱裂解(生物質熱解)。一般地說，生物質熱解分低溫慢速熱解(<400℃)，產物以木炭為主；高溫閃速熱解(700～1000℃)，產物以可燃氣體為主；中溫快速熱解(400～650℃)，產物以生物油為主。快速熱解技術，即生物質瞬間熱解製取液體燃料油，是20世紀70年代末國外研究人員研究開發的。其收率高達70％以上，並有文獻報道液體生物油的產率最高可達85％，是一種很有開發前景的生物質應用技術。

液體產物收率相對較高的快速熱解技術，最大的優點在於其產物生物油易存貯、運輸，為工農業大宗消耗品，不存在產品規模和消費的地域限制問題。生物油不但可以簡單替代傳統燃料，而且還可以從中提取出許多較高附加值的化學品。通過分散熱解、集中發電的方式，熱解生物油通過內燃機、燃氣渦輪機、蒸汽渦輪機完成發電，這些系統可產生熱和能，能夠達到更高的系統效率，一般為35％～45％，從而解決了發電要求的規模效益，並大大降低了農林廢棄物的運輸和貯存費用高、佔用場地大的問題。

3國內外生物質快速熱解技術的研究現狀

該技術始於20世紀70年代末，迄今為止，為降低快速熱解法的生產成本(按等熱值粗略折算，2 t生物原油可摺合1 t石化燃料，則目前生產l石油當量噸的生物原油的成本遠比生產1 t石化燃料的成本要高)，各國已經對多種反應器和工藝進行了研究，特別是歐、美等發達國家，在進行全面的理論研究的基礎上，已建立了相應的實驗裝置。快速熱解法生產的液體燃料可以替代許多鍋爐、發動機及透平機所用的燃油，而且還可以從中萃取或衍生出一系列化學物質，如食品添加劑、樹脂、葯劑等。正因為這些優勢，快速熱解技術越來越受到關注，工藝發展有了長足的進步。

在美國，採用循環流化床反應器和輸送床反應器生產食品添加劑已投入商業運營，生產能力達l～2 t／h。歐洲各國多採用鼓泡流化床反應器，現在西班牙、英國分別建成了200 kg／h的試驗廠，義大利建成了500 kg／h的示範裝置。為了方便熱解液化方面的學術交流和技術合作，歐洲在1995年專門成立了一個PyNE組織(Pyrolysis Net． work for Europe)，擁有18個成員國；2001年成立了GasNet(Europe Biomass Gasification Network)，現已擁有20個成員國以及8家工業單位成員。這些組織成立以來，在快速熱解液化技術的開發以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。

我國關於生物質快速熱解研究較為薄弱，但近幾年也有不少科研院所在這方面開展了工作。沈陽農業大學開展了國家科委「八五」重點攻關項目「生物質熱裂解液化技術」的研究工作，他們在生物質熱裂解過程的實驗和理論分析方面做了很有成效的工作。浙江大學、中科院化工冶金研究所和廣州能源所、河北省環境科學院等單位近年來也進行了生物質流化床或循環流化床液化實驗。山東工程學院開發了等離子體快速加熱生物質液化技術，利用實驗室設備液化玉米秸粉，制出了生物油，並進行了成分分析。

國外的生物質能工作者偏重於不同類型的快速熱解反應器的開發，以期提高生物油的產率。因為反應器能極大地影響化學反應體系的熱量、動量、質量傳遞過程，設計合理的反應器可改善物料和溫度在反應體系中的分布，從而提高化學反應的速度和進行程度。從實踐中看，國外研製的某些反應器具有非常高的生物油產率。國內工作者著眼於通過控制溫度、使用催化劑、尋找適宜的物料來探索提高生物油產量和質量的途徑。

在生物質快速熱解生產液體燃料的工藝中，反應器都是其核心部分，反應器的類型及加熱方式的選擇在很大程度上決定了產物的最終分布。因此，反應器類型和加熱方式的選擇是各種技術路線的關鍵環節。作為一種只有30多年發展歷史的新工藝，在技術、產品和應用方面還存在許多不足，至今未實現大規模工業化應用。目前，亟待解決的問題有：(1)鼓勵開發、改進工藝和設備；(2)工業放大；(3)降低成本；(4)改善生物油使用性能；(5)開發有價值的生物油副產品；(6)處理輸送和使用過程的環境衛生與安全。

4生物質自混合下行循環流化床快速熱解技術

山東科技大學化工學院清潔能源研究中心提出生物質自混合下行循環流化床快速熱解技術，正處於實驗研究階段，並有一套處理量為200～300 kg／h的示範裝置在建設中。

農林廢棄物被錘片式粉碎機粉碎成合適的生物質顆粒，經煙氣提升管乾燥和提升，生物質顆粒被旋分器氣固分離進入上部料倉。經螺旋進料器在專有熱解反應器頂端，與通過蝶閥控制下落的高溫循環熱載體迅速實現自混合、升溫、熱解。在反應器立管下部油氣與半焦和熱載體快速分離。熱解油氣經冷凝器獲得液體產品和煤氣。半焦和循環熱載體通過熱空氣輸送的返料閥進入燒焦提升管燃燒加熱，加熱後的熱載體經旋分器

與煙氣分離後進入專有熱解反應器頂部，實現熱載體循環供熱，煙氣預熱空氣後被引到煙氣提升管底部，提升和乾燥生物質顆粒。

生物質自混合下行循環流化床快速熱解工藝流程見圖l。

其技術優點：

(1)專有熱解反應器為靜態混合結構，無機械運動部件，可解決機械設備存在的高溫時焦渣磨損設備、設備的運動部件容易出現故障以及難以工業化放大的難題。

(2)專有熱解反應器利用重力、無需載氣即可實現生物質顆粒和高溫循環熱載體的快速混合、快速升溫和熱解，提高液體收率和系統熱效率。

(3)利用煙氣余熱乾燥生物質顆粒，降低了生物油的水含量，提高了系統熱效率。

(4)反應器立管下部油氣與半焦和熱載體通過專有快速分離裝置，減少了高溫熱解油氣的二次反應，提高了液體收率。

生物質自混合下行循環流化床快速熱解新技術是根據我國農村農林廢棄物集散難度較大的國情，利用先進技術研製開發的一種熱效率高、投資低、操作方便的快速熱解工藝。

該熱解工藝為徹底實現農林作物資源的最大化利用、實現農業循環經濟、提高農民收入、改善農村產業結構、改善農村缺能現狀，解決剩餘秸稈就地焚燒或隨意堆棄造成大氣污染、土壤礦化勢加劇、火災和交通事故等大量的社會經濟和生態問題提供了技術支撐和指導方向，對農業和農村發展以及化石能源危機的緩解，都有重要的現實意義。

『陸』 生物質快速熱解液化的優點有哪些

生物質快速熱解液化是在傳統裂解基礎上發展起來的一種技術，相對於傳統裂解，它採用超高加熱速率(102～104K／s)，超短產物停留時間(0.2～3s)及適中的裂解溫度，使生物質中的有機高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，使焦炭和產物氣降到最低限度，從而最大限度獲得液體產品。這種液體產品被稱為生物質油，為棕黑色黏性液體，可直接作為燃料使用，也可經精製成為化石燃料的替代物。因此，隨著化石燃料資源的逐漸減少，生物質快速熱解液化的研究在國際上引起了廣泛的興趣。

自1980年以來，生物質快速熱解技術取得了很大進展，成為最有開發潛力的生物質液化技術之一。國際能源署組織了美國、加拿大、芬蘭、義大利、瑞典、英國等國的10多個研究小組進行了10餘年的研究與開發工作，重點對該過程的發展潛力、技術經濟可行性以及參與國之間的技術交流進行了調研，認為生物質快速熱解技術比其他技術可獲得更多的能源和更大的效益。

在生物質快速裂解技術中，循環流化床工藝被使用得最多。該工藝具有很高的加熱和傳熱速率，且處理量可以達到較高的規模，取得的液體產率最高。熱等離子體快速熱解液化是最近出現的生物質液化新方法，它採用熱等離子體加熱生物質顆粒，使其快速升溫，然後迅速分離、冷凝，得到液體產物。合成氨反應溫度。

『柒』 熱解與熱裂解有什麼區別

熱解是指在還原性氣體氛圍下加熱有機物質，破壞有機物質的高分子鍵合狀態，
將其分解成低分子物質的反應，反應的生成物是氣體、油和焦炭。斯坦福研究所(Stan
ford Research Institute，SRI)的J.Jones提出了一個嚴格的定義。他定義熱解為「在
不向反應器內通入氧、水蒸汽或高溫一氧化碳的條件下，通過間接加熱使含碳有機物發
生熱化學分解，生成燃料(氣體、液體和碳黑)的過程」。他認為通過部分燃燒熱解產物
來直接提供熱解所需熱量的情況，嚴格地講不應該稱為熱解，而應該稱為部分燃燒(Par
tial-combustion)或缺氧燃燒(starved-air-combustion).

熱裂解製程為間接加熱將碳氫化合物分解後重組，將高沸點、巨大分子的有機物質裂解或分解為較低分子的物質如輕油及柴油等高價物質。傳統的熱裂解方式必須將廢棄物加熱至少達550℃~600℃才能裂解完成，因為有機廢棄物熱導性非常低，加熱升溫時間很長，處理量不易擴大，相對很不經濟。新式的熱裂解技術採用較低的操作溫度、負壓(under pressure)並使用觸媒以加速裂解反應，因為溫度低、反應快，相對節省不少操作成本。
熱裂解反應為在缺氧的環境及中、低溫(300-600℃)狀態下，固體或液體有機廢棄物如廢塑膠、廢輪胎、廢機油等物質之巨大分子鏈被切斷、裂解成低分子鏈的油氣，油氣再經過冷凝及分離過程，得到高附加價值的輕質油、重質燃油等資源化物質。應用熱裂解技術處理有機廢棄物並回收有用資源，在美國、歐洲及日本已有多年的經驗。有別於在高溫下通入過量空氣直接將可燃性廢棄物燃燒之焚化(incineration)方式，焚化過程產生大量的二氧化碳、水蒸氣，最終產物為不可燃的灰渣及飛灰。現代的大型焚化爐均設有鍋爐及蒸氣發電機，雖然可回收部分能源產生蒸汽、發電，惟比較整體經濟效益，熱裂解仍是當前處理有機廢棄物最環保也最具經濟效益的處理方式。
綜上所述，熱解和熱裂解條件有相似之處，但是具體來說是不同的兩種技術

『捌』 生物質能的利用主要有哪三種途徑

生物質（biomass）是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。生物質能則是太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量形式，它一直是人類賴以生存的重要能源之一，是僅次於煤炭、石油、天然氣之後第四大能源，在整個能源系統中佔有重要的地位。生物質種類繁多，分別具有不同特點和屬性，利用技術復雜、多樣，縱觀國內外生物質利用技術，均是將其轉換為固態、液態和氣態燃料加以高效利用，主要途徑有：[2] 1、直接燃燒技術包括戶用爐灶燃燒技術，鍋爐燃燒技術、生物質與煤的混合燃燒技術，以及與之相關的壓縮成型和烘焙技術。 2、生物轉化技術小型戶用沼氣池、大中型厭氧消化。 3、熱化學轉化技術包括生物質氣化、干餾、快速熱解液化技術。 4、液化技術包括提煉植物油技術、製取乙醇、甲醇等技術 5、有機垃圾能源化處理技術。

『玖』 生物質快速熱解制生物油的反應是吸熱還是放熱

裂解生物油是在高溫下（500~600℃）將生物質裂解成液體高分子的技術。在高溫下的反應必定是吸熱反應，熱量可以來自生物質自身的燃燒和外界加熱。產物同時有固液氣三種。所以有電熱式和自熱式兩種，小試大多採用電熱式。大規模裝置一般用裂解產生的可燃氣加熱，產油率可達50%以上。