第3章 生物质热解液化技术

生物质干热液化技术
生物质干热液化技术是一种将生物质转化为液态燃料的技术。

该技术利用高温和高压条件，将生物质转化为液态燃料，如生物油、生物柴油等。

生物质干热液化技术的优点是可以高效地将生物质转化为液态燃料，同时可以减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放。

此外，该技术还可以将生物质中的纤维素、半纤维素等有机物质转化为有用的化学品，提高生物质的附加值。

生物质干热液化技术的应用前景非常广阔，可以用于生产生物油、生物柴油、化学品等。

该技术可以应用于农村地区，利用农业废弃物、林业废弃物等生物质资源，生产液态燃料，为农村地区提供可再生能源。

此外，该技术还可以应用于工业领域，利用工业废弃物等生物质资源，生产化学品，减少对化石燃料的依赖。

生物质干热液化技术是一种非常有前途的生物质转化技术，具有高效、环保、可持续等优点，可以为人类社会提供可再生能源和化学品。

生物质液化的基本原理
生物质液化是一种将生物质分解成液体燃料的技术。

其基本原理是通过热解、气化、液化等化学反应将生物质中的复杂有机物质（如纤维素、半纤维素和木质素）分解成较为简单的液态烃类或气态烃类物质。

这些液态烃类或气态烃类物质可以作为生物柴油、乙醇、丁醇等液体燃料。

生物质液化的具体过程包括：生物质热解、气化、催化、升华和脱水等步骤。

其中，生物质热解是指将生物质在高温下进行热分解，产生液体和气体。

气化是指将生物质在加压和高温条件下进行气化反应，产生合成气。

催化是利用催化剂促进生物质分解反应的进行。

升华是指通过加热使生物质中的水分汽化，脱离生物质。

脱水是指去除生物质中的水分。

通过生物质液化技术，可以将生物质制成高能量密度、易于储存、易于运输的液态燃料，可广泛应用于能源、化工、交通等领域。

同时，生物质液化也是一种有效的生物质能利用方式，可以提高能源利用效率，减少对化石能源的依赖，具有重要的经济和环保意义。

生物质液化技术简介８．１．概述随着我国国民经济的持续发展导致对能源需求的高速增长，大量化石燃料燃烧利用过程中所排放的SO2、NOx等污染物使生态环境受到严重污染，同时，作为世界上第二大CO2排放国，CO2大量排放所加剧的"温室效应"影响在我国也得到了重视，另外，由于石油危机的数次爆发以及石油价格的不稳定，也促使代用液体燃料的开发应用提上了日程。

相比于煤炭等化石燃料，生物质是一种可再生清洁能源资源，同时因为生物质利用过程中具有CO2零排放特点，从而对于缓解日益严重的"温室效应"有着特殊的意义。

在生物质的能源化利用领域中，生物质热裂解液化技术是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术。

该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改性加工使液体燃料的品质接近柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。

相比于常规的化石燃料，生物油因且其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为二十一世纪的绿色燃料。

在生物质热裂解液化的各种工艺中，国外采用了多种不同的试验装置和技术路线，以达到增加生物油产率和提高能源利用水平的目的。

如快速裂解、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为经济的方法，其一般可分为如下几类：(a)机械接触式反应器，其主要通过一灼热的反应器表面直接或间接与生物质接触，将热量传递到生物质使其快速升温从而达到快速热裂解，典型的有英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热裂解制油反应器等；(b) 间接式反应器，这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过热辐射进行热量传递，如美国Washington大学的热辐射反应器；(c) 混合式反应器，其主要是借助热气流或气固多相流对生物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大Waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床反应器和GTRI 的快速引射流反应器等。

生物质热解
生物质热解是一种热化学转化技术方法，它指的是在没有氧化剂存在或只提供有限氧的条件下，将生物质加热到超过500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质（如木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（如固态炭、可燃气、生物油）。

生物质热解技术能够以较低的成本、连续化生产工艺，将常规方法难以处理的低能量密度的生物质转化为高能量密度的气、液、固产物，减少了生物质的体积，便于储存和运输。

同时，还能从生物油中提取高附加值的化学品。

生物质热解气化技术以其规模适度、启动灵活、原料收集半径小等优点，可与大型直燃发电优势互补，建设形成10 MW以下规模的生物质气化发电项目，完成生物质发电的规模与空间布局。

总的来说，生物质热解是一种有效的生物质能源利用技术，它不仅可以提高能源的利用效率，还可以帮助减少环境污染。

生物质热解液化生物质热解液化定义生物质热解液化是生物质在完全缺氧或有限氧供给的情况下受热后讲解为液体产物以及一部分气体产物和固体产物的过程，影响生物质热解液化最重要的四个参数是：10^4-10^5度/秒的加热速率，500度左右的反应温度不超过2s的气相滞留时间和生物油的快速冷凝与收集。

气体产量随着温度和气相滞留时间的延长而增加，反之较低的温度和较低的加热速率又会导致物料更易炭化，使固体生物质炭的产量增加，三种热解产物的产率很大程度上由热解过程的工艺参数所决定，液体产物生物油的价值非常大，它通过精制可以成为柴油、汽油的替代物，也可以通过高压催化加氢或者利用沸石做催化剂处理成为高辛烷提升剂。

在最佳反应条件下，秸秆热解生物油的产率一般不低于50％，木屑热解生物油的产率一般不低于60％，生物油的热值均为16～17 MJ／kg，约为柴油热值的2/5。

生物质的热解已经有很长的历史，如古埃及人将热解得到的液体用作防腐剂，古希腊人和古罗马人将这种液体用于填充和连接木船上的细缝和接口，在石化工业发展以前，木材热解是得到化学物质如丙酮、乙酸和甲醇的主要渠道，随着20世纪70年代石油危机和新能源技术的发展，对生物质这一可再生能源的研究又重新得到了关注。

生物质能是唯一可再生的碳源，是一种清洁能源，是唯一可提供液体有机物（可作为燃料，精炼提质制成化工品等）的可再生能源，是其他新能源或可再生能源所不具有的优势[7-8]，另外，生物质与煤、石油内部结构和特性相似，可以采用相同或相近的技术进行处理和利用，与基于化石能源的现代工业和现代化生活具有最大的兼容性[9]。

生物质快速热解液化是生物质原料在无氧或缺氧的条件下，被快速加热到较高反应温度，使生物质中的有机高聚物分子迅速断裂为短链分子，产生小分子不可凝气体，可凝性挥发份及少量焦炭产物，可凝性挥发份被快速冷却为高品质液体产物的技术。

生物质转化为液体产物后，能量密度提高5倍以上[7]，而且过程中对生物质原料的适用性广泛，主要为农林生物质废弃物，例如秸秆、木屑、果壳等，避免了粮食和土地占用引起的问题，另外与采用生化方法液化生物质相比，热解液化生产过程在常压、中温下进行，具有工艺流程简单，反应速度快等优点，热解液体产物能量密度高，更易储存和运输，除可以直接燃烧提供动力能量外，还可通过进一步分离和精制制成燃料油和化工原料。

快速热解液化技术
快速热解液化技术是一种将生物质原料在高温、高压、无氧等条件下，快速加热使其物理、化学变化，最终得到液态或半液态产品的技术。

该技术主要采用常压、超高加热速率、超短产物停留时间及适中的裂解温度，使生物质中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽，蒸汽被迅速冷凝后，得到液体燃料、少量不可凝气体和焦炭。

其中，液体燃料被称为生物油，是一种绿色燃料，基本不含硫、氮和金属成分。

与传统燃烧方式相比，快速热解液化技术可大幅提高生物质能源的利用效率和降低污染排放，被认为是可持续发展的重要方向之一。

同时，该技术工艺简单，成本低，装置容易小型化，产品便于运输、储存。

然而，快速热解液化技术也存在一些挑战和限制。

例如，生物质原料的成分和性质对热解液化过程有很大影响，不同的生物质原料可能需要不同的工艺条件和催化剂。

此外，热解液化过程中产生的气体和焦炭等副产物需要进一步处理和利用，以避免对环境造成负面影响。

总的来说，快速热解液化技术是一种具有潜力的生物质能源转化技术，但需要在工艺优化、催化剂开发、副产物利用等方面进一步研究和改进。

生物质能的气化和液化技术生物质能是一种可再生的绿色能源，指的是来自动植物和有机废弃物的能源。

随着全球对环保和可再生能源的追求，生物质能的气化和液化技术日益成为了发展的热点。

一、生物质能的气化技术气化技术是将生物质固体转化为可燃气体的一种技术。

相较于直接燃烧生物质，在气化过程中生成的气体更加干净，对环境的污染更少。

生物质气化技术主要分为固定床气化技术、流化床气化技术和炉膛底部喷嘴气化技术三种。

固定床气化技术将生物质研磨成小颗粒或细末，使其通过加热处理后在氧气或水蒸气的作用下产生可燃气体。

流化床气化技术在高速气流作用下，使生物质展开并在氧气或水蒸气的作用下进行气化。

炉膛底部喷嘴气化技术则是将生物质放入密闭炉膛中，上部加热，底部喷入大量氧气，使生物质在高温下气化产生可燃气体。

二、生物质能的液化技术液化技术是将固态生物质转化为液态燃料的一种技术。

液化后的生物质能够直接应用于燃料电池或发动机中，具有更高的能源使用效率。

生物质液化技术主要分为热解液化、催化液化和溶剂液化三种。

热解液化技术是将生物质经高温热解制得液态产物，然后通过分离、脱色等工艺进行加工。

催化液化技术是在催化剂的作用下将生物质转化为液态产物，催化剂可以选择钠、镁、钙等金属催化剂或是贵金属催化剂。

溶剂液化技术是在有机溶剂的作用下将固态生物质转化为液态产物，常用的有机溶剂有丙酮、二甲醚等。

三、生物质能气化和液化技术的优缺点气化技术和液化技术各有其优缺点。

生物质气化技术具有占地面积小、投资少、成本低和可替代性好等优点，但其需要清洗及处理产物中的灰分和燃气。

液化技术则可以高效利用生物质资源并直接用于燃料电池或内燃机中，但其液态产物的脱水、脱硫、脱氮等处理成本较高。

四、生物质能气化和液化技术的发展前景生物质能气化和液化技术在可再生能源中具有广阔的应用前景。

未来随着对碳排放的限制和对可再生能源的重视，生物质能的气化和液化技术将得到大力推广。

此外，随着技术的进步和工业化的加速，生物质能气化和液化已然成为了绿色能源发展的新方向。