生物质热解制备生物油的经济性分析

生物质热裂解制生物油摘要：生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一，生物质热裂解制生物油为其中应用较多的一部分。

但其高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了生物油的广泛应用，因此必须对生物油进行精制，以改善生物油的品质。

该文以生物质热裂解生物油为例，从催化加氢、催化裂解、气相催化、水蒸气重整和乳化等方面详细阐述了生物油精制的研究进展，展望生物油强大的发展前景。

关键词：生物质；生物油；热裂解；精制；催化0 引言生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。

而所谓生物质能（biomass energy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。

它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种脂肪燃料快艇可再生的碳源。

生物质热裂解（又称热解或裂解），通常是指在无氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。

随着化石能源的逐渐枯竭，可再生能源已得到全球的广泛关注。

中国国家发改委在能源发展“十一五”规划中指出：2005年，中国一次能源生产总量20．6亿t标准煤，消费总量22．5亿t标准煤，分别占全球的13．7％和14．8％，是世界第二能源生产和消费大国。

随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级，资源约束矛盾更加突出。

以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题。

因此国家制定了石油替代工程目标，加快发展生物质液体燃料被提上日程。

生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。

各种生物质都具有一定的能量。

将生物质转化为液体燃料被认为是最有前途的能源转化途径之一。

生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一。

22引言目前，生物质热解油代替石化柴油在供电供热领域应用十分广泛，但是其水分多、腐蚀性强等一系列问题阻止了在柴油机领域的推广。

近年来，采取相应手段提高生物质热解油的性质以适合柴油机燃烧系统变成了热门课题，当前主要的方式主要有：催化裂解、催化加氢、催化酯化、萃取、和乳化等。

尽管有以上的多种方式可以提升生物质热解油的品质，但其大规模使用在车用柴油机上仍未能见到。

如果寻找到一种经济高效的提质措施，生物质热解油大规模商用的进程将被快速推进，并且在改善世界性能源短缺和治理环境污染等方面具有重大意义。

一、生物质热解油组成及性质生物质热解油具有复杂的有机组分，其中包含了酸、醛、酮、醇、酯、醚、酚和糖类及其衍生物等上百种物质。

想要准确地测定出热解油的组分非常困难，现阶段多使用气质联用仪对生物质热解油进行组分分析。

Branca等对木屑进行热裂解制得生物质热解油，并使用气质联用仪测得其中含有：乙酸、羟乙醛、苯酚和愈创木酚在内的40多种有机化合物，也推算出了该生物质的主要裂解过程为纤维素、半纤维素和木质素的快速分解。

Bertero等对小麦壳、豆科灌木和松木三种原料进行传统方式的热解，分别得到了三种生物质热解油。

随着热解油原料的改变，各个组分的含量变化很大，这说明热解油各组分的相对含量会由于原材料的不同而差异显著。

Huber等通过实验发现，生物质热解油的成分不仅受到原材料的影响，还受到制备工艺的影响，不同的实验条件对生成物的组成成分影响十分明显。

由此可见，合适的加工工艺能够有效改善生物质热解油的品质。

通过快速加热分解生物质得到的液体状热解油在成份上与传统石化柴油还存在很大差别，所以在生物质热解油在大规模实际使用上还存在许多问题，例如水分相对含量较高导致点火困难，运动粘度较高导致易在喷油嘴中结焦堵塞喷嘴。

热值低是生物质热解油的一个严重缺陷，在柴油机的实际使用时会提高燃料用量，更多的喷油量会导致雾化效果恶化，与空气混合作用降低，甚至影响柴油机的正常工作。

2006年6月2006,28(2):228—232中国油料作物学报Chinese j ournal of oil cr op sciences秸秆热解液化制备生物油技术杨　湄,刘昌盛,黄凤洪3,王江薇(中国农业科学院油料作物研究所,湖北武汉430062)摘要:介绍了秸秆快速热解液化技术及其动力学研究现状、生物油的性质与精制,提出了秸秆快速热解液化技术存在主要问题及未来研究目标和建议。

关键词:秸秆;热解液化;生物油;动力学中图分类号:S216.2　文献标志码:A　文章编号:1007—9084(2006)02—0228—05 石油短缺和能源结构不合理是我国的基本国情,经济的快速增长也决定我国能源消费将不断增长。

面对能源紧缺特别是液体燃料的严重短缺和巨大消耗、石化能源消耗带来环境污染的多重压力,提高我国能源安全水平、缓解生态环境污染迫在眉睫。

解决能源安全和环境污染问题,一方面要节约能源,减少能源消耗,但最根本的是寻求和开发来源充足、供应安全、环境友好的替代能源。

生物质能是以生物质为载体的能量,是一种可再生、资源丰富且相对较利于环保的能源[1]。

农作物秸秆主要包括粮食作物、油料作物、棉花、麻类和糖料作物等5大类[2],是生物质资源最重要的来源之一。

据统计,我国各种农作物秸秆年产量约6亿吨,占世界作物秸秆总产量的20%～30%[3]。

近几年,随着我国农村经济发展和农民收入增加,农村居民用能结构正在发生着明显的变化,煤、油、气、电等商品能源得到越来越普遍的应用[4]。

秸秆的大量剩余,导致了一系列的环境和社会问题,每到夏秋两季,“村村点火,处处冒烟”的现象十分普遍。

据调查,目前我国秸秆利用率约为33%,其中经过技术处理后利用的仅约占2.6%[5]。

秸秆就地焚烧不仅造成大量资源和能源浪费,环境污染也不容忽视。

因此,开展秸秆的能源高效转化利用技术研究和能源产品开发成为亟待解决的农业、能源和环境问题,对保障国家能源安全、国民经济可持续发展和保护环境具有重要意义。

生物质热解过程中的产物特性生物质热解是一种将生物质在缺氧或无氧条件下加热分解的过程，通过这一过程可以得到多种有价值的产物。

这些产物具有各自独特的特性，对于能源利用、化工生产和环境保护等领域都具有重要意义。

生物质热解的产物主要包括生物油、生物炭和不可冷凝气体。

生物油是一种复杂的混合物，包含了数百种有机化合物。

它具有较高的能量密度，但同时也存在一些缺点，如稳定性差、腐蚀性强和含水量高。

生物油中的化学成分非常丰富，包括羧酸、醇、醛、酮、酚类和酯类等。

这些成分的比例和种类会受到生物质原料的种类、热解条件（如温度、加热速率和停留时间）等因素的显著影响。

例如，以木质生物质为原料得到的生物油中酚类化合物的含量相对较高，而以农作物废弃物为原料得到的生物油中则可能含有更多的羧酸和酯类。

生物炭是生物质热解的另一个重要产物。

它是一种富含碳的固体物质，具有多孔结构和较大的比表面积。

这些特性使得生物炭在土壤改良、碳封存和污染物吸附等方面表现出优异的性能。

生物炭的孔隙结构可以为土壤中的微生物提供栖息和繁殖的场所，从而改善土壤的肥力和结构。

同时，生物炭能够吸附土壤中的重金属和有机污染物，降低它们的迁移性和生物有效性，减少对环境的危害。

此外，生物炭中的碳相对稳定，可以在土壤中长时间存在，从而实现碳的长期封存，有助于缓解气候变化。

不可冷凝气体是生物质热解过程中产生的另一种产物，主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷和二氧化碳等。

这些气体具有较高的热值，可以作为燃料直接使用，或者用于合成其他化学品。

其中，氢气是一种清洁的能源载体，具有广阔的应用前景。

通过优化热解工艺条件，可以提高不可冷凝气体中氢气的含量，从而提高其利用价值。

在生物质热解过程中，温度是影响产物特性的关键因素之一。

一般来说，随着热解温度的升高，生物油的产量会先增加后减少，而生物炭和不可冷凝气体的产量则会相应增加。

这是因为在较低温度下，生物质主要发生解聚和脱水反应，生成较多的生物油；而在较高温度下，生物油会进一步分解为小分子气体和焦炭。

生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究随着石油资源的日趋枯竭，为满足人类能源需求，各国正努力研发替代石油的清洁能源。

生物质成型燃料（Pellet）作为绿色可再生能源之一，被广泛应用于各类燃料热电联产等能源领域。

生物质成型燃料热解反应产物，尤其是焦油，具有较高的热值，可用于锅炉燃烧提供热能，也可作为原料的制备燃料乳化油或其他润滑油。

因此，分析生物质成型燃料热解焦油的性能及成分，对深入研究其利用价值及优化燃料配方有重要意义。

生物质成型燃料热解焦油是热解生物质成型燃料得到的一种黑色液体，其成分主要包括甲烷，乙烷，丙烷，烷烃，芳香烃，烯烃等碳氢化合物，具有极高的可燃性、热值高、芳香性强等特点。

同时，生物质成型燃料热解焦油中也含有一定量的低分子量的气态有机酸，如羧酸、羰基化合物、甲醛、甲醇等。

生物质成型燃料热解焦油可以由涤纶布过滤得到，也可以在室温下蒸馏，然后收集汽化物。

生物质成型燃料热解焦油的热值一般在4548MJ/ kg之间，而普通煤烟煤的热值仅为26MJ/ kg，可见其热值明显高于普通煤烟煤。

由于生物质成型燃料焦油的比重大，通常达到1.15~1.20g/ml，有利于燃烧及热性能的提高。

生物质成型燃料焦油的酸值平均为0.5mgKOH/g，显示其硫化物含量低，对环境无污染，更易受技术转化。

另外，生物质成型燃料热解焦油具有较高的抗氧化能力和良好的抗老化性能，可以有效防止油品的酸败和氧化反应，使润滑油具有长期稳定的性能。

生物质成型燃料热解焦油在热解压力、热解温度以及原料配比等因素的影响下，其产量会有一定的变化。

在较高的压力和温度条件下，焦油的产量也会有所提高，而原料的配比也会影响焦油的产量，需要进行合理的配比，以获得较高的焦油产量。

由于生物质成型燃料热解焦油具有良好的热值、可燃性强、芳香性高以及对环境无污染等特点，它在许多领域都有重要的应用意义。

焦油可以作为发电煤炉的燃料，也可作为原料用于制备燃料乳化油和其他各种润滑油。

生物热解可行性研究报告一、生物热解原理及技术发展现状生物热解是将生物质材料在高温、无氧或低氧条件下分解为气体、液体和固体产物的过程。

这一过程分为三个阶段：干馏阶段、气体化阶段和炭化阶段。

在干馏阶段，生物质材料中的挥发性有机物被释放并分解为气体和液体产物；气体化阶段是指挥发性有机物被热分解为气体产物的过程；炭化阶段是指不易挥发的有机物发生热解，产生固体残渣。

生物热解产物主要包括生物油、生物炭和生物气。

生物热解技术发展于20世纪70年代，经过近半个世纪的发展，已经取得了显著的进展。

目前，已经有多种生物热解工艺被广泛应用，包括快速热解、缓慢热解、压力热解等。

这些工艺可以根据生物质材料的性质和使用需求进行选择，实现高效、可持续的生物质资源利用。

二、生物热解技术在能源开发中的应用生物热解技术在能源开发中具有重要的应用前景。

生物油是生物热解的主要产物之一，可以作为生物柴油的原料，用于替代传统石油燃料；生物炭是一种具有良好吸附性能的固体炭材料，可以用于土壤改良、污水处理和能源生产等领域；生物气是一种可再生的天然气替代品，可以用于发电、供热和燃料气等方面。

生物热解技术的应用还可以减少对传统燃料的需求，降低对矿物资源的开采和使用，有利于环境保护和生态平衡的维护。

因此，生物热解技术在能源领域的应用前景广阔，有望成为未来可持续发展的重要技术之一。

三、生物热解技术在环境保护中的应用除了在能源开发领域，生物热解技术还可以在环境保护方面发挥重要作用。

生物热解可以将生物质资源有效地利用，减少生物质废弃物的排放和对环境的污染，有利于减缓气候变化和改善环境质量。

此外，生物热解产生的生物炭可以用于土壤改良，提高土壤肥力和固碳能力，有助于减少化肥的使用和减缓土壤侵蚀。

生物热解产生的生物气可以替代传统燃气，减少对石油资源的依赖，有利于降低温室气体排放和改善大气环境。

综上所述，生物热解技术在生物质资源利用、能源开发和环境保护方面具有重要的应用前景。

基于Aspen Plus平台的生物质热解模型与应用研究综述摘要：介绍国内外Aspen Plus在生物质热解模型以及应用方面的研究情况，将其分为模型构建研究和模型应用研究两部分。

其中，热解模型通过实验验证，可以很好的预测热解三态产物产率；模型应用多集中在工艺参数的影响研究，以及系统经济性和环境效益评价；最后总结Aspen Plus在生物质热解模型搭建的不足和可能的发展方向。

我国作为一个能源消耗大国，其经济的快速发展要求持续且稳定的能源供给。

在当前能源资源短缺、能源结构不合理以及环境保护问题日益严重的背景下，开发和利用可再生清洁能源已成为我国能源利用新的方向。

生物质作为目前唯一的具有含碳有机质的可再生资源，可以直接燃烧或与煤混烧用于发电，也可以通过热化学处理转化为生物焦炭、生物燃气以及生物油，具有广泛的传统能源替代性。

目前，生物质热解技术发展很快，从实验理论研究到工艺中试都取得了不少进展，而从工业化运行的系统角度的研究则相对较少。

利用Aspen Plus可以完成对热解系统的全流程工艺模拟，并可以对系统中间投入的物流、能流、功流以及关键运行参数进行设计和优化，是系统推广到工业化应用的基础及关键所在。

本文着重介绍Aspen Plus模拟软件在生物质热解领域的应用，并对其进一步的研究发展及应用提出建议。

1 Aspen Plus中的生物质热解模型研究进展Aspen Plus是大型化工流程模拟软件，基于实际工艺的物理化学过程所搭建的过程模型，可以很好的应用于流程计算。

在生物质热解系统模型中，热解反应模块的搭建是其中的关键问题。

一般的，该模块可以由RGibbs 平衡反应器模块、RYield产率反应器模块以及RCSTR动力学反应器模块组合搭建完成。

其中，RGibbs模块是基于吉布斯自由能最小原则来计算反应过程的。

该模块不考虑停留时间的影响，主要用于快速达到平衡态的反应过程；RYield模块则是基于反应产物分布等实验数据来计算反应过程的。

生物质热解油的精制技术总结1 生物质热解油的组成热解油是生物质在无氧或缺氧条件下热解所产生的液体燃料。

研究表明，热解油的组成和性质不仅与热解条件相关，而且与热解原料的种类密切相关。

本文所选用的生物质为土霉素菌丝体。

生物质热解油既可以精制后独立使用，也可以与传统燃料混合使用[5]。

不管如何利用，其前提都需要进行生物油的组成和性质研究。

1.1 生物质热解油的分析方法目前，对生物质热解油组成进行分析的方法主要有GC，TG，GC-MS，GPC，HPLC，CNMR，HNMR，FTIR和CE等。

热解油中的沥青质通过n -正己烷沉淀，可溶组分通过柱层析分别用正己烷、甲苯和甲醇可以转化为脂肪族、芳香族的和极性组分。

芳香组分和极性组分可以利用红外吸收光谱法分析，通过气相色谱配合火焰离子检测器，可以分析不同沸点的脂肪组分[6]。

GC-MS被证明是研究不同气氛下热解产物的一种较好的工具[7]。

1.2 生物质热解油的化学组成生物热解油是含氧量极高的复杂混合物，几乎包括所有的含氧有机物，如醚、酯、醛、酮、酚、酸、醇以及可提取的多官能团萜烯等[8]。

2 生物质热解油的改性由于生物油氧化性较强，与传统燃料油相比，在物理、化学性质上不够稳定，且粘稠、具有腐蚀性，蒸馏加工过程中对温度的敏感性和不挥发性很高，长时间贮存会发生相分离或沉淀等现象。

因此，生物油不能直接用于现有的动力设备，必须降低O、调整C和H比例，经过改性和精制后才能够使用。

作为石油替代品，还需要馏分分割，根据不同馏分的性质加以利用。

目前的改性主要是将氧以HO和CO的形式除去。

2.1 催化加氢处理在高压10～20MPa以及氢气和供氢溶剂存在的条件下，进行催化加氢。

在填充床上使用NiMo硫化物催化剂，在140～280℃与15MPa条件下加氢处理生物油，可以得到72%的改良油[9]。

催化加氢的关键在于催化剂的选择，传统的催化剂存在着寿命较短以及稳定性较差的问题，以碳或改性的氧化铝作载体，可以克服上述缺点。

生物质的热解及其产物分析生物质是指自然界中的有机物，主要包括植物、动物、微生物等，其化学成分主要是碳、氢、氧等元素。

生物质的热解是指在高温条件下将生物质转化为气体、液体和固体产物的化学反应。

本文将从生物质热解的基础原理、热解过程中产生的产物以及产物分析等方面进行介绍和探讨。

一、生物质热解的基础原理生物质是由大分子有机物组成的，包括纤维素、半纤维素、木质素等，这些有机物的植物组织中含有氧化还原物质，受到高温的作用后，产生碳化、脱氢等反应，从而分解和转化为气态、液态、固态产物。

其中气态产物包括甲烷、氢气、一氧化碳等；液态产物包括木质素油、醋酸等；固态产物包括焦炭、灰分等。

在生物质热解过程中，温度是影响产物生成和化学反应的关键因素。

通常，热解温度越高，生物质分解的产物就会更多，但同时也会导致一部分产物的裂解和氧化反应。

在反应温度为100-250℃时，会产生一些挥发性物质，如水、醇、醛、酮等；而在250-600℃的温度范围内，主要产生气态产物、液态产物和焦炭等固态产物。

二、生物质热解过程中产生的产物1.气态产物气态产物主要包括甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、水蒸气等，具有一定的燃烧价值。

其中，甲烷是生物质热解的主要产物之一，它具有较高的热值和较低的污染度。

2.液态产物液态产物主要包括木质素油、醋酸、酚类化合物等。

其中，木质素油又称生物柴油，是一种可替代传统石油柴油的绿色能源，具有高能值、低排放等优点。

3.固态产物固态产物主要包括焦炭、灰分等。

其中，焦炭是典型的固态产物之一，它具有高能量密度和良好的物理、化学性质，可以应用于冶金、电力等行业中。

三、生物质热解产物的分析生物质热解产物的分析是对热解过程的监控和评估的重要基础，它可以帮助我们了解反应过程中的物质和能量转化，提高反应效率和资源利用率。

常用的分析方法包括质谱、气相色谱、液相色谱等。

质谱是生物质热解产物分析的一种常用方法，它可以对气态产物及其组成进行快速检测和定量。

生物质材料的热解特性与性能分析在当今的能源和材料领域，生物质材料因其可再生、来源广泛以及环境友好等显著特点，受到了广泛的关注和研究。

其中，生物质材料的热解特性与性能分析成为了一个关键的研究方向。

生物质材料，简单来说，就是由植物、动物或微生物等有机生命体产生的有机物质。

这包括了我们常见的木材、秸秆、稻壳、果壳，甚至是一些有机废弃物等。

这些生物质材料在一定的条件下进行热解反应，会产生一系列有价值的产物，这一过程蕴含着丰富的科学原理和潜在的应用价值。

热解，顾名思义，就是在没有氧气或者氧气含量极低的环境中，通过加热使生物质材料发生分解的过程。

这个过程可不是简单的加热分解，而是一个复杂的化学反应体系。

在热解过程中，温度、加热速率、停留时间以及反应气氛等因素都会对最终的产物分布和性能产生重要的影响。

首先，我们来谈谈温度的影响。

一般来说，随着热解温度的升高，生物质材料的分解程度会逐渐加深。

在较低温度下，主要发生的是脱水和轻微的热分解，产生的产物以水、二氧化碳和一些小分子有机化合物为主。

而当温度升高到一定程度时，大分子的生物质结构开始断裂，形成更多的挥发性物质，如一氧化碳、甲烷、氢气等气体，以及生物油和焦炭等。

加热速率也是一个关键因素。

快速加热会导致生物质材料内部产生较大的温度梯度，使得热解反应在较短的时间内完成，有利于形成更多的挥发性产物。

相反，缓慢加热则给了生物质材料足够的时间进行内部结构的调整和重排，可能会增加焦炭的产量。

停留时间，即生物质材料在热解反应区域内停留的时间长短，同样对热解产物有着显著影响。

较短的停留时间可能导致热解反应不完全，而过长的停留时间则可能导致已经生成的产物进一步分解或者聚合，从而改变产物的组成和性质。

除了上述的这些工艺条件，生物质材料自身的特性，如种类、组成、含水量等，也会对热解过程和产物性能产生重要影响。

不同种类的生物质材料，由于其化学组成和结构的差异，在热解过程中表现出不同的行为。

生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究近年来，随着环境污染问题的普遍性以及石油价格的不断上涨，多种生物质成型燃料技术，如热解焦油，已经受到了越来越多的关注。

此外，从能源安全、节能减排和可持续发展的角度出发，研究生物质燃料的安全性及其能量化学性质也越来越重要。

热解焦油是在高温下，将来自木质材料的生物质分解为气体和液态的热解焦油。

它是一种通过经济有效的热解工艺将木质原料分解成能源的方式。

热解焦油的性能主要取决于其成分，它包含了碳、氢、氧和其他元素，它们具有不同的性质，因此成为研究的关注点。

此外，热解焦油的性能也受到其复杂结构的影响，它包含多种碳氢化合物，如烃、烯烃、芳烃、羧烷和芳香族烃。

随着成分的质量百分比和形式的变化，热解焦油的性能也会发生变化。

由于木质材料的组成不同，热解焦油的性能也会有所不同。

进一步研究有助于更好地揭示热解焦油的特性。

有鉴于此，本研究利用普通热解工艺，比较了木素、洋皮和稻壳这三种不同质量比的木质材料的热解焦油的性能及其成分。

结果表明，木素和洋皮的热解焦油的碳氢比较低，羧烷比较高，而稻壳的热解焦油的芳香族烃比较高。

综上所述，热解焦油的性能和成分受质量比的影响，质量比的变化有助于改善热解焦油的性能。

除了对不同质量比的木质材料的热解焦油的性能和成分进行研究，本研究还对热解焦油的反应性进行了研究。

结果表明，不仅质量比、温度和时间对热解焦油的反应性具有重要影响，而且原料的复杂结构也极大地影响了热解焦油的反应性。

此外，热解焦油的反应性受温度、压力和溶剂的影响也不可忽视。

结果表明，原料的来源和质量比的变化，可以改善热解焦油的反应性。

综上所述，本研究针对不同质量比的木质材料的热解焦油的性能和成分进行了研究，并对其反应性进行了实验，确定了影响热解焦油的性能及其成分的关键因素。

研究结果表明，原料的组成和复杂结构对热解焦油的性能有重要影响，改变质量比以及其他环境因素可以改善热解焦油的反应性。

因此，研究热解焦油的性能及其成分，以及如何提高其性能，对促进生物质成型燃料的研究具有重要的意义。

生物质热解制油过程动力学实验报告一、实验目的生物质热解制油是一种将生物质转化为液体燃料的重要技术。

本实验旨在研究生物质热解制油过程的动力学特性，了解反应温度、停留时间等因素对生物质热解产物分布和产油率的影响，为优化生物质热解工艺提供理论依据和实验数据支持。

二、实验原理生物质热解是指在无氧或缺氧条件下，生物质受热分解产生气体、液体和固体产物的过程。

生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其热解过程可以分为三个阶段：干燥阶段、预热解阶段和热解阶段。

在热解过程中，生物质大分子发生断裂和重组，生成小分子化合物，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气、水、有机酸、醛、酮、酚等。

这些小分子化合物在一定条件下进一步反应，形成液体油和固体炭。

生物质热解制油的动力学模型通常基于反应速率方程和质量守恒定律建立。

通过对实验数据的拟合，可以得到反应的动力学参数，如反应级数、活化能和指前因子等。

三、实验材料与设备（一）实验材料本次实验选用的生物质原料为玉米秸秆，其主要成分（质量分数）为：纤维素 35%，半纤维素 25%，木质素 18%，水分 10%，灰分 12%。

玉米秸秆经过粉碎、干燥处理，粒度小于 2mm。

（二）实验设备1、热解反应炉：采用管式炉，最高加热温度可达 1000℃，控温精度为±1℃。

2、进料系统：由螺旋给料机和料斗组成，用于将生物质原料均匀地送入反应炉。

3、冷凝系统：由冷凝器和收集瓶组成，用于收集热解产生的液体产物。

4、气体分析系统：采用气相色谱仪，用于分析热解产生的气体成分。

5、称重设备：电子天平，精度为 001g，用于称量生物质原料和产物的质量。

四、实验方法（一）实验步骤1、称取一定量的玉米秸秆粉末，放入料斗中。

2、设定反应炉的温度和升温速率，启动加热程序。

3、当反应炉温度达到设定值后，启动螺旋给料机，将生物质原料以一定的速率送入反应炉。

4、热解产生的气体经过冷凝器冷却后，液体产物收集在收集瓶中，气体产物通过气相色谱仪进行分析。

生物质油及应用生物质油是通过生物质热解过程产生的液体产物，具有高能量密度、易储存和运输等优点。

在500℃左右、快速加热、快速冷凝的条件下，生物质油的产率最高，可以达到70%以上。

与矿物油相比，生物质油中含有更多的氧元素、水分和固体杂质，热值低、pH值小、有腐蚀性，性能也不够稳定。

因此，在应用时需要考虑这些问题。

生物质油可以作为石油制品的替代燃料，适用于锅炉、柴油发动机和燃气轮机等设备。

在工业锅炉上进行的燃烧测试表明，生物质油的燃烧需要辅助燃料引燃，燃料输送系统和喷雾燃烧器也需要进行改造。

同时，可以采用添加甲醇的方法改善生物质油的燃烧特性。

经过一定的改造，工业锅炉可以稳定地燃烧生物质油，并且排放量能够控制在规定范围内。

但是，如果不采取降低固体杂质含量的措施，生物质油的颗粒物排放量将是燃轻质油的两倍。

Ikura等人研究发现，乳化时输入的能量和表面活化剂的浓度越大，乳化效果越稳定。

Chiaramonti等人指出，乳化剂的含量越高，乳状液的粘度和氧化稳定性越高。

最佳乳化剂质量分数含量是0.5%～2%，而某些添加剂（如n-辛醇）可以降低乳状液的粘度。

同时，新鲜的生物质油更易于乳化，老化的生物质油乳化困难且乳状液不稳定。

然而，生物质油的含量过高会导致乳状液粘度过大，不适用于应用，一般生物质油的含量在50%以内。

混合乳液具有酸性，会对喷嘴和燃料泵等部件造成腐蚀。

使用耐腐蚀材料可以延长喷嘴和燃料泵的使用寿命，但长期运行的效果还需进一步检验。

目前，乳化所用的表面活化剂价格较贵，占制造成本中的比例较高，因此寻找一种价廉的表面活性剂是该技术今后应用和推广的关键。

燃气轮机燃烧生物质油发电一直是业内人士希望实现的目标。

___制造的OGTS2500型2.5WM燃气轮机已完成最后测试，将用于世界上第一个以生物质油为燃料的联合发电厂发电。

该项目采用___专利技术将木材废弃物转化为生物质油，处理量100t/d，生产生物质油70t/d。

生物质制备生物柴油酯实验报告一、实验目的本实验旨在探索利用生物质资源制备生物柴油酯的有效方法，研究反应条件对产率和质量的影响，为生物柴油的工业化生产提供实验依据和技术支持。

二、实验原理生物柴油酯通常是通过酯交换反应制备的。

酯交换反应是指将油脂（甘油三酯）与醇（如甲醇）在催化剂的作用下发生反应，生成脂肪酸甲酯（生物柴油酯）和甘油。

反应方程式如下：甘油三酯＋ 3 甲醇⇌ 3 脂肪酸甲酯＋甘油三、实验材料与设备1、实验材料生物质原料：选择废弃的植物油（如地沟油、餐饮废油等）。

醇类：甲醇，分析纯。

催化剂：氢氧化钠（NaOH），分析纯。

2、实验设备三口烧瓶：500 mL。

回流冷凝管。

磁力搅拌器。

电子天平：精度 001 g。

温度计：量程 0 200℃。

分液漏斗。

旋转蒸发仪。

四、实验步骤1、原料预处理将收集到的废弃植物油进行过滤，去除其中的杂质和水分。

2、酯交换反应在三口烧瓶中加入预处理后的废弃植物油 100 g，甲醇 30 g，氢氧化钠 1 g，安装回流冷凝管和磁力搅拌器。

将反应体系加热至 60℃，并保持搅拌反应 2 小时。

3、产物分离与提纯反应结束后，将反应混合物倒入分液漏斗中，静置分层，分离出下层的甘油相。

上层的甲酯相用去离子水洗涤 3 5 次，直至洗出液呈中性。

将洗涤后的甲酯相放入旋转蒸发仪中，在减压条件下除去残留的甲醇和水分，得到粗制的生物柴油酯。

4、产物分析采用气相色谱法（GC）测定生物柴油酯的组成和含量。

按照国家标准测定生物柴油酯的密度、闪点、酸值等质量指标。

五、实验结果与讨论1、反应条件对产率的影响醇油摩尔比：在一定范围内，增加甲醇的用量可以提高酯交换反应的产率。

但当醇油摩尔比过高时，会导致后续分离和提纯的难度增加，同时也会增加成本。

实验发现，醇油摩尔比为 6:1 时，产率较为理想。

反应温度：提高反应温度可以加快反应速率，但温度过高可能会导致副反应的发生，影响产物质量。

实验结果表明，反应温度在 60 70℃之间时，产率和质量较好。

生物质热解油的特性及精制桑小义;李会峰;李明丰;李大东【摘要】生物质热解油是生物质通过快速热解而得到的液体产物,可作为理想的石油替代能源.综述了生物质热解油的研究现状,重点介绍了生物质热解油的性质、预处理方法和化学组成,讨论了目前采用的精制生物质热解油方法,如催化加氢、催化裂化、乳化、催化酯化和水蒸气重整的特点,展望了生物质热解油的研究方向,并提出了相关建议.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2015(031)001【总页数】10页(P178-187)【关键词】生物质热解油;性质;预处理;化学组成;精制【作者】桑小义;李会峰;李明丰;李大东【作者单位】中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE624近年来，随着工业的快速发展，对能源的需求也日益增长。

按目前统计的石油的消耗速度，石油能源在50年内将所剩无几[1]。

2012年，中国石油消费量已达到5.03亿吨，对外依赖度达到58%[2]。

据统计，到2015年石油的对外依赖度将大于60%[3]。

随着石油资源的日益减少，以及所带来的严重的环境问题，寻找资源丰富、环境友好的清洁替代燃料已成为人们研究的焦点。

在众多的石油补充与替代燃料中，唯有生物质热解油既属于可再生能源，又能像煤、石油和天然气那样形成庞大的产业，进行实质性生产。

因此，将生物质热解油作为一种新型可再生替代燃料，备受人们的关注[4]。

但是，由于生物质热解油的水和氧含量较高、热值低、热稳定性差、容易聚合等缺点，使其不能直接作为燃料使用，必须进行精制和改性后才能用于现有的动力设备[5-7]。

李文志等[8]将甘油辅助蒸馏和短程蒸馏用于分离生物质热解油中的水和酸性组分，能对生物质热解油进行提质，且短程蒸馏中生物质热解油几乎不发生聚合反应，但操作难度较大，处理量不高。

生物质快速热解制备生物油朱锡锋，陆强中国科学技术大学安徽省生物质洁净能源重点实验室，合肥２３００２６［摘要］大规模生物质快速热解制取生物油将成为解决液体燃料短缺的一个重要途径。

总结了热解所需的原料预处理要求，介绍了各种热解反应器目前的应用状况，重点介绍了利用热解副产物（焦炭和燃气）实现自热式热解液化的工艺技术及其关键问题，并结合３种比较成熟的热解反应器介绍了最佳的自热式热解工艺，随后阐述了热解产物中的固体颗粒分离以及生物油冷凝的工艺，阐述了生物油生产、存储和运输过程中的环境、安全和健康问题。

［关键词］生物质快速热解；生物油；自热式热解［中图分类号］ＴＫ６［文献标识码］Ａ［文章编号］１０００－７８５７（２００７）２１－００６９－０７ＦａｓｔＰｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆＢｉｏｍａｓｓｆｏｒＰｒｏｄｕｃｉｎｇＢｉｏ－ｏｉｌＺＨＵＸｉｆｅｎｇ，ＬＵＱｉａｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＢｉｏｍａｓｓＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２６，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｆａｓｔｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｔｏｐｒｏｄｕｃｅｂｉｏ－ｏｉｌｗｉｌｌｂｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌｉｑｕｉｄｆｕｅｌｓｈｏｒｔａｇｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔａｒｔｓｗｉｔｈａｓｕｍｍａｒｙｏｆｔｈｅｆｅｅｄｓｔｏｃｋｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｐｙｒｏｌｙｓｉｓ．Ｎｅｘｔ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｐｙｒｏｌｙｓｉｓｒｅａｃｔｏｒｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｔｈｅａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｂｙｐｒｏｄｕｃｔｓ（ｃｈａｒａｎｄｆｕｅｌｇａｓ）ａｎｄｔｈｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｖｏｌｖｅｄａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙａｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｂｅｓｔａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅｗｅｌｌｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓｒｅａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｓｏｌｉｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｐｙｒｏｌｙｓｉｓｖａｐｏｒａｎｄｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｂｉｏ－ｏｉｌａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ／ｈｅａｌｔｈｉｓｓｕｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｂｉｏ－ｏｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｓｔｏｒａｇｅａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｆａｓｔｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｂｉｏｍａｓｓ；ｂｉｏ－ｏｉｌ；ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌｐｙｒｏｌｙｓｉｓＣＬＣＮｕｍｂｅｒ：ＴＫ６ＤｏｃｕｍｅｎｔＣｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１０００－７８５７（２００７）２１－００６９－０７０引言生物质主要包括薪炭林、经济林、用材林、农作物秸秆、林业加工残余物和各类有机垃圾等。