生物质热裂解技术

生物质热解
生物质热解
生物质热解（又称热裂解或裂解）是指在隔绝空气或通入少量空气的条件下，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。

根据热解条件和产物的不同，生物质热解工艺可以分为以下几种类型：
1）烧炭。

将薪炭放置在炭窑或烧炭炉中，通入少量空气进行热分解制取木炭的方法，一个操作期一般需要几天。

2）干馏。

将木材原料在干馏釜中隔绝空气加热，制取醋酸，甲醇，木焦油抗聚剂、木馏油和木炭等产品的方法。

3）热解液化。

把林业废料及农副产品在缺氧的情况下中温（500~650℃）快速加热，然后迅速降温使其冷却为液态生物原油的方法。

生物质压缩成型技术1 压缩成型原理生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。

木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。

木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。

在冷却以后强度增加，成为成型燃料。

压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。

对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。

当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。

这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。

2 压缩成型生产工艺压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。

生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料主要操作步骤如下：（1）干燥生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%-10%。

如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。

（2）粉碎木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。

而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。

（3）调湿加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。

（4）成型生物质通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了黏合剂。

生物质热解技术及其应用与展望近年来，能源危机和环境问题成为社会关注的重点。

生物质热解技术作为一种可持续发展的解决能源危机和环境问题的技术，备受研究者的关注和重视。

本文将介绍生物质热解技术的基本概念、应用和未来展望。

一、生物质热解技术的基本概念生物质热解技术是将生物质通过热解反应，将其中的有机物转化为液体、气体和固体，达到能源利用和环境保护的目的。

生物质是指可再生的固体有机物，包括木材、秸秆、草木、生活垃圾等。

生物质热解的途径主要有干式、湿式两种方式，其中干式热解主要适用于木材等干质生物质，湿式热解主要适用于秸秆、废弃物等含水量较高的生物质。

生物质热解技术主要包括热解过程、产物分析和应用三个方面。

热解过程是指将生物质置于反应器中进行升温、反应和冷却，产物分析包括气体产物、液体产物和固体产物的分析，应用是指生物质热解产生的热能、气体和液体等能源的利用。

二、生物质热解技术的应用与展望生物质热解技术的应用主要包括能源生产、材料化工和农业环保等方面。

能源生产方面，生物质热解技术可将生物质转化为燃料气、合成气等，作为锅炉、发电机等装置的燃料，或者通过合成反应制备液态燃料，如丁二烯、二甲醚等，用于车用燃料。

这些燃料的优点是低碳、低排放、低污染，对保护环境具有积极作用。

材料化工方面，生物质热解产生的生物油可以作为基础化学原料，制备化学品、材料和合成纤维等，其中生物基聚酯等材料的生产已经得到了广泛应用，例如减少塑料袋、食品袋等对环境的污染。

农业环保方面，生物质热解技术还可以将农业废物转化为能源和肥料，解决了废弃物处理的问题。

例如，将棉秆等农业废弃物热解成燃料，可以用于农业灌溉等。

未来，随着技术的不断进步和费用的降低，生物质热解技术将会得到更广泛的应用。

同时，由于生物质热解技术具有可持续性和环保性，未来其发展前景广阔，有望成为能源替代品，推动清洁能源革命。

三、生物质热解技术的发展挑战虽然生物质热解技术具有广阔的应用前景，但是其发展还面临着一些挑战。

生物质热解及催化转化技术的研究随着全球能源需求的不断增加，人们对可再生能源的探索和开发也日益迫切。

在众多可再生能源中，生物质资源是一种广泛存在且具有潜力的能源资源，其具有废弃物资源多、分布范围广、低碳排放等特点，因此备受研究者和工业界的关注。

而生物质热解及催化转化技术是将生物质转化为高附加值产品和燃料的主要途径之一。

一、生物质热解技术生物质热解是指在高温、高气压等条件下，将生物质分解成各种气体、液体和固体产物的过程。

该技术广泛应用于生物质能源转化和化工领域。

其过程可分为三个阶段：干燥和水解阶段，主裂解阶段和残留炭化阶段。

在这些不同的阶段中，产物中包含了各种各样的物质，如混合气体、生物质油、水和炭化物等。

生物质热解技术的优点是可以高效地利用生物质资源，减少排放并实现能源回收。

但同时也存在着一些问题，如产物质量不稳定、生产成本较高等。

因此，在实际应用中，需要进一步开发生物质热解技术，以提高产物的质量和减少生产成本。

二、生物质催化转化技术随着催化化学的快速发展，生物质催化转化技术逐渐受到研究者和工业界的关注。

生物质催化转化技术是指在催化剂作用下，将生物质原料转化为高附加值产品和燃料的过程。

其作用可以改善生物质热解过程中产物的稳定性、产物选择性和反应速率等。

在生物质催化转化技术中，催化剂的选择十分关键。

常用的催化剂有氧化铈、氢氧化钠、钡钠等。

这些催化剂可以改善生物质热解过程中的产物选择性，使产物更接近需求和市场需求，提高了生物质热解的产物价值和重要性。

同时，催化剂也可以提高生物质热解过程中的反应速度，改善反应速度和效率。

三、生物质热解及催化转化技术的研究进展随着对可再生能源的关注和需求的增加，越来越多的研究者和工业企业开始研究和开发生物质热解及催化转化技术。

在国内外的研究中，生物质热解技术的研究主要集中在反应机理和反应条件等方面；而生物质催化转化技术的研究则侧重于催化剂和反应条件等方面。

同时，研究者也注意到了生物质热解及催化转化技术在实际应用中面临的问题，如清洁能源的生产成本高、生产效率低、安全性等。

生物质催化裂解技术研究随着能源消耗的不断增加，传统化石燃料的采集和使用越来越难以满足人类的需求。

因此，人们在寻找替代能源的过程中，越来越关注生物质能的开发利用。

生物质来自于生物界的有机物质，包括植物、动物和微生物等。

其可再生、分布广泛、代谢能力强等特点，使其成为一种重要的能源来源。

然而，生物质能的利用面临着许多难题，其中一个关键问题便是如何将生物质转化成易于储存、运输和使用的“绿色燃料”。

在当前的生物质转化技术中，生物质催化裂解技术越来越受到关注。

该技术将生物质作为原料，将其在酸性或碱性条件下与催化剂反应，裂解成小分子化合物。

这种裂解反应可以产生多种有机化合物，其中包括气态烃类、液态烃类等，可用于生产替代石油的“绿色燃料”。

相对于传统的热裂解技术，生物质催化裂解技术具有反应速度快、能耗低、产品选择性高等优点，同时也不会产生大量的焦化产物，有助于减少环境污染。

近年来，国内外的科学家们在生物质催化裂解技术的研究中取得了一系列新的进展。

首先，研究人员们对催化剂的研究不断深入，发现新的、高效的催化剂。

催化剂是生物质催化裂解反应中极为重要的一环，直接影响反应速率和产品选择性。

目前，常见的催化剂主要包括酸性催化剂、碱性催化剂、离子液体催化剂等。

研究发现，一些新型催化剂，如基于离子液体的催化剂等，具有高效催化作用和较好的再生性能，能够实现在低温、低压下裂解生物质。

其次，研究人员们借助计算机模拟等技术手段，加深了对反应机理的理解。

生物质催化裂解反应的机理较为复杂，需要综合考虑化学反应动力学、热力学、传质、传热等因素。

最近，研究人员利用分子动力学模拟等手段，成功模拟了催化剂表面与生物质分子相互作用的过程，有助于更好地理解反应机理和优化催化剂的性能。

最后，研究人员们不断探索生物质催化裂解技术的应用前景。

生物质催化裂解技术可以与其他技术结合使用，如生物柴油、生产二氧化碳、生产气化剂等。

其中，生物柴油是一种具有较高保存性、燃烧效率较高、污染少等优点的“绿色燃料”，其主要成分为脂肪酸甲酯。

生物质热裂解生物油性质的研究进展摘要：生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下，快速加热裂解，裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物。

生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力，已引起了国内外的广泛关注。

为此，从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质，提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题。

引言随着经济的不断增长，人们对能源的需求越来越大。

据统计，按照2003年的开采量计算，地球上蕴藏的煤、石油、天然气等化石能源将分别在192年、41年和67年内耗竭，而且化石燃料的长期使用，对环境造成严重的负面影响，引起了温室效应和环境污染等问题。

因此，开发可替代化石燃料的环境友好型可再生能源已成为当今世界研究的热点。

生物质能作为众多可再生能源中的一种，在利用中具有SO2和NOX产出少及CO2零排放的优点。

据统计，世界每年生物质产量约1460亿t，占世界能源总能耗的14%，其中发达国家占3%，发展中国家占43%，是当今世界第4大能源。

无论从环境还是从资源方面考虑，研究生物质能源转化与利用都是一项迫在眉睫的重大课题。

生物质热裂解被认为是生物质能源转化技术中一项最具有广阔发展前景的前沿技术，是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下，最终生成液体产物、木炭和可燃气体的过程。

3种产物的产量和比例取决于生物质热裂解工艺条件及反应参数（温度、加热速率、气相停留时间和流化风速）。

生物质快速热裂解技术是高效率的生物质热裂解油转化技术，是在隔绝空气或少量空气、常压、中温（500°～650℃）、高加热速率（104～105℃/s）和极短气体停留时间（小于2s）的条件下，将生物质直接热裂解，产物经快速冷却，可使中间液体产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，从而得到高产量的生物质液体油，其产率可达（60～95）wt%。

生物质热裂解产生的液体油是一种深褐色的能够自由流动的黏性化合物，通常被称为生物油，也称为热裂解油、热裂解液体、生物原油或生物质热解油等。

生物质热解技术的经济性分析随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，生物质能作为一种可再生能源，受到了广泛的关注。

生物质热解技术作为将生物质转化为能源和高附加值产品的重要手段，其经济性成为了决定该技术能否广泛应用的关键因素之一。

一、生物质热解技术概述生物质热解是指在缺氧或无氧的条件下，将生物质加热到一定温度，使其分解为气体、液体和固体产物的过程。

生物质热解技术具有多种形式，如慢速热解、快速热解和闪速热解等。

不同的热解方式所产生的产物分布和性质有所不同。

二、生物质热解技术的成本构成1、原料成本生物质原料的获取是生物质热解技术的重要成本之一。

原料的种类、来源、收集和运输成本都会对总成本产生影响。

例如，农作物秸秆、林业废弃物等的收集和运输需要一定的人力、物力和财力投入。

2、设备投资建设生物质热解工厂需要购置专用的设备，如热解反应器、冷凝器、分离器等。

这些设备的价格较高，而且其性能和质量直接影响到热解过程的效率和产物质量。

3、运行和维护成本在生物质热解过程中，需要消耗能源（如电力、燃料等）来维持反应条件。

同时，设备的定期维护和保养也需要一定的费用。

4、人工成本包括操作人员、技术人员和管理人员的工资、福利等。

三、生物质热解技术的收益来源1、生物油生物油是生物质热解的主要液体产物，具有较高的能量密度，可以作为燃料直接使用，或者经过进一步加工提炼为化学品。

2、生物炭生物炭具有改良土壤、提高土壤肥力等作用，在农业领域有一定的市场需求。

3、合成气合成气（主要成分是一氧化碳和氢气）可以用于发电、生产化学品等。

四、影响生物质热解技术经济性的因素1、原料供应的稳定性稳定的原料供应是保证生物质热解工厂连续运行的关键。

如果原料供应不足或不稳定，可能会导致工厂停产，增加生产成本。

2、技术成熟度技术的成熟度直接关系到设备的运行效率、产物的质量和产量。

先进、成熟的技术能够提高热解效率，降低成本。

3、市场需求和价格波动生物油、生物炭和合成气等产品的市场需求和价格波动会对生物质热解技术的经济性产生重要影响。

生物质化工热裂解制氢工艺和影响因素导读：1、生物质热解气化制氢工艺；2、生物质热解气化制氢影响因素；3、必须培育高效产氢发酵菌种以进一步提高系统的产氢能力，降低生产成本。

文献对生物质热解制氢作了很好的归纳指出热解是处理固体生物质废弃物较好的工艺之一，温度一般在300~1300°C，有慢速热解、快速热解和闪速热解3种方式。

其过程可分为物料的干燥、半纤维素热解、纤维素和木质素热解4个阶段。

在生物质热解过程中热量由外至内逐层的进行传递。

首先是颗粒表面，然后从表面传到颗粒内部，颗粒受热的部分迅速裂解成木炭和挥发分，裂解后的产物在温度作用下还会继续裂解反应。

实际应用的生物质热解工艺多为常压或接近常压反应，热解得到的产物主要由生物油、气体(氢气和氧化碳)和固体炭组成。

生物质气化也是生物质热化学转化的一种，其基本原理是在燃烧不完全的情况下，将原料加热，使分子量较高的化合物裂解成H2、CO、小分子烃类和CO2等分子量较低的混合物的过程。

通常使用空气或氧气、水蒸气、水蒸气和氧气的混合气作为气化剂。

气化的产物为合成气，经过费托合成或生物合成进一步转化为甲醇、乙醇等液体燃料，还可直接作为燃气电机的燃料使用。

生物质热解气化制氢工艺生物质热解气化制氢工艺可以归纳为表4-3。

表4-3生物质热解气化制氢工艺应该指出，实际生产中热解工艺又可以分为单床工艺和双床工艺。

单床工艺采用流化床或固定床作为气化炉，运行过程中催化剂与物料一起加入反应炉。

生物质通过单床工艺进行热解气化反应可以得到体积分数为40%~60%的富氢气体。

单床工艺系统较简单，但气体产物在反应炉内停留时间较短，容易导致焦油裂解不完全，从而增加了气体产物的净化处理费用。

双床工艺，即两个气化炉。

生物质在一级气化炉气化后，产生的气化气携带焦油颗粒通过二级气化炉，使焦油进一步裂解或者CH4和cO2等气体的催化重整，提高富氢气体产量。

生物质通过双床工艺热解气化所得H2的体积分数一般比单床工艺提高24%以上。

浅谈生物质热裂解制油目前, 由于煤、石油和天然气等化石能源储量的日益减少, 以及它们燃烧后产生CO2、SO2、NOx等污染物, 而生物质燃料却能克服这些缺点, 因此, 有关如何合理利用生物质燃料的问题己提到日程上来。

生物质燃料要成为煤、石油和天然气等矿物燃料的替代品, 其关键之处就是将低品位的生物质能转换成高品位的能源[1-2]。

生物质能，简称生物能，是指从生物质获得的能量，具有分布广、可再生、可存储、储量大和碳平衡等优点[3-4]]。

但生物质的能量密度低，存在运输困难和燃烧效率低的问题，需要通过热化学或生物技术将其转化为固体、燃料或气体等燃料形式加以利用。

固体燃料转化包括生物质成型、直接燃烧和生物质与煤混烧等；液体燃料转化包括生物质发酵制生物乙醇和酯化/加氢制生物柴油，以及生物质直接制液体燃料（Biomass to Liquid Fuel，BtL）等；气体燃料转化包括生物质制沼气、气化气和制氢等[5]。

生物质热解是指在无氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可凝性液体和气体产物的过程[6] 。

生物质热解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主要成分的热解，国内外研究人员对三种组分的动力学研究已取得了一定的成绩，尤其是纤维素热解动力学研究已取得了比较完善的结论。

生物质热解机理研究可以分为两部分，一是热解反应动力学的研究，二是具体热解产物形成途径的研究，两者构建了机理研究的基础。

[7]1.基本过程生物质热解液化是指生物质原料（通常需经过干燥和粉碎）在隔绝氧气或有少量氧气的条件下，通过高加热速率、短停留时间及适当的裂解温度使生物质裂解为焦炭和气体，气体分离出灰分后再经过冷凝可以收集到生物油的过程。

在此工艺过程中，原料干燥是为了减少原料中的水分被带到生物油中，一般要求原料的含水量低于10%。

减小原料颗粒的尺寸，可以提高升温速率，不同的反应器对颗粒大小的要求也不同。

热解过程必须严格控制温度（500～600 ℃）、加热速率、热传递速率和停留时间，使生物质在短时间内快速热解为蒸气；对热解蒸气进行快速和彻底地分离，避免炭和灰份催化产生二次反应导致生物油的不稳定，并保证生物油的产率。

生物质热解技术的研究进展及应用前景随着全球能源需求的不断增加，可再生能源逐渐成为替代传统化石能源的重要选择。

而生物质热解技术作为一种重要的生物质能利用途径，近年来备受关注。

本文将从生物质热解技术的基本概念出发，探讨其研究进展及应用前景。

一、生物质热解技术的基本概念生物质热解技术是指将生物质通过高温加热并在缺氧或贫氧条件下分解成可固、可液和可气三种产物的一种途径。

其中可固体产物主要为生物质炭，可液体产物为生物油，可气体产物为生物质气体。

生物质热解技术适用于众多生物质物质，如木材、农作物秸秆、废弃木材、木质屑料、动植物油脂等。

生物质热解技术相较于传统热能利用技术，具有许多优势。

一方面可以实现生物质资源的高效利用，减少生物质废弃物的排放；另一方面，生物质热解产生的固体炭和生物油可以替代化石燃料，从而降低碳排放，减缓全球气候变化。

二、生物质热解技术的研究进展（一）热解反应机理研究的深入生物质热解是一种复杂的物理、化学反应过程。

在反应过程中，生物质结构变化、物质结构裂解和生成等复杂的化学反应一起进行。

如何深入研究反应机理，是推动生物质热解技术发展的关键。

目前生物质热解反应机理的研究，主要包括化学反应过程、热解反应动力学等方面。

研究发现，生物质热解反应速率与反应温度、反应时间、反应压力等因素密切相关。

同时，不同类型的生物质热解反应机理也存在差异，需要根据不同生物质的特点进行深入研究。

（二）热解产品的分离提取技术不断创新生物质热解产物复杂多样，包括生物油、生物质气体和生物质炭等。

其中，生物油是利用生物质热解技术制备液体燃料的主要成品。

如何快速有效地提取优质生物油，是生物质热解技术产业化的重要环节。

目前，常见的生物油分离提取方法主要包括水-油分离、膜分离和萃取等。

研究人员正在积极探索一些新的提取方法，如超声波辅助萃取、离子液体分离提取等。

这些新方法可以有效提高生物油的分离纯度和产率，进一步促进生物质热解产业的发展。

生物质热解技术的关键技术研究随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，生物质能源作为一种可再生、低碳的能源形式，受到了广泛的关注。

生物质热解技术作为生物质能源转化的重要途径之一，具有巨大的发展潜力。

本文将对生物质热解技术的关键技术进行深入研究。

一、生物质热解技术概述生物质热解是指在无氧或缺氧的条件下，将生物质加热到一定温度，使其发生热分解反应，生成生物油、生物炭和可燃性气体等产物的过程。

生物质热解技术具有原料来源广泛、转化效率高、产品用途多样等优点，是实现生物质能源高效利用的有效手段。

二、生物质热解的反应原理生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成。

在热解过程中，这些成分会发生一系列复杂的化学反应。

纤维素在较低温度下首先分解为左旋葡聚糖等中间产物，然后进一步分解为小分子气体和液体产物。

半纤维素的热稳定性相对较差，在较低温度下就会迅速分解。

木质素的结构较为复杂，热解过程相对缓慢，主要生成酚类、芳烃等化合物。

三、生物质热解的关键技术（一）原料预处理技术生物质原料的种类、含水率、颗粒大小等因素对热解过程和产物分布有着重要影响。

因此，在热解之前，需要对原料进行预处理。

干燥处理是降低原料含水率的常用方法，以提高热解效率。

粉碎和筛分可以减小原料颗粒尺寸，增加反应表面积，促进热传递和反应进行。

此外，对生物质进行化学预处理，如酸处理、碱处理等，可以改变其化学结构，提高热解产物的品质。

（二）热解反应器设计热解反应器是实现生物质热解的核心设备，其性能直接影响热解过程的效率和产物质量。

常见的热解反应器包括固定床反应器、流化床反应器和旋转锥反应器等。

固定床反应器结构简单，但传热效率较低，适用于小规模生产。

流化床反应器具有良好的传热和传质性能，能够实现连续化生产，但对原料颗粒尺寸要求较高。

旋转锥反应器则具有较高的热解效率和产物选择性。

在反应器设计中，需要考虑加热方式、反应温度、停留时间、物料流动等因素，以优化热解过程。

旋转锥反应器生物质热裂解工艺过程及实验摘要旋转锥反应器生物质热裂解（Biomass thermal decomposition）是利用高温氧化（400-700℃）技术，将大分子生物质中的碳水化合物彻底还原，使生物质降解分解为简单成分废气、有机液体以及固体碳等产物。

旋转锥反应器生物质热裂解工艺采用真空热裂解技术，可以实现约60％气化率，从而大大提升燃料的利用效率。

本文主要介绍了生物质提取原料及旋转锥反应器生物质热裂解工艺，以及了设计实验装置进行实验的基本流程等。

1 引言现有的原油能源正面临着日渐枯竭的情况，且能源消耗大大提高了碳排放量，给全球注入了置环境及生态在恶化的过程，替代能源的发展日益成为国家关注的焦点，一些农副产品可以作为绿色能源，如：秸秆、木屑、豆类废渣这既可以改善环境，也可以增加农民收入，显示备受关注。

由于生物质结构复杂，需要经过物化变换以提升能源的投入，而旋转锥反应器生物质热裂解（Biomass thermal decomposition）工艺可有效实现把大分子生物质分解成小分子碳水化合物，发挥出它的价值，从而活跃起能源的改革。

本文介绍了旋转锥反应器生物质热裂解工艺，重点针对生物质提取原料、实验装置及物化要点，进行深入探究。

2 生物质提取原料生物质是燃料能源的一种，例如软木、水平内部残枝、农作物废渣、乳糖残渣等，通过物化、热裂解及碳氧化都可以从中提取价值更高的燃料能源，从而取代传统的原油能源。

由于生物质的不同种类及混杂条件，提取原油中碳水化合物是过程耗费巨大，且收率较低，因此，生物质热裂解技术非常有必要。

热裂解技术广泛应用于生物质脱气领域，可以实现生物质油、气、液、固混合分解。

热裂解主要有一次和二次热裂解，一次热裂解的温度范围为400-500℃,可以实现混合分解及气化，二次热裂解的温度在450-700℃，可以实现气体分离及液态碳水化合物的提取。

旋转锥反应器生物质热裂解工艺利用真空热裂解技术，可实现55-67％的气化率，0.2-2.5％的液体油收集率以及1.5-2.5％的碳收集率。

生物质热化学热解制氢7.1生物质简介生物质主要成分为纤维素，半纤维素和木质素等高分子物质，是可再生的可持续性资源。

生物质的种类繁多，资源量大，分布也很广，根据来源可以将常见的生物质分为:农林生物质资源，水生生物质资源等；一些城乡工业和生活有机废弃资源尽管成分不同于生物质，也不具有再生性，但由于其可回收利用的特点，有时也将其作为一种类似生物质的资源考虑(表7-1)。

表7-1常见生物质分类生物质作为一种能源物质，相比于化石能源具有许多优点：①生物质资源分布广泛，储量丰富。

光合作用每年将2000亿吨:的碳固定在生物质中，产生3×10次方GJ生物质能，但是只有1/10被充分利用。

②理想情况下，生物质利用的整个生命周期零排放二氧化碳。

③生物质资源的价格相对低廉，合理的利用生物质资源不仅可以缓解化石能源的消耗，同时也可以促进经济的增长。

我国的生物质主要用于燃烧供热，能量利用效率约为10%~30%[2]。

如何高效利用生物质是目前能源发展的一个重要方向，图7-1为生物质的主要转化方式。

图7-1生物质的主要转化生物质主要由碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素组成，其中平均氢元素占比约为6%(质量分数)，可视为一种氢的载体。

这相当于每干性物质可生产0.673m3的氢气，占生物质能40%以上[4]。

所以，发展生物质制氢技术具有现实意义。

用于制氢的生物质可分为固体生物质和液体生物油两类。

液体生物油通常是对固体生物质尤其是难以直接利用制氢的生物质的初步处理所得。

植物油(如大豆、花生、玉米等)尽管也可以作为液体生物油参与制氢反应，但是成本过高。

本文就固体生物质、生物油热化学制氢方法作简要介绍。

7.2生物质热解制氢7.2.1生物质热解反应生物质的组成会随生物质来源不同有所差异，其中木质纤维素类生物质是最丰富的生物质资源，如农林生物质资源、禽畜粪便中所含的垫草、水生植物等。

木质纤维素是多种高分子有机化合物组成的复合体，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其结构复杂致密，难于被降解。

木材干馏热解应用最早出现，后来出现了煤炭的干馏热解（炼焦）。

在很长一段时期内，人们认为只用煤、木材才能干馏热解，而草本植物不可能干馏。

八十年代初，南方先生首先提出了草本植物进行热解与木材热解将有相似的结果，九十年代初被试验所证实。

当时对20多种草本植物进行了干馏热解试验，如蒿草、一支黄花草、芦苇草、玉米秸秆、麦秸干、豆秸、稻草、稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳、椰子壳、棕榈籽壳、树枝、树叶等。

对这些物质进行干馏热解所得到的产品，与木材干馏热解所得到的产品及其相似，都产生木质炭、木焦油、木煤气、木醋液，这一试验的成功为秸秆干馏热解开拓了广阔的前景。

几种植物的元素组成植物名称碳C% 氢H%栎树49.4 6.1水青冈树48.5 6.3桦树48.6 6.4光榆树50.2 6.4白蜡树49.4 6.1椴树49.4 6.9白杨树49.7 6.3松树49.6 6.4玉米秸42.2 5.5高梁秸41.9 5.3棉花秸43.5 5.4豆秸44.8 5.8小麦秸41.3 5.3稻草38.3 5.1谷秸41.4 5.2杂草41 5.2从该表可以看出，木本植物和草本植物在热分解范畴中基本是一样的，没有本质的区别，而只是在含碳氢量上有15％的差异，从而影响其发热值有 15％的差异，一般草本植物的低位发热值在3500～3800大卡/kg范围，木本植物的低位发热值在4100～4400大卡/kg范围。

由于这种差异，在热解产品的含量上有所差异。

例如：木材热解得到的炭产品的量要高于秸秆热解炭品产量；木材热解的木煤气热值要高于秸秆热解木煤气的热值。

秸秆热解后木醋液的产量明显高于木材热解的木醋液产量。

秸秆木醋液中的轻质化学物质也明显的偏多，在某种意义上说，秸秆木醋液更具有价值。

秸秆刚加热不久，在150℃以前排出的都是水蒸气，这个过程就是热解的干燥过程，含水份越多的物料，这个过程就越长，消耗的能源就越多。

因为只有把水份蒸干了才能开始热解。

另外在实际生产中，这部分汽不是排空的，而是随木煤气进入后续设备中，最终被冷凝到木醋液中，降低木醋液浓度，增加木醋液的回收负荷。

高温热裂解法是一种将生物质中的有机高聚物迅速断裂为短链分子，从而生成燃油的工艺方法。

具体来说，这种方法在高温、常压、超短反应时间的条件下进行，旨在最大限度地生成生物燃料油，同时将结炭和产气降到最低限度。

最早对植物油进行热裂解的目的是为了合成石油。

所得的主要产品是生物汽油，生物柴油只是其副产品。

这种方法的优点在于其粘度小，流动性好，燃烧性能好，且符合环保要求。

高温热裂解法有两种主要方法：热裂化和催化裂化。

裂解产物可以单独使用，也可以与甲醇、乙醇或者石化柴油混合使用。

在高温条件下，将油脂裂解成短链的碳氢化合物来获得燃料油。

甘油三酯高温裂解的液体产物的主要成分包括烷烃、烯烃、二烯烃、芳烃和羧酸等。

不同的植物油热裂解可得到不同组成的混合物。

通过对产物性质的分析表明，该生物柴油与普通柴油的性质非常相近。

热裂解产物中不饱和烃含量较高，通过加氢裂解可提高裂解产物的质量。

高温热裂解法对原料要求不高，但工艺复杂，成本较高。

相比之下，酯交换法是一种更好的生物柴油制备方法。

以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关书籍文献。

生物质热裂解过程中的气体分析研究生物质热裂解是一种将生物质通过加热分解为液体、气体和固体产物的过程。

在这个过程中，气体的组成和质量对于生物质资源的研究和利用尤为重要。

因此，分析研究生物质热裂解过程中的气体，对于生物质资源的利用和有效利用非常有必要。

1. 生物质热裂解过程中气体的分析方法目前，生物质热解气体分析主要有三种方法：气相色谱法、质谱法和红外吸收法。

其中，气相色谱法是最常用的方法之一。

它可以分离和确定气相成分，并且在较短的时间内完成。

但是，气相色谱法也有其缺点，比如对于低浓度组分的检测较为困难。

质谱法是最敏感的气体分析方法之一。

它可以检测到低至ppm级别的气体组分，并且具有高度定量可靠性。

但是，质谱法的缺点是价格昂贵，需要专业技术支持，并且在热分解过程中会产生第二次伪信号。

红外吸收法是一种非常便捷和快速的气体分析方法，可以用于分析带有O-H、C=O和C-H键的气体。

但是，红外吸收法不能准确地分析低浓度的气体组分，而且其检测灵敏度受到水的影响。

2. 生物质热裂解过程中气体的主要组分生物质热裂解过程中，主要产生的气体有H2、CO、CO2、CH4和C2H4等。

其中，H2和CO是主要的可应用资源。

H2在生物质热裂解过程中可用于生物燃料电池燃料、金属还原和合成氨等领域；CO则可用于合成甲醇、氢气、液体烃等。

而CH4和C2H4则主要用于制氢和热能利用，但是它们的产量较低，且CH4比CO含有更多的H氢原子，不利于产生较高的热值。

3. 生物质热裂解产生的气体对环境的影响生物质热裂解过程中产生的气体，如果不能有效地控制和利用，就会对环境造成严重的污染。

例如，生物质热解过程中产生大量的CO2排放，容易造成大气污染和温室效应。

因此，需要采取有效的控制措施，减少CO2排放。

此外，生物质热解过程中产生的其他气体例如SO2和NOx等，也会对环境造成严重的污染。

因此，在生物质热裂解过程中，需要采取有效的减排技术，减少对环境的影响。