生物質(zhì)熱解燃料油

《生物質(zhì)熱解燃料油》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、生物質(zhì)熱解燃料油制備和精制技術(shù)摘要：能源問題在世界經(jīng)濟(jì)中具有戰(zhàn)略意義。據(jù)預(yù)測，地球上可利用的石油將在今后幾十年內(nèi)耗竭，從長遠(yuǎn)看液體燃料短缺仍將是困擾人類發(fā)展的大問題。在此背景下，生物質(zhì)能作為唯一可轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生資源，正日益受到重視。由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的燃料比較干凈，有利于環(huán)境保護(hù)。同時(shí)使用這類燃料也有助于減少溫室氣體的排放。實(shí)際上這也是很多發(fā)達(dá)國家開發(fā)生物質(zhì)能的主要?jiǎng)恿?。生物質(zhì)能是通過光合作用以生物形態(tài)儲(chǔ)存的太陽能，可作為能源利用的生物質(zhì)包括林產(chǎn)品下腳料，薪柴，農(nóng)作物秸稈及城市垃圾中的生物質(zhì)廢棄物等。目前生物

2、質(zhì)的直接燃燒已不能滿足人們對(duì)能量的需求，由生物質(zhì)直接液化制取燃料油將是下世紀(jì)有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，它主要包括生物質(zhì)的裂解和高壓液化兩類。此外還可將生物質(zhì)氣化后再由氣體產(chǎn)品生產(chǎn)液體燃料，也可將生物質(zhì)水解后發(fā)酵制燃料酒精。關(guān)鍵詞：生物質(zhì)廢棄物熱解燃料油制備精制技術(shù)可再生一、生物質(zhì)燃料油的制備1.生物質(zhì)裂解制燃料油裂解是在無氧或缺氧條件下，利用熱能切斷生物質(zhì)大分子中的化學(xué)鍵，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿游镔|(zhì)的過程。裂解中生物質(zhì)中的碳?xì)浠衔锒伎赊D(zhuǎn)化為能源形式。和焚燒相比，熱解溫度相對(duì)較低，處理裝置較小，便于造在原料產(chǎn)地附近。生物廢棄物的

3、熱解是復(fù)雜的化學(xué)過程，包含分子鍵斷裂，異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng)。通過控制反應(yīng)條件（主要是加熱速率，反應(yīng)氣氛，最終溫度和反應(yīng)時(shí)間），可得不同的產(chǎn)物分布。據(jù)試驗(yàn)，中等溫度（500－600℃）下的快速裂解有利與生產(chǎn)液體產(chǎn)品，其收率可達(dá)80％。裂解中產(chǎn)生的少量中熱值氣體可用作系統(tǒng)內(nèi)部的熱源，氣體中氮氧化合物的濃度很低，無污染問題。國際上近來很重視這類技術(shù)，除了從能源利用考慮外，還因生物油含有較多的醇類化合物，作汽車用油時(shí)不必為提高辛烷值而外加添加劑。其油品基本上不含硫，氮和金屬成分，可看作綠色燃料，對(duì)環(huán)境影響小。1.1裂

4、解工藝國外已發(fā)展了多種生物質(zhì)裂解技術(shù)，以達(dá)到最大限度地增加液體產(chǎn)品收率的目的。如快速裂解，快速加氫裂解，真空裂解，低溫裂解，部分燃燒裂解等。但一般認(rèn)為，在常壓下的快速裂解仍是生產(chǎn)液體燃料最經(jīng)濟(jì)的方法。快速裂解指反應(yīng)時(shí)間僅幾秒鐘或更少的情況，一般在常壓下進(jìn)行，而快速加氫裂解壓力可達(dá)20MPa。短的停留時(shí)間要求反應(yīng)器有極高的加熱速率，如在專門設(shè)計(jì)的混合器里，通過載熱粒子和生物質(zhì)原料的接觸，可使加熱速率達(dá)到10，000℃/h。兩個(gè)常用的設(shè)計(jì)是氣流床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。氣流床裂解反應(yīng)器由美國佐治亞技術(shù)研究院開發(fā)。0.30

5、－0.42mm的木屑被燃燒后的煙道氣挾帶進(jìn)入一直管，裂解所需熱量由載流氣（即煙道氣）提供。由于載流氣溫度太高會(huì)增加氣體產(chǎn)率，故將其進(jìn)口溫度控制為745℃，同時(shí)采用較大的載流氣用量（其和生物質(zhì)的重量比約為8：1）。反應(yīng)器直徑15cm，高4.4m，停留時(shí)間1-2s。這是一種折中的處理，因要使有一定尺度的粒子裂解完全需讓其有足夠的停留時(shí)間；而對(duì)裂解蒸汽來說，過長的停留時(shí)間又會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)，降低液體產(chǎn)品的收率。實(shí)驗(yàn)中所得有機(jī)冷凝物的收率（不含水）為58％，焦炭產(chǎn)率為12％。總的液體產(chǎn)品中有一半是水，它包括燃燒時(shí)進(jìn)入煙道氣的

6、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大學(xué)的工藝為代表。反應(yīng)器為圓柱形，內(nèi)以細(xì)砂粒為流化介質(zhì)，裂解所需熱量通過預(yù)熱流化氣提供。流化氣和把生物質(zhì)原料挾帶進(jìn)入床層的載流氣都由裂解中的氣相產(chǎn)物承擔(dān)。固體生物質(zhì)進(jìn)料流率1.5-3kg/h，裂解中生成的低密度炭粉被流化氣帶出床層，在旋風(fēng)分離器內(nèi)分離。氣體產(chǎn)物經(jīng)二級(jí)冷凝，第一級(jí)得瀝青類產(chǎn)品，第二級(jí)得輕油。沒有冷凝的氣體一部分流出系統(tǒng)，另一部分循環(huán)回反應(yīng)器作流化氣和載流氣。國內(nèi)華東理工大學(xué)也曾在流化床內(nèi)進(jìn)行了生物質(zhì)的裂解研究，發(fā)現(xiàn)用該反應(yīng)器在很短

7、時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到高的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率。為了解決裂解時(shí)原料粒子和產(chǎn)物蒸汽對(duì)停留時(shí)間要求的矛盾，美國太陽能研究學(xué)會(huì)開發(fā)了專用于生物質(zhì)快速裂解的蝸旋反應(yīng)器。在該反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)料粒子在圓柱型的加熱壁面上沿螺旋線滑行，粒子和壁面間的滑動(dòng)接觸產(chǎn)生了極大的傳熱速率。已被部分裂解的粒子沿切線方向離開反應(yīng)器，它們和新進(jìn)料粒子混合后返回到載流氣的進(jìn)口噴嘴處，開始了又一輪循環(huán)。所用載流氣為氮?dú)猓浜瓦M(jìn)料生物質(zhì)的質(zhì)量比為1-1.5。典型的2mm大小的粒子在完全裂解前有1－2s的停留時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)它要循環(huán)約30次。這種循環(huán)使粒子的停留時(shí)間和蒸汽的停

8、留時(shí)間無關(guān)，從而使該反應(yīng)器的操作受進(jìn)料粒子大小的影響很小。國外對(duì)生物質(zhì)裂解工藝已進(jìn)行了較大規(guī)模的研究。Interchem建造的蝸旋反應(yīng)器的進(jìn)料流量可達(dá)1350kg/h，意大利替代能源研究院開發(fā)的部分燃燒裂解裝置的最大進(jìn)料流量為500kg/h，德國Tubingen大學(xué)開發(fā)主要用于城市垃圾處理的低溫裂解裝置的進(jìn)料流量為2t/h。其它類型的裂解反應(yīng)器也在開發(fā)中，如