生物質熱解制取生物油的研究進展

1、<p>　　生物質熱解制取生物油的研究進展</p><p>　　摘 要：文章介紹了國內(nèi)外生物質熱解的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，概述了我國生物質熱解制取生物油的潛力。文章對生物質熱解制取生物油進行了展望，并指出了生物質熱解制取生物油的發(fā)展戰(zhàn)略。 </p><p>　　關鍵詞：生物質 熱解 生物油 </p><p><b>　　一、引言 </b>&

2、lt;/p><p>　　維持現(xiàn)代文明社會正常運轉的主要能源來自石油、煤和天然氣。然而，這些化石燃料的廣泛使用造成了嚴重環(huán)境污染和溫室效應。為了保護環(huán)境，實現(xiàn)溫室氣體減排，緩解能源供需的緊張狀況，世界各國均在加緊開發(fā)包括生物質能在內(nèi)的各種可再生能源。 </p><p>　　我國農(nóng)林廢棄資源豐富，直接燃燒對環(huán)境污染大。利用生物質熱解技術原理可以將麥秸稈、玉米桿、谷殼等廢氣生物質轉化為生物油。生物油

3、是一種褐色液體，熱值約為15MJ/kg，能夠用于工業(yè)鍋爐或窯爐燃燒供熱，也可用于渦輪機或透平中燃燒發(fā)電。生物油經(jīng)過品質提升后（如催化加氫、催化裂解和氣化-費托合成），可以轉化為汽油或柴油。該文主要對生物質熱解液化研究進展進行介紹，綜述了這類可再生資源的利用現(xiàn)狀、潛力及今后發(fā)展的方向。 </p><p>　　二、國內(nèi)外生物質熱解研究現(xiàn)狀 </p><p>　　20 世紀70年代的石油危機，世

4、界各國紛紛尋求可替代化石能源的可再生能源，“生物質”漸漸引起人們的注意，因此對生物質的研究由此開始，尤其是對生物質熱解的研究更是引起廣大研究者的重視。上世紀80年代早期，北美首先開展了熱解技術的研究工作。此后，世界各國先后建立了多種熱解裝置和相關工藝路線，力圖實現(xiàn)熱解技術的產(chǎn)業(yè)化。 </p><p>　　生物質快速熱解技術是生物質利用的重要途徑，許多研究者用閃解來增加熱解的液體產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物。任錚偉等[1]在最大

5、進料速率為5kg/h的快速裂解流化床內(nèi)進行了快速熱解生物質制取液體燃料的研究。反應在常壓和420～525℃溫度范圍內(nèi)進行，以木屑為原料，CO2 為流化氣，石英沙為傳熱介質，最大液體質量產(chǎn)率達到70%。戴先文等[2]以木屑為原料，氮氣為流化氣，采用石英沙作為傳熱介質，在循環(huán)流化床中進行快速熱解實驗。當溫度為550℃，木屑粒徑0.38mm，停留時間0.8s時，液體質量產(chǎn)率為63%。徐保江等用一套小型旋轉錐快速熱解反應器，以松木屑為原料、保護

6、氣為氮氣、沙子為傳熱介質，在加熱速率為1000℃/s的條件下，進行了快速熱解實驗，質量產(chǎn)油率接近60%。荷蘭的Twent大學和BTG公司聯(lián)合研制出一種旋轉錐快速熱解反應器，特點是不需要惰性載氣，加熱速率最高達到5000 K/s ，質量產(chǎn)油率最高可達70%。英國Aston大學開發(fā)了燒蝕反應器，該設備的主要原理是外界提供高壓使生物質顆粒以相對于反應器高溫表面（t≤600℃）高速（v>1.2m/s） 移動并熱解。最后可以獲得質量產(chǎn)率為7

7、7.6 %的液體</p><p>　　然而，國內(nèi)對生物質與廢塑料共熱解研究的比較少。四川大學的鄧代舉等在自制固定床反應器中，對聚丙烯和毛竹共熱解進行研究，探討了反應氣氛、熱解溫度、反應物配比、反應時間對共熱解的影響規(guī)律。實驗結果表明，獲得最佳油相液體收率的條件為，聚丙烯和毛竹配比 8：2，熱解溫度為520℃，反應時間4h，氫氣氣氛，油相液體收率達53.9wt%，辛烷值為77.3。鄭州匯綠科技有限公司的孔永平等利用

8、廢棄生物質為主要原料，再以廢橡膠等為輔助原料，加上自制催化劑，利用熱解耦合技術原理，直接制備成汽、柴油，出油率為50%左右，產(chǎn)品主要指標經(jīng)檢測達到國家石化汽柴油相關標準，可直接用于機動車輛。目前，該技術已完成小時，進入中試，走到了世界同類研究的前列。 </p><p>　　三、中國生物質熱解制取生物油的發(fā)展?jié)摿?</p><p>　　生物質是唯一可再生綠色能源，它包括了動植物和微生物以及由

9、這些生命體排泄和代謝的所有有機物質。生物質作為生物質能的載體，在各種可再生能源中比較獨特，不僅能貯存太陽能，而且是一種可再生的碳源，可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。更重要的是生物質的可持續(xù)利用，不會增加二氧化碳的凈排放，因此全球氣候將受益于生物質的廣泛應用，符合能源需求和環(huán)境保護的要求 。由此可見，我國生物質能潛在資源量非常巨大，利用現(xiàn)代生物質技術，開發(fā)生物質能源意義重大，前景十分廣闊。 </p><p>　

10、　橡膠工業(yè)的發(fā)展對其他工業(yè)的發(fā)展以及人民的生活水平的提高，發(fā)揮著巨大作用，但隨著人們對生活環(huán)境的日益關注，我們不得不同時考慮其善后的回收、再利用等問題。如處理不當會給環(huán)境帶來意想不到的負面影響。廢橡膠的處理和回收利用作為一個同時關系到社會和經(jīng)濟的問題，已引起人們的重視。將廢橡膠制取熱解燃料或高附加值的產(chǎn)品對保護環(huán)境、防止生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生污染及危害起到重要作用。但廢橡膠熱傳導性差，熔融物粘度大，單獨熱解容易導致結焦，而且熱解所得的重質液相產(chǎn)物

11、多，很難直接作為燃料油。 </p><p>　　鄭州匯綠科技有限公司研制的生物質熱解直接制取汽柴油技術，既可解決生物質和廢橡膠單獨熱解的不足之處，同時可以使廢棄資源得到充分的利用。綜上，根據(jù)我國當前的國情，大力發(fā)展生物質熱解制取生物油將具有很強的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?</p><p>　　四、生物質熱解制取生物油的發(fā)展戰(zhàn)略 </p><p>　　中國是農(nóng)業(yè)大國

12、，生物質資源十分豐富，僅稻草、麥草、玉米桿等非木材纖維年產(chǎn)量就超過10億噸。這些非木材纖維以及大量的木材加工剩余物，都是取之不盡的天然高分子化工原料倉庫和能源。然而，目前我國每年有30億噸秸桿得不到有效利用，大部分被白白燒掉。由于生物質能源其分布的分散性和能量密度低，利用難度很大。這些生物能源的利用率只有 10%～20%，因此，加強我國在這方面的研究勢在必行。 廢橡膠資源的合理開發(fā)與使用，既可以帶來較好的經(jīng)濟效益，又可以解決環(huán)境問題。但

13、是我國廢塑料的回收利用率不高，與發(fā)達國家有著明顯的差距。已有的工藝多以單一品種的加工廢料或聚烯烴廢塑料為原料，采用的流程與設備多是套用石油裂化過程的工藝及設備，對廢塑料裂解反應特點缺乏全面考慮?？傮w來看，我國生物質和廢棄橡膠的開發(fā)利用仍處在發(fā)展的初級階段，還存在許多問題，主要是資源不清楚、技術不成熟、政策和市場不完善等。針對生物質和廢橡膠研究現(xiàn)狀，特別是當前國內(nèi)外對生物質和廢橡膠的共熱解研究比較少，在我國也剛開始涉及到這個領域，所以今后

14、應該加強對生物質和廢橡膠共熱解的研究，深入研究生物質與廢橡膠共熱解的協(xié)同作用的機理，在共熱解技術上實現(xiàn)突破</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 任錚偉，徐清，陳明強，等.流化床生物質快速裂解制液體燃料[J].太陽能學報，2002，23（4）：462～466。 </p><p>　　[2] 徐保江，李美玲，