生物質(zhì)熱解制取生物油的研究進(jìn)展

1、<p>　　生物質(zhì)熱解制取生物油的研究進(jìn)展</p><p>　　摘 要：文章介紹了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)熱解的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，概述了我國(guó)生物質(zhì)熱解制取生物油的潛力。文章對(duì)生物質(zhì)熱解制取生物油進(jìn)行了展望，并指出了生物質(zhì)熱解制取生物油的發(fā)展戰(zhàn)略。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：生物質(zhì) 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(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要能源來(lái)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(yán)重環(huán)境污染和溫室效應(yīng)。為了保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排，緩解能源供需的緊張狀況，世界各國(guó)均在加緊開(kāi)發(fā)包括生物質(zhì)能在內(nèi)的各種可再生能源。 </p><p>　　我國(guó)農(nóng)林廢棄資源豐富，直接燃燒對(duì)環(huán)境污染大。利用生物質(zhì)熱解技術(shù)原理可以將麥秸稈、玉米桿、谷殼等廢氣生物質(zhì)轉(zhuǎn)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(jī)或透平中燃燒發(fā)電。生物油經(jīng)過(guò)品質(zhì)提升后（如催化加氫、催化裂解和氣化-費(fèi)托合成），可以轉(zhuǎn)化為汽油或柴油。該文主要對(duì)生物質(zhì)熱解液化研究進(jìn)展進(jìn)行介紹，綜述了這類(lèi)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(guó)內(nèi)外生物質(zhì)熱解研究現(xiàn)狀 </p><p>　　20 世紀(jì)70年代的石油危機(jī)，世

4、界各國(guó)紛紛尋求可替代化石能源的可再生能源，“生物質(zhì)”漸漸引起人們的注意，因此對(duì)生物質(zhì)的研究由此開(kāi)始，尤其是對(duì)生物質(zhì)熱解的研究更是引起廣大研究者的重視。上世紀(jì)80年代早期，北美首先開(kāi)展了熱解技術(shù)的研究工作。此后，世界各國(guó)先后建立了多種熱解裝置和相關(guān)工藝路線，力圖實(shí)現(xiàn)熱解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。 </p><p>　　生物質(zhì)快速熱解技術(shù)是生物質(zhì)利用的重要途徑，許多研究者用閃解來(lái)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(jìn)料速率為5kg/h的快速裂解流化床內(nèi)進(jìn)行了快速熱解生物質(zhì)制取液體燃料的研究。反應(yīng)在常壓和420～525℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，以木屑為原料，CO2 為流化氣，石英沙為傳熱介質(zhì)，最大液體質(zhì)量產(chǎn)率達(dá)到70%。戴先文等[2]以木屑為原料，氮?dú)鉃榱骰瘹?，采用石英沙作為傳熱介質(zhì)，在循環(huán)流化床中進(jìn)行快速熱解實(shí)驗(yàn)。當(dāng)溫度為550℃，木屑粒徑0.38mm，停留時(shí)間0.8s時(shí)，液體質(zhì)量產(chǎn)率為63%。徐保江等用一套小型旋轉(zhuǎn)錐快速熱解反應(yīng)器，以松木屑為原料、保護(hù)

6、氣為氮?dú)?、沙子為傳熱介質(zhì)，在加熱速率為1000℃/s的條件下，進(jìn)行了快速熱解實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量產(chǎn)油率接近60%。荷蘭的Twent大學(xué)和BTG公司聯(lián)合研制出一種旋轉(zhuǎn)錐快速熱解反應(yīng)器，特點(diǎn)是不需要惰性載氣，加熱速率最高達(dá)到5000 K/s ，質(zhì)量產(chǎn)油率最高可達(dá)70%。英國(guó)Aston大學(xué)開(kāi)發(fā)了燒蝕反應(yīng)器，該設(shè)備的主要原理是外界提供高壓使生物質(zhì)顆粒以相對(duì)于反應(yīng)器高溫表面（t≤600℃）高速（v>1.2m/s） 移動(dòng)并熱解。最后可以獲得質(zhì)量產(chǎn)率為7

7、7.6 %的液體</p><p>　　然而，國(guó)內(nèi)對(duì)生物質(zhì)與廢塑料共熱解研究的比較少。四川大學(xué)的鄧代舉等在自制固定床反應(yīng)器中，對(duì)聚丙烯和毛竹共熱解進(jìn)行研究，探討了反應(yīng)氣氛、熱解溫度、反應(yīng)物配比、反應(yīng)時(shí)間對(duì)共熱解的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)時(shí)間4h，氫氣氣氛，油相液體收率達(dá)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(zhì)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(shù)原理，直接制備成汽、柴油，出油率為50%左右，產(chǎn)品主要指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)達(dá)到國(guó)家石化汽柴油相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可直接用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛。目前，該技術(shù)已完成小時(shí)，進(jìn)入中試，走到了世界同類(lèi)研究的前列。 </p><p>　　三、中國(guó)生物質(zhì)熱解制取生物油的發(fā)展?jié)摿?</p><p>　　生物質(zhì)是唯一可再生綠色能源，它包括了動(dòng)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(jī)物質(zhì)。生物質(zhì)作為生物質(zhì)能的載體，在各種可再生能源中比較獨(dú)特，不僅能貯存太陽(yáng)能，而且是一種可再生的碳源，可轉(zhuǎn)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(zhì)的可持續(xù)利用，不會(huì)增加二氧化碳的凈排放，因此全球氣候?qū)⑹芤嬗谏镔|(zhì)的廣泛應(yīng)用，符合能源需求和環(huán)境保護(hù)的要求 。由此可見(jiàn)，我國(guó)生物質(zhì)能潛在資源量非常巨大，利用現(xiàn)代生物質(zhì)技術(shù)，開(kāi)發(fā)生物質(zhì)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(duì)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(duì)生活環(huán)境的日益關(guān)注，我們不得不同時(shí)考慮其善后的回收、再利用等問(wèn)題。如處理不當(dāng)會(huì)給環(huán)境帶來(lái)意想不到的負(fù)面影響。廢橡膠的處理和回收利用作為一個(gè)同時(shí)關(guān)系到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的問(wèn)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(duì)保護(hù)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(dǎo)性差，熔融物粘度大，單獨(dú)熱解容易導(dǎo)致結(jié)焦，而且熱解所得的重質(zhì)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(zhì)熱解直接制取汽柴油技術(shù)，既可解決生物質(zhì)和廢橡膠單獨(dú)熱解的不足之處，同時(shí)可以使廢棄資源得到充分的利用。綜上，根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情，大力發(fā)展生物質(zhì)熱解制取生物油將具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?</p><p>　　四、生物質(zhì)熱解制取生物油的發(fā)展戰(zhàn)略 </p><p>　　中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)

12、，生物質(zhì)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(guò)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(cāng)庫(kù)和能源。然而，目前我國(guó)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(zhì)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(qiáng)我國(guó)在這方面的研究勢(shì)在必行。 廢橡膠資源的合理開(kāi)發(fā)與使用，既可以帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益，又可以解決環(huán)境問(wèn)題。但

13、是我國(guó)廢塑料的回收利用率不高，與發(fā)達(dá)國(guó)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(shè)備多是套用石油裂化過(guò)程的工藝及設(shè)備，對(duì)廢塑料裂解反應(yīng)特點(diǎn)缺乏全面考慮?？傮w來(lái)看，我國(guó)生物質(zhì)和廢棄橡膠的開(kāi)發(fā)利用仍處在發(fā)展的初級(jí)階段，還存在許多問(wèn)題，主要是資源不清楚、技術(shù)不成熟、政策和市場(chǎng)不完善等。針對(duì)生物質(zhì)和廢橡膠研究現(xiàn)狀，特別是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)和廢橡膠的共熱解研究比較少，在我國(guó)也剛開(kāi)始涉及到這個(gè)領(lǐng)域，所以今后

14、應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)生物質(zhì)和廢橡膠共熱解的研究，深入研究生物質(zhì)與廢橡膠共熱解的協(xié)同作用的機(jī)理，在共熱解技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 任錚偉，徐清，陳明強(qiáng)，等.流化床生物質(zhì)快速裂解制液體燃料[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2002，23（4）：462～466。 </p><p>　　[2] 徐保江，李美玲，