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生物质热裂解 PPT

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热裂解

热裂解
生物质快速热解过程中，生物质原料在缺氧的条件下，被快速加热到较高反应温度，从而引发了大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，称之为生物油或焦油。生物油为深棕色或深黑色，并具有刺激性的焦味。通过快速或闪速热裂解方式制得的生物油具有下列共同的物理特征：高密度（约1200Kg/m^3）；酸性（pH值为2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）以及较低的发热量（14～18.5MJ/Kg）。
根据反应温度和加热速度的不同，生物质热解工艺可分为慢速、常规、快速或闪速集中。慢速裂解工艺具有几千年的历史，是一种以以生成木炭为目的的炭化过程，低温和长期的慢速裂解可以得到30%的焦炭产量；低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）的常规热裂解可制成相同比例的气体、掩体和固体产品；快速热裂解大致在10～200℃/s的升温速率，小于5s的气体停留时间；闪速热裂解相比于快速热裂解的反应条件更为严格，气体停留时间通常小于1s，升温速率要求大于103℃/s，并以102～103℃/s的冷却速率对产物进行快速冷却。
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。
一、生物质热裂解原理和主要特征
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。该技术能一连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品质的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改进加工使液体燃料的品质接近于柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为21世纪的绿色燃料。

7,第四章(1)生物质热裂解

7,第四章(1)生物质热裂解
生物质热化学转化技术
生物质热化学转化技术概述 生物质气化 生物质热裂解（热解） 生物质热裂解（热解） 生物质直接液化 生物质热裂解炭化
1.生物质热化学转化技术概述
定义：生物质热化学转化是指在加热条件下，用 化学手段将生物质转换成燃料物质的技术。 分类：生物质热化学转化可进一步分为气化、热 裂解（热解）、液化三种技术；各技术产生各自 的产品。
生物质气化分类
(4) 空气（氧气）—水蒸气气化 空气（氧气）—水蒸气气化是以空气（氧气）、 水蒸气同时作为气化介质的气化过程，其优越 之处在于减少了空气的供给量，并生成更多的 氢气和碳氢化合物，提高了燃气的热值，典型 的燃气热值为11.5MJ/m3。另外，生物质与空气 的氧化反应可以给其他反应提供能量，因此它 是自供热系统，不需要外供热源。
生物质气化原理
(2) 热分解反应
当温度达到160℃以上便开始发生高分子有机物在吸热 的不可逆条件下的热分解反应，并且随着温度的进一步 升高，分解进行得越激烈。由于生物质原料中含有较多 的氧，但温度升高到一定程度后，氧将参加反应而使温 度迅速提高，从而加速完成热分解。 热分解时一个十分复杂的过程，其真实的反应可能包括 若干不同路径的一次、二次甚至高次反应，但总的结果 是大分子的碳水化合物的链被打开，析出生物质中的挥 发分，只剩残余的木炭。 完成热分解反应时间600 ℃需要27秒，900 ℃需要9秒。
生物质气化分类
(5)氢气气化 氢气气化主要反应是在高温高压下氢气与碳 及水蒸气生成甲烷的过程，氢气气化的可燃 气热值可高达22.3~26MJ/m3，属高热值燃 气，但因其反应需在高温高压且具有氢源的 条件下进行，条件苛刻，不常引用。
生物质气化分类
(6)干馏气化 干馏气化失在隔绝空气或只提供极有限的氧 使气化不止于大量发生情况下进行的生物质 热裂解，产生固体碳、液体与可燃气。可燃 气主要组成为H2、CH4、CO、CO2 及少量 C2H6、C2H4，热值为15MJ/m3。由于热裂解 是吸热反应，应提供外热源以使反应进行。

生物质热裂解精品课件

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3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
温度
一般地说，低温、长滞留期的慢速热裂解主要用于最大限度地增 加炭的产量；常规热裂解当温度小于600℃时，采用中等反应速率 ，其生物油、不可冷凝气体和炭的产率基本相等；闪速裂解温度在 500~650℃范围内，主要用来增加生物油的产量；同样的闪速热裂 解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短的气相滞留期 下，主要用于生产气体产物。
生物质热裂解
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要点
1.生物质热裂解概念
2.生物质热裂解反应机理
3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
4.生物质热裂解工艺类型
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1.生物质热裂解概念
生物质热裂解是指生物质在完全没有氧气或缺氧条件下热降 解，最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。三种产物的 比例取决于热裂解工艺和反应条件。
升温速率
Kilzer 和 Broido （1965）在研究纤维素热裂解机理时指出，低 升温速率有利于炭的形成，而不利于焦油的产生。
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4.生物质热裂解工艺类型
根据工艺操作条件，生物质热裂解工艺分为慢速、快速和反应性热裂 解三种类型。在慢速热裂解工艺中又可分为炭化和常规裂解。
280~340℃
（放热）
经一些有序的 竞争反应
炭+水+CO+CO2等
气
Kilzer提出的纤维素热分解途径
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从物质、能量的传递分析
气体
热量
生物质
颗粒边界层 生物油
生物油
炭 生物质 一次裂解
气体
一次气体 二次裂解

生物质的热裂解

生物质的热裂解

生物质的热裂解是一种将生物质转化为燃料和其他化学品的过程。

在这个过程中，生物质被加热到高温(通常在500-800摄氏度之间),使其分解成较小的分子或化合物。

这些小分子或化合物可以进一步加工成燃料或其他化学品，如液体生物燃料、气体生物燃料、生物柴油、生物塑料等。

生物质热裂解是一种环境友好的能源生产方式，因为它可以利用废弃物和农业残留物等生物质资源，减少化石燃料的使用和排放的温室气体。

此外，生物质热裂解还可以产生电力，从而实现能源多元化。

然而，生物质热裂解也存在一些挑战和限制。

例如，高成本、技术难度大、能源转化效率低等问题需要解决。

此外，由于热裂解产物中含有一些有毒有害的物质，如重金属、苯等，因此需要采取相应的安全措施来避免对环境和人体健康的影响。

《生物质热解技术》课件

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热解技术发展趋势
描述生物质热解技术从发展历程到未来的发展趋势。
1
热解技术发展历程
经过多次调整，生物质热解工艺得到长足发展，并引入智能化、节能化等新概念。
2
未来发展趋势
生物质衍生能源将逐渐替代化石燃料成为主要能源，生物质热解技术得到进一步发展。
热解技术市场前景
介绍生物质热解技术市场的现状以及未来前景。
热解设备
生物质热解技术中使用的固体热解设备、液体热解设备和气体热解设备不同的技术方案和应用场景。
固体热解设备
采用流化床，固定床和旋转缸等反应器。
液体热解设备
采用微波反应器和固定床反应器。
气体热解设备
采用床式气化器和流化床气化器等各种纵向气化器， 配合不同的工作负压等技术方案来进行实际应用。
热解技术应用
介绍热解技术在生产生物质加工物、处理废弃物和生产生物气的应用案例。
热解液制备活性炭
液体生物油可用于活性炭生产，用作恶臭和水处理剂。
热解处理废弃物
生物质热解处理废弃物可用于造纸、制备木质素。
热解生物质制气
生物气体可用于汽车燃料和发电用途，为清洁能源贡献力量。
热解技术优缺点
介绍生物质热解技术的优点和缺点。 • 优点：生产量较高；可再生能源贡献巨大。 • 缺点：生产成本较高；能源利用效率较低；环保难度大等。
生物质热解技术
介绍生物质热解技术的定义、热解反应制度和反应产物等相关知识点。
热解概述
生物质热解技术定义，热解过程，以及热解后的产物与其用途。
定义
生物质在热解过程中释放出可再生能源。
热解过程
将生物质物理或化学分解，以释放出可燃气体、有机液体和固体炭。
热解产物
生物质热解后的产物包括生物炭、液体生物油和生物气体。

《生物质热解技术》课件

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政府支持
制定相关政策和标准 加大对生物质热解技术的投入
企业合作
多方合作，共同推动技术创新
科研机构
开展深入研究，提升技术水平
国际合作
加强国际间生物质热解技术合 作与交流
国际合作
国际间应该加强生物质热解技术的合作与交流，共同推动 技术的发展和普及。通过国际合作，不仅可以分享经验和 资源，还可以加速技术的创新和应用，实现更广泛的影响 和效益。
生物气
可用于发电 供热、供暖等领域
生物炭
用于土壤改良 再生能源领域
热能
直接供暖、制冷等用途
生物质热解技术的应用 前景
生物质热解技术具有广泛的应用前景。在能源领域，可以替 代传统化石能源，减少温室气体排放，保护环境。在工业生 产中，可以实现资源的循环利用，提高能源利用效率。未来 随着生物质热解技术的不断创新和发展，其应用范围将进一 步扩大。
● 02
第2章 生物质热解过程
生物质热解的基本原理
生物质热解是一种将生物质分子内部的键断裂的过程，通过 高温、无氧或低氧环境下进行，最终生成气体、液体和固体 产物。这一过程在生物质能源开发和利用中具有重要意义。
生物质热解的反应机理
热解
生物质在高温下分 解成不同产物
干馏
在缺氧或无氧条件 下，生物质物质分
● 05
第五章 生物质热解技术的环 保效益
01 减少碳排放
低碳排放
02 减少污染
环保优势
03 提高空气质量
环境友好
生物质热解技术的减排效果
减少化石能源使用
提倡可再生能源 减少对石油、煤等传统能源的 依赖
减少温室气体排放
降低二氧化碳排放量 减缓气候变化
提高大气质量

高温热裂解法

高温热裂解法

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。

生物质热裂解技术ppt

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产物的比例根据不同的热裂解工艺和反应条件而变化。
慢速热裂解
按照升温速率和完 全反应时间的不同
快速热裂解 闪速热裂解
热裂解工艺主要运行参数
参数
慢速热裂解
反应温度/oC
300~700
升温速度/(oC/s)
0.1~1
快速热裂解 600~1000 10~20
停留时间/s
>600
0.5~5
物料尺寸/mm
5~50
周期3-5d
白烟 黄烟 青烟 木炭率18-22
操作周期24小时，木炭率15-20
每8小时加料1次，每1小时出料1次，物料停留4-5h，木炭率25-30
生物质热裂解液化工艺的发展
20世纪80年代初，加 1995年左右，目前生 拿大Waterloo大学开 物质热解制油主流设 始了以提高液体产率 备已经普遍完成研发。 为目标的循环流化床 之后，随着试验规模 研究，为现代快速、 的反应装置逐步完善 闪速裂解提供了基础， 化，欧美示范性和商 被公认为本领域中最 业化运行的热裂解项 广泛深入的研究成果。 目不断开发和建造。
2005年后， 国外科研 机构开始 加大力度 研发生物 油的深加 工技术。
1980
1990
纤维素、半纤维素、木质素三种组分常被假设独立进行热分解。
纤维素受热分解阶段：
➢水分的蒸发与干燥（100~150 oC） 化学性质不变，水蒸发
➢葡萄糖基脱水（150~240 oC） 法学性质发生变化，产物为反应水
➢热裂解（240~375oC） 一氧化碳、二氧化碳、醋酸、甲醇、焦油、生物质炭
➢聚合和芳构化（>400 oC） 甲烷、木炭等固液气产物
纤维素通常的热分解温度范围：275~450 oC

生物质热解技术41页PPT

生物质热解技术41页PPT
生物质热解技术
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。

6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you

7,第四章(1)生物质热裂解

7,第四章(1)生物质热裂解
生物质热化学转化技术概述 生物质气化 生物质热裂解（热解） 生物质热裂解（热解） 生物质直接液化 生物质热裂解炭化
1.生物质热化学转化技术概述
定义：生物质热化学转化是指在加热条件下，用 化学手段将生物质转换成燃料物质的技术。 分类：生物质热化学转化可进一步分为气化、热 裂解（热解）、液化三种技术；各技术产生各自 的产品。
生物质气化原理：还原反应
③甲烷生成反应 C+2H2 →CH4；△H= －752.400kJ/mol CO+3H2→CH4+H2O(g)； △H= －2035.66kJ/mol CO2+4H2 →CH4+2H2O(g)； △H= －827.514kJ/mol 碳加氢直接合成甲烷是强烈的放热反应，甲烷是稳定化合 物，当温度高于600 ℃时，甲烷就不再是热稳定状态，反 应将向反方向进行，析出炭黑。常压气化时温度一般控制 在800 ℃。 以上反应均为体积缩小的反应，加压有利于反应向右进行。 气化同时伴有下列反应 2C+4H2O →CH4+CO2； △H= －677.286kJ/mol
2.3.生物质气化分类
根据气化介质的不同可分为干馏气化、 空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢 气以及这些气体混合物的气化。
生物质气化分类
(1) 空气气化 空气气化是以空气作为气化介质的气化过程， 是所有气化技术中最简单、最经济的一种技术， 气化过程不需要额外提供热量。空气中的氮气 一般不参与反应，在空气气化的生物质燃料中， 氮气含量可高达50%，其大量存在稀释了可燃 气中的可燃成份，降低了燃气热值。空气气化 的燃气热值一般为5MJ/m3，属低热值燃气，不 适于采用管道进行长距离输送，但用于近距离 燃烧或发电时，空气气化仍是最佳的选择。
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生物质热裂解
要点
1.生物质热裂解概念
2.生物质热裂解反应机理
3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
4.生物质热裂解工艺类型
1.生物质热裂解概念
生物质热裂解是指生物质在完全没有氧气或缺氧条件下热降 解，最终生成生物油、木炭和可燃气体的过程。三种产物的 比例取决于热裂解工艺和反应条件。
低温慢速裂解（<500℃）——木炭为主 中温快速热裂解（500~650℃）——生物油 高温闪速裂解（700~1100℃）——可燃气体
200~280℃
纤维素 （吸热）
“脱水纤维素”+水
280~340℃
（放热）
经一些有序的 竞争反应
炭+水+CO+CO2等
气
Kilzer提出的纤维素热分解途径
从物质、能量的传递分析
气体
热量
生物质
颗粒边界层 生物油
生物油
炭
气体
生物质 一次裂解
一次气体 二次裂解
一次生物油
生物质炭
一次生物油 二次气体
生物质热裂解过程示意
升温速率
Kilzer 和 Broido （1965）在研究纤维素热裂解机理时指出，低 升温速率有利于炭的形成，而不利于焦油的产生。
4.生物质热裂解工艺类型
根据工艺操作条件，生物质热裂解工艺分为慢速、快速和反应性热裂 解三种类型。在慢速热裂解工艺中又可分为炭化和常规裂解。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
固体和气相滞留期
Wagannar研究表明，在给定颗粒粒径和反应温度条件下，为 使生物质彻底转换，需要很小的固相滞留期。
生物质物料特性的影响
生物质种类、粒径、形状及粒径分布等特性对生物质热裂解行 为及产物分布有着重要影响。
பைடு நூலகம்力
压力的大小影响气相滞留期，从而影响二次裂解，最终影响热裂 解产物产量分布。
3.影响生物质热裂解过程 及产物组成的因素
温度
一般地说，低温、长滞留期的慢速热裂解主要用于最大限度地增 加炭的产量；常规热裂解当温度小于600℃时，采用中等反应速 率，其生物油、不可冷凝气体和炭的产率基本相等；闪速裂解 温度在500~650℃范围内，主要用来增加生物油的产量；同样 的闪速热裂解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短 的气相滞留期下，主要用于生产气体产物。
如果反应条件合适，可获得原生物质80%~85%的能量，生物油产率 可达70%以上。
2.生物质热裂解反应机理
从生物质组成成分分析 从物质、能量的传递分析 从反应进程分析 从线性分子链分解角度分析
从生物质组成成分分析
生物质的三种主要组成物质常常被假设独立地进行热分解，半纤维素主
要在225~350℃分解，纤维素主要在325~375℃分解，木质素在 200~500℃分解。半纤维素和纤维素主要产生挥发性物质，而木质素主要 分解为炭。
从反应进程分析
生物质的热裂解过程分为三个阶段：
① 脱水阶段（室温~100℃） 物理变化，主要失去水分
② 主要热裂解阶段（100~380℃） 生物质在缺氧条件下受热分 解，随着温度的不断升高，各种挥发物相应析出，原料发生 大部分的质量损失。
③ 炭化阶段（>400℃） 分解非常缓慢，产生质量损失比第二阶 段小得多，该阶段通常被认为是C-C键和C-H键的进一步裂解 所造成的。