生物质快速热解动力学研究进展

分类 。
力学 、 热 传 质 学 和 流பைடு நூலகம்体 力 学 等 多 种 学 科 。其 中 ， 传 动
力学 机理 的研 究 是 了解 生 物 质 热 解 过程 的第 一 步 ， 也 是关键 的一 步 。生 物 质 热 解 动 力 学 主要 研 究 生 物 质 在热 分解 反应 过程 中反 应 温 度 、 应 时 间 等 参 数 与 物 反 料或 者反 应 产 物 转 化 率 之 间 的 关 系 。通 过 动 力 学 分 析 ， 深入 地 了解 反 应 的过 程 或 机理 ， 以预 测 反 应 可 可 速 率 以及 反 应 的难 易 程 度 ， 热 解 工 艺 的 制 定 、 解 对 热
中 图分 类 号 ：Ｔ ６ Ｋ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ ）２－ １６—０ ８ Ｘ（ ０ ０ １ ０ ８ ７
０ 引言
生 物质 热解 是一 项 重要 的 生物 质热 化 学转 化利 用 技术 ， 它不 仪 是生 物质 气 化 或 燃 烧 等 转 化 过 程 中 普 遍 存 在 的一个 初始 过 程 ， 是 一 种 生 产 高 能量 密度 能 源 还 产 品的独 立 工 艺 。生 物 质 热 解 过 程 的 研 究 包 含 了动
行 总结 并 分 类介 绍 。 生物 质 在快 速 热解 条 件 下 的动 力 学 模 型 可 以 分 为 单 步 整 体 模 型 、 争 反 应模 型 、 总 体 竞 半
模 型 、 油 二次 裂解 模 型 和综 合 模 型 等 。 焦
关键 词 ：生 物 质 ；快 速热 解 ；动力 学 模 型
２１ ０ ０年 １ ２月
农 机 化 研 究
第 １ ２期
生 物 质 快 速 热 解 动 力 学 研 究 进 展
王 丽 红 ，易 维 明 ，柏雪 源 ，蔡 红珍 ，李 永 军 ， 一 ｒ ，
（ ． 东 理 工 大 学 农 业 工 程 与 食 品科 学 学 院 ， 山东 淄 博 １山 山 东 淄博 ２５ ９ ） ５ ０ １ ２ ５ ９ｌ ． 东 省 清 洁 能 源 工 程 技 术 研 究 中 心 ， ５ ０ ；２ 山
ｍ ｒ ｙｏ ｓ ） ａｙＰ ｒｌ ｉ 和焦 油二 次裂 解 （ ｅｏ ｄｒ ｅｃ ｏ ｓ ｆ ｙｓ Ｓ ｃｎ ａｙＲ ａｔ ｎ ｉ ｏ Ｔ ｒ两 种 ， 级 裂 解 又 分 为 单 组 分 裂 解 模 型 （ ｎ ａ） 初 Ｏ ｅ— Ｃ ｍｐｎ ｎ Ｍｅｈ ｎｓ ） 多 组 分 裂 解 模 型 （ ｌ — ｏ ｏｅ ｔ ｃ ａ ｉ ｍｓ 和 Ｍｕｔ ｉ
生物 质 热解 动力 学研 究 中应 用最 多 的有 热重 分 析
（ｈｒｏｒｖｍ ｔ ） 等 温 质 量 变 化 分 析 （ｓｔｅｍ ｌ ｔｅｍ ｇａｉｅｙ 和 ｒ ｉ ｈｒ ａ ｏ
ｍ ｓ —ｃａ ｇ ｅｅ ｎｔ ｎ 。热 重 分 析 属 于 慢 速 热 ａｓ ｈ ｎｅ ｄ ｔ ｍｉａ ｏ ） ｒ ｉ
１ 动 力 学研 究 装 置
加 热速 率 不 同 ， 物 质 热 挥 发 的性 质 不 同 ， 此 生 因 研 究生 物 质 快 速 热 解 动 力 学 机 理 必 须 在 能 够 实 现 极 快 的升 温 速 率 的 装 置 上 进 行 。纵 观 各 国研 究 者 研 究 生 物质 热 裂 解 机 理 与 反 应 动 力 学 所 使 用 的技 术 和装
析并不适用 于高的加热速率 ， 因为其结果不 能外推 。
等温质 量 变化 分析 属 于快 速 热 解 ， 旨在 很 短 的 时 间 内 将 试样 提 升到 一个 比较 高 的 温 度 ， 后保 持 该 恒 定 的 然
独 列 出快 速 动 力 学 模 型 而 是 将 现 有 的 反 应 模 型 分 类 。例 如 ，ｉ ｌｓ将 反 应模 型 分为 初级 裂解 （ 一 ３ ］ Ｄ ａｉ Ｂ 蹦
Ｒ ａｔ ） 。所 有这 些 装 置都 能够 实 现 生 物 质 闪 速热 ｅｃｏ 等 ｒ 解， 只是 结 构不 同 ， 数 不 同 ， 能 有 差 异 。修 双 宁对 参 性
此 进 行 了详 细 总结 Ｊ 。
解 ， 样品在 程序升 温下 分解 ， 是 同时 得 到 失 重 变 化 。
热重 分析 所 用样 品 少 ， 升温 速 率 小 于 １０ ｍｎ 减 少 ０ ℃／ ｉ，
置， 基本 上 是层 流 炉 （ ａ ｉｅ ｎｒｉｅ ｌ ｗ Ｒ ａｔｒ Ｌ ｍ ｒ ｒ ｔ ｎｄ—ｆ ｅｃ ） ￣ Ｅ ａ ｏ ｅ
设 备 的设 计 都起 着 决定 性作 用
。
或落 管 （ ｒｐＴ ｂ ） 网屏 反 应 器 （ ｒ Ｄ ｏ ｕ ｅ 、 Ｗｉ ｅ—Ｍｅｈ Ｒ ａｔ ｓ ｅｃｏ ｒ ｏ Ｈ ａ ｄ Ｇ ｉ 和 辐 射 加 热 反 应 器 （ ａ ｉ ｔＨ ａ ｎ ｒ ｅｔ ｒ ｅ ｄ） Ｒ ｄ ｎ ｅｔ ｇ ａ ｉ
了气 固二 次 反 应 ， 且 整 个 反 应 可 控 。然 而 ， 重 分 而 热
２ 国外对生物质快速 热解动 力学模 型
快 速热 解 动力 学 的研 究不 像慢 速 热解 研究 那样 普
遍 ， ｉ ｌ ｉ Ｐａ ａｈＮ在 总结 反 应 模 型 时 也 没 有 单 Ｄ ａ 或 ｒｋ ｓ Ｂｓ
摘
要 ：建 立 动力 学 方程 是 正 确 了解 生 物质 热 解过 程 的关 键 ， 究 生 物 质 快 速 热 解 机 理 必 须 获 得 生 物 质 在 快 速 研
热解 条件 下 的动力 学 方 程 。为 此 ， 绍 了国 内外 学 者 对 生 物 质 快 速 热 解 动 力 学 的研 究 ， 提 出 的 动 力 学 模 型 进 介 对
Ｃ ｒｅ ｒｎｅ等 曾对快 速 热解 动 力学 在 ２ ａ ｎＢａｃ ｍ Ｏ世 纪
八 九 十 年 代 的 研 究 进 行 了简 单 的 总 结 ， 针 对 近 而 １ ａ 生 物 质 快 速 热 解 动 力 学 研 究 的 总 结 尚未 见 报 ０来 道 。针 对上 述 情况 ， 文 总结 了 国 内外 研 究 者 对 生 物 本 质快 速 热解 动力 学 的研 究 ， 热 解 动 力 学 模 型进 行 了 将