生物質(zhì)熱裂解精品課件

1、生物質(zhì)熱裂解,1.生物質(zhì)熱裂解概念,3.影響生物質(zhì)熱裂解過程及產(chǎn)物組成的因素,4.生物質(zhì)熱裂解工藝類型,2.生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)機理,要點,1.生物質(zhì)熱裂解概念,生物質(zhì)熱裂解是指生物質(zhì)在完全沒有氧氣或缺氧條件下熱降解，最終生成生物油、木炭和可燃氣體的過程。三種產(chǎn)物的比例取決于熱裂解工藝和反應(yīng)條件。 低溫慢速裂解（500）木炭為主 中溫快速熱裂解（500650）生物油 高溫閃速裂解（7001100）可燃氣體 如果反應(yīng)條件合適，可獲得原生物質(zhì)80%85%的能量，生物油產(chǎn)率可達70%以上。,2.生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)機理,從生物質(zhì)組成成分分析 從物質(zhì)、能量的傳遞分析 從反應(yīng)進程分析 從線性分子鏈分解角度分析,

2、從生物質(zhì)組成成分分析,生物質(zhì)的三種主要組成物質(zhì)常常被假設(shè)獨立地進行熱分解，半纖維素主要在225350分解，纖維素主要在325375分解，木質(zhì)素在200500分解。半纖維素和纖維素主要產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，而木質(zhì)素主要分解為炭。,纖維素,“脫水纖維素”+水,（放熱）,經(jīng)一些有序的競爭反應(yīng),炭+水+CO+CO2等,（吸熱）,280340,氣,200280,Kilzer提出的纖維素熱分解途徑,從物質(zhì)、能量的傳遞分析,生物質(zhì),生物質(zhì),炭,氣體,生物油,熱量,生物油,氣體,顆粒邊界層,生物質(zhì),一次裂解,一次氣體 一次生物油 生物質(zhì)炭,一次生物油 二次氣體,生物質(zhì)熱裂解過程示意,二次裂解,從反應(yīng)進程分析,生物質(zhì)

3、的熱裂解過程分為三個階段： 脫水階段（室溫100） 物理變化，主要失去水分 主要熱裂解階段（100380） 生物質(zhì)在缺氧條件下受熱分解，隨著溫度的不斷升高，各種揮發(fā)物相應(yīng)析出，原料發(fā)生大部分的質(zhì)量損失。 炭化階段（400） 分解非常緩慢，產(chǎn)生質(zhì)量損失比第二階段小得多，該階段通常被認為是C-C鍵和C-H鍵的進一步裂解所造成的。,3.影響生物質(zhì)熱裂解過程及產(chǎn)物組成的因素,溫度 一般地說，低溫、長滯留期的慢速熱裂解主要用于最大限度地增加炭的產(chǎn)量；常規(guī)熱裂解當溫度小于600時，采用中等反應(yīng)速率，其生物油、不可冷凝氣體和炭的產(chǎn)率基本相等；閃速裂解溫度在500650范圍內(nèi)，主要用來增加生物油的產(chǎn)量；同樣的閃速熱裂解，若溫度高于700，在非常高的反應(yīng)速率和極短的氣相滯留期下，主要用于生產(chǎn)氣體產(chǎn)物。,固體和氣相滯留期,Wagannar研究表明，在給定顆粒粒徑和反應(yīng)溫度條件下，為使生物質(zhì)徹底轉(zhuǎn)換，需要很小的固相滯留期。,生物質(zhì)物料特性的影響,生物質(zhì)種類、粒徑、形狀及粒徑分布等特性對生物質(zhì)熱裂解行為及產(chǎn)物分布有著重要影響。,壓力,壓力的大小影響氣相滯留期，從而影響二次裂解，最終影響熱裂解產(chǎn)物產(chǎn)量分布。,升溫速率,Kilzer 和 Broido （1965）在研究纖維素熱裂解機理時指出，低升溫速率有利于炭的形成，而不利于焦油的產(chǎn)生。,4.生物質(zhì)熱裂解工藝類型,根據(jù)工藝