热解工艺参数对生物质热解的影响

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摘 要 本文利用油菜秸秆为原料，采用真空热解系统对秸秆进行了生物质热解试验研究，研究表明，热解终温、体系压力、升温速率三种热解工艺参数对生物质热解影响明显。液相产物产率随热解终温的升高而先升高后下降，随体系压力的升高而下降，随升温速率的升高而升高，且在热解温度为500C，体系压力为15kPa，升温速率为12C/min时，液相产物产率较高，达41.97%。

关键词 真空热解 热解工艺参数 液化 液相产物

目前，世界各国都在致力于新能源的开发和利用，以缓解能源危机、减少人类对化石能源的依赖，从而保护本国的矿物能源，为实现国家能源的可持续发展提供基础。通过生物质能转化技术可高效地利用生物质能，生产各种清洁能源和化工产品。因此生物质热解技术的研究，最大限度的将生物质能转化为能源产品将是至关重要的。鉴于生物质资源分散、原料组分复杂，以及热值低、不易运输和储存等特点，必须将其经济高效地转化为高热值的液体燃料，才能实现大规模利用的目的。而在我国中国科技大学生物质洁净能源实验室潜心专研多年，在生物质自热式热解液化、生物油成分分析与结构研究、生物油精制提炼与品质提升等发面开展了大量卓有成效的研究。本文利用生物质热解技术对生物质热解的液相产物产率进行了分析，研究热解工艺参数对生物质热解的影响，希望通过实验对生物质热解技术的发展和应用提供实验数据和理论依据。

1实验材料与方法

试验采用真空热解装置，主要包括热解炉、温控装置、循环冷却水、收集试管、真空泵、截止阀、高纯氮气瓶、集气袋。试验时，温控装置根据位于热解炉内的热电偶信号对炉内温度进行检测和控制，进而控制热解温度；热解系统在真空泵的抽吸下成负压状态，通过调节截止阀控制体系压力。试验时，先调节截止阀，使热解系统具有一定的体系压力，再将热解炉经温控装置程序升温，以一定的升温速率将炉内温度升至设定的热解温度，并保温一段时间，使生物质在热解炉内高温真空热解 ，形成的热解蒸汽被迅速抽离，经冷却装置冷凝液化被收集，由此便可得到液相产物即生物油。

2试验结果与分析

2.1热解终温对生物质热解的影响

生物质热解时，热解终温的不同，液态产物产率也会受影响。试验时，控制体系压力为45kPa，升温速率为12C/min，保温时间45min，热解终温分别为400C，450C，500C，550C，600C，实验表明，液相产物产率先升高，在500C时达到最大值41.01%后又开始下降。在400C时液相产物产率37.34%，450C时产率为38.47%，550C时产率为40.12%，600C时液相产物产率为39.06%。

2.2体系压力对生物质热解的影响

在探究了热解终温对生物质热解的影响后，发现在500C时液相产物产率较高，因此在探究体系压力对生物质热解的影响时将热解温度控制在500C，升温速率为12C/min，保温时间45min，体系压力分别控制在15kPa，30kPa，45kPa，60kPa，75kPa。在本组试验结束时，发现随着体系压力的升高，液相产物产率不断下降，在15kPa时有最大值41.97%。

2.3升温速率对生物质热解的影响

将热解温度控制在500C，保温时间45min，体系压力分别控制在45kPa，升温速率从4C/min至20C/min，每一个升温速率隔4C/min，通过实验发现，随着升温速率的升高，液相产物产率不断升高，升温速率为20C/min时产率为42.03%。

3结论

本文利用真空热解装置对油菜秸秆进行真空热解得到液态油，通过改变热解参数进行多次热解实验，得到如下研究成果：（1）热解温度对生物质热解具有双重影响，适当提高热解温度可以提高液相产物产率，但当热解温度超过最适温度（500C）时，产率将开始下降。（2）热解时体系压力较低（15kPa）时液相产物产率较高，升高体力压力将使液相产物的产率下降。（3）升温速率对生物质热解影响十分明显，升高升温速率将显著提高液相产物产率。

参考文献

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[2] 朱锡峰.生物质热解原理与技术[M].中国科技大学出版社，2006.

[3] 傅利华，郑典模，孙云.生物质快速热解液化技术的研究进展[J].江西化工， 2007（6）.