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1、2006年6月中国油料作物学报2006,28(2):228)232Chinesejournalofoilcropsciences秸秆热解液化制备生物油技术*杨湄,刘昌盛,黄凤洪,王江薇(中国农业科学院油料作物研究所,湖北武汉430062)摘要:介绍了秸秆快速热解液化技术及其动力学研究现状、生物油的性质与精制,提出了秸秆快速热解液化技术存在主要问题及未来研究目标和建议。关键词:秸秆;热解液化;生物油;动力学中图分类号:S216.2文献标志码:A文章编号:1007)9084(2006)02)0228)05石油短缺和能源结构不合理
2、是我国的基本国等手段将秸秆等生物质转化成燃料乙醇,后者则是[6]情,经济的快速增长也决定我国能源消费将不断增通过快速热解液化、加压催化液化等进行转化。长。面对能源紧缺特别是液体燃料的严重短缺和巨生物质液化生物油能替代石油的前景早已引起世界大消耗、石化能源消耗带来环境污染的多重压力,提各国的普遍重视,许多国家纷纷将其列为国家能源高我国能源安全水平、缓解生态环境污染迫在眉睫。可持续发展战略的重要组成部分和21世纪能源发[7]解决能源安全和环境污染问题,一方面要节约能源,展战略的基本选择之一。减少能源消耗,但最根本的是寻求和开发来
3、源充足、1热化学法制备生物油技术供应安全、环境友好的替代能源。生物质能是以生物质为载体的能量,是一种可1.1快速热解液化[1]再生、资源丰富且相对较利于环保的能源。农作秸秆、林业废弃物等生物质快速热解液化技术34物秸秆主要包括粮食作物、油料作物、棉花、麻类和是采用常压、超高加热速率(10K/s~10K/s)、超[2]糖料作物等5大类,是生物质资源最重要的来源短产物停留时间(0.5~1s)及适中的裂解温度之一。据统计,我国各种农作物秸秆年产量约6亿(500e左右),使生物质中的有机高聚物分子在隔[3]吨,占世界作物秸秆总产量的
4、20%~30%。绝空气的条件下迅速断裂为短链分子,生成含有大近几年,随着我国农村经济发展和农民收入增量可冷凝有机分子的蒸汽,蒸汽被迅速冷凝,同时获[6,8]加,农村居民用能结构正在发生着明显的变化,煤、得液体燃料、少量不可凝气体和焦炭。液体燃[4]油、气、电等商品能源得到越来越普遍的应用。料被称为生物油(bio-oil),为棕黑色黏性液体,基[9]秸秆的大量剩余,导致了一系列的环境和社会问题,本不含硫、氮和金属成分,是一种绿色燃料。每到夏秋两季,/村村点火,处处冒烟0的现象十分快速热解液化生产过程在常压和中温下进行,普遍。据
5、调查,目前我国秸秆利用率约为33%,其工艺简单,成本低,装置容易小型化,产品便于运输、[5]储存[9,10]。自1980年以来,秸秆、林业废弃物等生中经过技术处理后利用的仅约占2.6%。秸秆就地焚烧不仅造成大量资源和能源浪费,环境污染也物质快速热解液化技术取得了很大进展,成为最具[6][11]不容忽视。因此,开展秸秆的能源高效转化利用技有开发潜力的液化技术之一。姚建中等研究术研究和能源产品开发成为亟待解决的农业、能源了玉米秸秆粉料快速热解制备生物油的工艺条件,和环境问题,对保障国家能源安全、国民经济可持续在480e左右的温度
6、下,其液体产品得率为45%。[12]发展和保护环境具有重要意义。王树荣等开展了生物质闪速热裂解制取生物油生物质液化主要包括生物化学法制备燃料乙醇技术的研究,比较了木屑和秸秆制备生物油的效果,和热化学法制备生物油,前者一般指采用水解、发酵秸秆制取生物油的产率低于木屑,可能的原因是秸收稿日期:2005)09)29基金项目:科技部科研院所技术开发研究专项资金项目;武汉市科技攻关项目(20062002063)作者简介:杨湄(1970)),女,湖北天门人,副研究员,从事油料加工技术研究。*通讯作者:黄凤洪(1965)),男,湖北江陵人
7、,研究员,博士生导师,E-Mai:lhuangfh@oilcrops.cn,从事油料加工技术研究。杨湄等:秸秆热解液化制备生物油技术229秆中灰分及其金属盐参与了催化反应,更有利于小为1/30(催化剂/原料)的条件下,上述原料液化油[13][23]分子气体的生成。王树荣等在流化床反应器上产率为2%l~28%。宋春财等研究了玉米、大豆开展了稻秆和木屑热裂解制取生物油的试验研究,和高粱秸杆在水中的加压液化反应,在升温速率研究结果表明,快速升温能有效缩短颗粒在低温阶4K/min、压力20MPa、溶剂流量1mL/min的条件下,段的
8、停留时间而抑制炭的生成,有助于提高生物油液体收率58.6%。在整个液化过程中始终存在着的产率,低灰分含量的木屑比稻秆更适合于热裂解裂解与缩聚反应的竞争,在前期以裂解为主,后期以[14]制取生物油。陈洪章等提出了以秸秆/组分分缩合为主,而发生这一转折的时间在很大程度上受[3]离、分级定向转化
