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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
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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。
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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。
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压力
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。
一次生物油 二次气体
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。
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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。
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。
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THE END
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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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 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。
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
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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 一次生物油 二次裂解 生物质炭
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生物质热裂解过程示意