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第26卷第4期
农业工程学报
Vol 26 No 4
2010年4月
Transactions of the CSAE
Ap.2010243
生物质在熔盐中的热裂解特性
蔡腾跃,姫登祥,于凤文,艾宁,计建炳
浙江工业大学化学工程与材料学院生物质能源工程研究中心,杭州310032)
摘要:为了研究生物质在熔盐中的热裂解特性,在自行设计的生物质热裂解反应器中,以熔盐热裂解生物质,考察了
裂解温度、FeCl2含量和原料种类对生物质热裂解特性的影响,测定了生物油的物性参数,并用气相色谱一质谱(GC-MS)
分析了生物油的主要组成。结果表明:在物质的量比为7:6的nCl2和KCl混合熔盐中添加物质的量分数为5%FeCl2
裂解生物质,温度对热裂解的影响显著,生物油得率随温度先升高后降低,存在最大值,以水稻秸秆为原料相对应的温
度为525V℃,最高生物油得率约为18%;添加FeC2能提高生物油得率;以纤维素为原料裂解制得的生物油含水率小于
以水稻秸秆为原料的生物油含水率:生物油含水率较高,其密度与水相近,黏度比水略大,灰分少,pH值为2.5~3.0
生物油成分复杂,含甲氧基类有机物较多,需改性后使用。该研究为熔盐热裂解生物质制取生物油提供了参考依据。
关键词:秸秆,生物质,热裂解,熔盐,生物油,FeCl2
doi:10.3969-is.1002-6819.2010.04.041
中图分类号:TK6
文献标识码:A
文章编号:1002-6819(2010)04-0243-05
蔡腾跃,姬登祥,于凤文,等.生物质在熔盐中的热裂解特性[J].农业工程学报,2010,26(4):243-247.
Cai Tengyue, Ji Dengxiang, Yu Fengwen et al. Characteristics of biomass pyrolysis in molten salt]. Transactions of the CSAE,
2010, 26(4): 243-247(in Chinese with English abstract)
0引言
度、嫆盐组成和生物质原料等因素的影响,但是存在着
生物油得率较低且生物油含水率较高等问题。为了提高
在环境保护和能源危机的双重压力下,生物质能等可生物油得率和降低生物油含水率,本文在物质的量比为
再生能源受到广泛关注。生物油是由生物质通过热化学转7:6的ZnC2和KC混合熔盐中添加具有还原性的氯化
化获得的液态产物,易于存储和运输,可以解决生物质分盐FeCl2,研究了裂解温度、FeCl2含量和原料种类等因
散、能量密度低等问题,生物质热裂解制生物油已成为生素对生物质裂解产物的影响规律,并测定了生物油的物
物质能清洁转化利用技术的研究热点之一啊。熔盐主要性参数和主要组成。该研究具有工业化和规范化潜力
为碱金属和碱土金属,在固态时以离子晶体存在,在高
温时呈液态。熔盐具有良好的导电性,宽广的温度范围,
材料与方法
极低的蒸汽压,良好的化学稳定性,较大的热容量和良1.1生物质原料及其预处理
好的溶解能力,适宜用作生物质裂解的热载体、催化剂
试验原料为羟丙基甲基纤维素和水稻秸秆。羟丙基
和溶剂。张建平等?采用熔融氯化锌热裂解聚丙烯,液体甲基纤维素(以下简称纤维素)由河南省惠康实业总公
产物得率最高为93.52%。 Kudsy等?采用氯化锌和氯化司生产,纯度大于99%。水稻秸秆产自华东地区,采用
钾混合熔盐热裂解木质素,得到含有苯酚类物质的液态XH.波钦诺克分析法测得其中纤维素、半纤维素和木质素
产物。计建炳等の提出了熔盐快速热裂解生物质制生物的质量分数分别为31.7%、19.0%和21.5%。纤维素和
油的新方法,并考察了惰性气体的种类和流量、裂解温水稻秸秆的工业分析与元素分析结果如表1所示
表1纤维素与水稻精秆的工业分析和元素分析
Table 1 Proximate and elemental analysis of cellulose and rice straw
原料含水率%灰分%挥发分/%固定碳%C质量分数%H质量分数%O质量分数%N质量分数%S质量分数%
纤维素
7.330
4.970
0.047
0.093
水稻秸秆14.17
66.33
4.57
49.886
1.174
0.486
注:含水率、灰分、挥发分和团定碳均为千基。
原料颗粒经过筛处理,选择颗粒直径0.15mm(100
收稿日期:2009-1129修订日期:2010-03-22
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20876150);新江工业大学校科研
目),放入100℃的烘箱内干燥3h,脱除其中自然吸附
基金资助项目(X1018172)
的水分。
作者简介:蔡腾跃(1985-),男,浙汇温州人,主要从事生物质裂解液化
2试验装量
方面的研究。杭州断江工业大学化学工程与材料学院生物质能源工程研究
试验装置由反应器、给料系统、加热系统和冷凝系
中心,310032
※通信作者;计建炳(19-),男,教授,博土生导师,主要从事生物质充组成,如图1所示。反应器主体为125mm×110m
能源工程方面的研究,杭州浙江工业大学化学工程与材料学院生物质能源的不锈钢圆筒:反应器的法兰盖开有进料、出料、加盐
工程研究中心,310032。Rmai: ibozjut. edu.cn
和温度测量4个接口。加热系统的主体为管式电加热炉,
万方数据