轻质生物油洗涤预处理对棉花秸秆热解特性的影响
文献综述
当今世界石油能源的大量使用导致环境恶化，而且石油能源逐渐枯竭，所以 对能源的利用向多能源结构的过渡转换是大势所趋。目前有多种新能源不断被开 发利用：太阳能、核能、风能、生物质能等。其中，生物质能源的开发利用具有 美好前景，生物质能源的种类包括固体燃料、气体燃料、液体燃料，具有可再生、 低污染、资源丰富、分布广泛的特点。生物质的组分主要包括：纤维素、半纤维 素、木质素、蛋白质、淀粉、烃类以及一些无机组分(如各种金属盐类)等。生物 质能的利用主要有物理法（压缩成型）、热化学法（直接燃烧、气化、液化、热 裂解）和生物化学法（水解发酵、厌氧发酵）等途径。在各种生物质转换技术中， 快速热解因为可以同时将生物质转化为固体、气体和液体三种状态产物而受到重 视。快速热解是在 400～600℃的中等温度、几百至 1000℃/s 的升温速度、小于 1s 的气相停留时间的条件下进行的，主要用于获取液体产物。受限于生物质原 料特性，如组分复杂、含水量高、含氧量高、能量密度低和不稳定等缺点，导致 热解产物特别是液体产物热值低、黏度高、含水量高、酸性强、易挥发和稳定性 差等。因此在生物质利用之前往往需要进行预处理。预处理是生物质热解前的加 工环节 ，会对生物质的特性 (包括颗粒度 、水分 、挥发分和灰分等 )产生影 响 ，从而改变生物质热解过程及其产物的分布与性质 (如较细的颗粒度和较低 的灰分含量有利于提高生物油的产率，水分和挥发分含量降低有利于提高生物油 的品质)，预处理也是有效控制热解产物特性的方法之一。预处理方法包括物理 法（粉碎预处理、干燥预处理），化学法（脱灰预处理、添加金属盐预处理、有 机溶液预处理、离子液体预处理），物理-化学法（蒸汽爆破预处理、烘焙预处理、 水热预处理），生物法等。提高预处理的效率和处理能力，降低预处理成本是研 究者追求的目标。所以如何通过技术创新来提高预处理的效率，寻求高效的预处 理方法，是预处理技术的一个重点研究领域。生物油洗涤预处理属于化学预处理 的一种。
生物质原料中的金属元素会降低液态产物生物油的收率和品质。因此在生物 质利用之前，往往需要对生物质进行预处理，以提高生物质及其热解产物的品质。 轻质生物油是生物质热解液体产物的一部分，它含有较多的水分和酸类物质，具
有较好的脱除生物质灰分和金属元素以及改善生物质品质的能力，预期能有效脱 除生物质中的灰分和金属元素，进而提高生物质原料及热解产物品质。实验以农 作物秸秆为原料，将秸秆粉碎后在 105℃温度下干燥 2 小时。将干燥后的秸秆颗 粒进行筛分封袋备用。实验前，秸秆在固定床热解装置 500℃快速热解，收集生 物油并储存备用。长时间静置分层，取上层轻质生物油洗涤秸秆原料。对油洗预 处理前后秸秆进行工业分析、元素分析和热值分析，通过大量实验数据分析得出 轻质生物油洗涤预处理对秸秆中的金属元素的脱除的影响。静置后的上层轻质生 物油含有大量水分和酸类物质，可以很好的脱除灰分、金属元素等，对秸秆热解 产物的品质、产率有很大提高。
目前，我国有许多研究机构对快速热解制生物油进行研究。中国科技大学的 朱锡锋等以稻壳、棉花秆和玉米秆等常见生物质为原料，在自行设计的快速热解 装置上进行了快速热解试验，其中两级螺旋进料和大流量喷雾直接冷凝收集生物 油技术取得了非常大的成功。浙江大学的王树荣等以多种常见的生物质为原料， 如花梨木、水曲柳、杉木及稻秆等，自主设计了循环流化床装置，并进行快速热 解实验。结果表明，通过提高升温速率可以降低原料在低温阶段的停留时间，阻 止焦炭的生成几率，从而提高快速热解过程的液体产率。实验中温度一直控制在 500℃左右，反应温度过低或者过高都会降低生物油产率。
参考文献
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