生物质微波热解影响因素的研究
第42卷第5期 当 代 化 工 Vol.42，No.5 2013年5月 Contemporary Chemical Industry May，2013
基金项目： 中国石化总合项目，项目号：SH1203 收稿日期： 2012-12-14 作者简介： 赵延兵（1988-），男，河北承德人，辽宁石油化工大学在读硕士，从事于生物质能源研究方向。E-mail：zhao_yanbing123@https://www.360docs.net/doc/c216910532.html,。
生物质微波热解影响因素的研究
赵延兵1，王 鑫2，佟明友2
（1. 辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113000； 2. 中国石化抚顺石油化工研究院， 辽宁 抚顺 113000）
摘 要：针对大尺寸生物质热解的特点，采用预热工艺和热解工艺相结合的方法，对木渣进行了微波热解。在此基础上，系统研究了热解温度、微波功率、升温速率、预热时间、预热温度等工艺参数对热解产物分布及其组成的影响。实验结果表明，在预热温度160 ℃，预热时间15 min，裂解功率400 W，裂解温度600 ℃，升温功率1 000 W 的条件下，得到生物油最大产率47.2%，生物炭产率为24.35%，合成气产率为28.45%。生物油成分主要为芳香族化合物和呋喃类化合物。 关 键 词：微波热解；生物油组分；工艺参数
中图分类号：Q 684 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2013）05-0544-04
Study on the Factors Influencing Microwave Pyrolysis of Biomass
ZHAO Yan-bing 1, WANG Xin 2, TONG Ming-you 2
(1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113000, China ；
2. Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113000, China)
Abstract : Based on the pyrolysis characteristics of large size biomass, the wood samples were pyrolyzed by the combination of microwave preheating with microwave pyrolysis. On this basis, effects of process parameters on the distribution and composition of pyrolysis products were investigated, such as preheating time, preheating temperature, pyrolysis temperature, microwave power input and so on. The optimum experiment conditions were obtained as follows: preheating time 15 min, preheating temperature 160 ℃, pyrolysis temperature 600 ℃, microwave heating power 1 000 W. Under above conditions, the maximum yield of bio-oils was 47.2%, and the yields of bio-chars and syngas were 24.35% and 28.45%, respectively. The main components of bio-oil were aromatics and furan compounds. Key words : Microwave pyrolysis; Bio-oils composition; Process parameters
生物质热解可以将农业、林业废弃物及城镇生活垃圾通过热转化直接生成热解油，焦炭及气体，是生物质实现高效转化的途径之一，也是缓解石化能源紧缺的重要手段。根据加热速度的不同，可将生物质热解分为慢速（15 min~几天）、常规（0.1~1.0℃/s）、中速、快速热解（104 K/s）。慢速和常规热解都不是基于生产液体油为目的的碳化过程，其生物油占原料质量一般不超过20%。快速热解的传热反应过程发生在极短的时间内，强烈的热效应直接产生裂解产物，再迅速淬冷，通常在0.5 s 内急冷至350 ℃以下，最大限度地增加了生物油的产出比例，
其比例一般可达原料质量的45%~75%[1]
。但以快速热解为代表的制油技术由于快的加热速率大大限制了可以用作裂解器的反应器构造，同时也对进入反
应器原料的粒径有很高的要求[2]
。对于大规模工业生产来说，较小的颗粒度和高气流速度又意味着预处理和设备费用的增加。中速裂解是最近提出的一个概念，即加热速率处于快速与常规之间，终温为
400~600 ℃间的裂解反应。这种较温和的升温速率可使生物质颗粒有时间进行适中的脱水脱氧反应。这样所得到的生物油将含有较少的羟基、羰基和羧基等官能团，从而使油品分布均匀、热值提高，而
且使得整体的pH 值增大，减轻了对设备的酸蚀[2]
。这类典型的代表工艺就是微波热解。本文采用预热工艺和热解工艺相结合的方法对木渣进行了微波热解，考察了影响微波热解产物分布及其组成的因素，为微波热解技术开展提供基础数据。
1 实验部分
1.1 原料和仪器
木渣：最大尺寸方向2 cm，抚顺本地木材加工提供，组成分析如下：纤维素45.52%，半纤维素20.56%，木质素22.52%，含水率7.39%，灰分0.35%，其他6.66%。
仪器：MAS-Ⅱ微波反应器，上海新仪微波化学科技有限公司；DSQ-II 气质联用仪(GC-MS)，Thermo