生物質快速熱解技術研究進展與趨勢

李賽

摘 要：文章綜述了國內外快速熱解技術的發展現狀，并提出了未來快速熱解研究方面的主要方向和發展趨勢。

關鍵詞：生物質能源；快速熱解；研究趨勢

1 引言

生物質能源是未來可持續發展能源系統的重要組成部分，是未來化石燃料的替代品之一，其高效轉換和潔凈利用日益受到全世界的關注。

目前，國外已經研究開發了快速熱解技術，即生物質瞬間熱解制取液體燃料油，是一種很有開發前景的生物質應用技術。作為一項資源高效利用的新技術，生物質快速熱解技術逐漸受到重視，已成為國內外眾多學者研究的熱點課題。

2 國外發展現狀

國外對于生物質的快速熱解做了大量工作，特別是歐、美等發達國家，從20世紀70年代首次進行生物質快速熱解實驗以來，已經形成較完備的技術設備和工業化系統。

為了方便熱解液化方面的學術交流和技術合作，歐洲在1995年和2001年分別成立了PyNE組織（Pyrolysis Network for Europe） 和GasNet （European Biomass Gasification Network）組織，前者擁有18個成員國，后者現擁有20個成員國以及8家工業單位成員。這兩大組織在快速熱解技術的開發以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。

國際能源署（IEA）組織了加拿大、芬蘭、意大利、瑞典、英國及美國的10余個研究小組進行了10余年的研究工作，重點對這一過程發展的潛力、技術、經濟可行性以及參與國之間的技術交流進行了協調，并在所發表的報告中得出了十分樂觀的結論[1]。

荷蘭Twente于1989年由Van Swaaij和W Prins等人提出并開始研制旋轉錐式反應工藝（Twente rotating cone process），到1995年取得初步成功[2，3]。

加拿大Ensyn工程師協會研制的循環流化床工藝在芬蘭安裝了20kg/h的小規模裝置，在意大利的Bastardo建成了650kg/h規模的示范裝置[4，5]。

加拿大Waterloo（滑鐵盧）大學在20世紀80年代開始開發流化床熱解技術，目前加拿大達茂公司的設備日處理能力達200t [3，5]。

Christian Roy博士和他的研究小組1981年起在Laval大學進行真空移動床的工藝研究，2000年被Pyrovac國際公司在加拿大的Jonquiere建立規模為3.5t/h的示范工廠[6，7]。

美國Georgia（佐治亞）工學院1980年開發了引流床反應器，但直到1989年左右才成功運行，可得到58%的液體產物。

3 國內發展現狀

國內在生物質快速熱解技術方面的研究工作起步較晚，并不成熟。但相關研究機構正在從事方面研究工作，也開發了多種反應器。

浙江大學于20世紀90年代中期，在國內率先開展了相關的原理性試驗研究，使用GC-MS聯用技術定量分析了生物油的主要組分。山東工程學院開發了等離子體快速加熱生物質液化技術，1999年6月首次在國內制出了生物油并進行了成分分析。中國科學院廣州能源研究所（GIEC）也自主研制了生物質循環流化床液化小型裝置，可取得63%的液體產率。

表2列舉了近年來我國國內研究的幾種主要反應器。

可見，流化床反應器運行簡單、結構緊湊、容易放大，已經得到越來越多的重視。

4 發展趨勢

目前尚待解決的問題有以下幾點：

機理研究需要進一步深入。目前被用于快速熱解的生物質原料已有幾十種，尋求合適的原料對于提高產物的品質至關重要。

液體的收集和工業放大方面仍需改進工藝。

降低成本，增加生物質能的競爭力。我國勞動力和原料的價格低廉、產業化生產基建投資是最大的費用，要在系統設計和設備的制造上有所創新以降低整個生產的投資。

在快速熱解產物的分析和精制方面，仍需大量的探索，重點研發生物油的精制工藝，提高生物油的品位，使其能夠真正成為石油的替代品。

可見，開發和改進快速熱解技術的主要方向應該是提高生物質的轉化率，提升生物油品質，優化反應系統的整體效率及開發適于其特殊性質的新的應用領域。

5 結束語

生物質能源是備受世界關注的可再生能源，已成為21世紀研究的重要課題，其高效轉換和潔凈利用越來越受到世界各國關注。通過生物質快速熱解技術制取生物油，是一種很有開發前景的生物質應用技術，已日益成為國內外眾多學者研究的熱點課題。該工藝雖然目前還未實現大規模工業化應用，但研究證明切實可行，具有廣闊的市場前景。

參考文獻

[1]姚福生，易維明等.生物質快速熱解液化技術[J].中國工程科學，2001，3（4）：63-67

[2]郭艷，王 ，魏飛等.生物質快速裂解液化技術的研究進展[J].化工進展，2001，20（8）：13-17.

[3]吳創之，陰秀麗.歐洲生物質能利用的研究現狀與特點[J].新能源，1999，21（3）：30-35.

[4]Meier D， Faix O. State of the art or applied pyrolysis of lignocellulosic materials： a review [J]. Bioresource Technology， 1999，68：71-77.

[5]Graham R G， Freel B A. Rapid thermal processing （RTP）： biomass fast pyrolysis overview [A].In： Hogan E，Robert J， Grassi G， et al. Biomass processing[M].Newbury， UK： CPL Press，1992.52-63.

[6]徐保江，李美玲，曾忠.旋轉錐式閃速熱解生物質試驗研究[J].環境過程工程，1999，17（5）：71-74.

[7]Roy C， Lemieux R， de Caumia B， et al. Processing of wood chips in a semi-continuous multiple hearth vacuum pyrolysis reactor[A].In： Soltes E J， Milne T A. ACS symposium series 376 （Pyrolysis oils from biomass： producing， analyzing and upgrading） [C]. Washington D C： American Chemical Society，1988.16-30.endprint

摘 要：文章綜述了國內外快速熱解技術的發展現狀，并提出了未來快速熱解研究方面的主要方向和發展趨勢。

關鍵詞：生物質能源；快速熱解；研究趨勢

1 引言

生物質能源是未來可持續發展能源系統的重要組成部分，是未來化石燃料的替代品之一，其高效轉換和潔凈利用日益受到全世界的關注。

目前，國外已經研究開發了快速熱解技術，即生物質瞬間熱解制取液體燃料油，是一種很有開發前景的生物質應用技術。作為一項資源高效利用的新技術，生物質快速熱解技術逐漸受到重視，已成為國內外眾多學者研究的熱點課題。

2 國外發展現狀

國外對于生物質的快速熱解做了大量工作，特別是歐、美等發達國家，從20世紀70年代首次進行生物質快速熱解實驗以來，已經形成較完備的技術設備和工業化系統。

為了方便熱解液化方面的學術交流和技術合作，歐洲在1995年和2001年分別成立了PyNE組織（Pyrolysis Network for Europe） 和GasNet （European Biomass Gasification Network）組織，前者擁有18個成員國，后者現擁有20個成員國以及8家工業單位成員。這兩大組織在快速熱解技術的開發以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。

國際能源署（IEA）組織了加拿大、芬蘭、意大利、瑞典、英國及美國的10余個研究小組進行了10余年的研究工作，重點對這一過程發展的潛力、技術、經濟可行性以及參與國之間的技術交流進行了協調，并在所發表的報告中得出了十分樂觀的結論[1]。

荷蘭Twente于1989年由Van Swaaij和W Prins等人提出并開始研制旋轉錐式反應工藝（Twente rotating cone process），到1995年取得初步成功[2，3]。

加拿大Ensyn工程師協會研制的循環流化床工藝在芬蘭安裝了20kg/h的小規模裝置，在意大利的Bastardo建成了650kg/h規模的示范裝置[4，5]。

加拿大Waterloo（滑鐵盧）大學在20世紀80年代開始開發流化床熱解技術，目前加拿大達茂公司的設備日處理能力達200t [3，5]。

Christian Roy博士和他的研究小組1981年起在Laval大學進行真空移動床的工藝研究，2000年被Pyrovac國際公司在加拿大的Jonquiere建立規模為3.5t/h的示范工廠[6，7]。

美國Georgia（佐治亞）工學院1980年開發了引流床反應器，但直到1989年左右才成功運行，可得到58%的液體產物。

3 國內發展現狀

國內在生物質快速熱解技術方面的研究工作起步較晚，并不成熟。但相關研究機構正在從事方面研究工作，也開發了多種反應器。

浙江大學于20世紀90年代中期，在國內率先開展了相關的原理性試驗研究，使用GC-MS聯用技術定量分析了生物油的主要組分。山東工程學院開發了等離子體快速加熱生物質液化技術，1999年6月首次在國內制出了生物油并進行了成分分析。中國科學院廣州能源研究所（GIEC）也自主研制了生物質循環流化床液化小型裝置，可取得63%的液體產率。

表2列舉了近年來我國國內研究的幾種主要反應器。

可見，流化床反應器運行簡單、結構緊湊、容易放大，已經得到越來越多的重視。

4 發展趨勢

目前尚待解決的問題有以下幾點：

機理研究需要進一步深入。目前被用于快速熱解的生物質原料已有幾十種，尋求合適的原料對于提高產物的品質至關重要。

液體的收集和工業放大方面仍需改進工藝。

降低成本，增加生物質能的競爭力。我國勞動力和原料的價格低廉、產業化生產基建投資是最大的費用，要在系統設計和設備的制造上有所創新以降低整個生產的投資。

在快速熱解產物的分析和精制方面，仍需大量的探索，重點研發生物油的精制工藝，提高生物油的品位，使其能夠真正成為石油的替代品。

可見，開發和改進快速熱解技術的主要方向應該是提高生物質的轉化率，提升生物油品質，優化反應系統的整體效率及開發適于其特殊性質的新的應用領域。

5 結束語

生物質能源是備受世界關注的可再生能源，已成為21世紀研究的重要課題，其高效轉換和潔凈利用越來越受到世界各國關注。通過生物質快速熱解技術制取生物油，是一種很有開發前景的生物質應用技術，已日益成為國內外眾多學者研究的熱點課題。該工藝雖然目前還未實現大規模工業化應用，但研究證明切實可行，具有廣闊的市場前景。

參考文獻

[1]姚福生，易維明等.生物質快速熱解液化技術[J].中國工程科學，2001，3（4）：63-67

[2]郭艷，王 ，魏飛等.生物質快速裂解液化技術的研究進展[J].化工進展，2001，20（8）：13-17.

[3]吳創之，陰秀麗.歐洲生物質能利用的研究現狀與特點[J].新能源，1999，21（3）：30-35.

[4]Meier D， Faix O. State of the art or applied pyrolysis of lignocellulosic materials： a review [J]. Bioresource Technology， 1999，68：71-77.

[5]Graham R G， Freel B A. Rapid thermal processing （RTP）： biomass fast pyrolysis overview [A].In： Hogan E，Robert J， Grassi G， et al. Biomass processing[M].Newbury， UK： CPL Press，1992.52-63.

[6]徐保江，李美玲，曾忠.旋轉錐式閃速熱解生物質試驗研究[J].環境過程工程，1999，17（5）：71-74.

[7]Roy C， Lemieux R， de Caumia B， et al. Processing of wood chips in a semi-continuous multiple hearth vacuum pyrolysis reactor[A].In： Soltes E J， Milne T A. ACS symposium series 376 （Pyrolysis oils from biomass： producing， analyzing and upgrading） [C]. Washington D C： American Chemical Society，1988.16-30.endprint

摘 要：文章綜述了國內外快速熱解技術的發展現狀，并提出了未來快速熱解研究方面的主要方向和發展趨勢。

關鍵詞：生物質能源；快速熱解；研究趨勢

1 引言

生物質能源是未來可持續發展能源系統的重要組成部分，是未來化石燃料的替代品之一，其高效轉換和潔凈利用日益受到全世界的關注。

目前，國外已經研究開發了快速熱解技術，即生物質瞬間熱解制取液體燃料油，是一種很有開發前景的生物質應用技術。作為一項資源高效利用的新技術，生物質快速熱解技術逐漸受到重視，已成為國內外眾多學者研究的熱點課題。

2 國外發展現狀

國外對于生物質的快速熱解做了大量工作，特別是歐、美等發達國家，從20世紀70年代首次進行生物質快速熱解實驗以來，已經形成較完備的技術設備和工業化系統。

為了方便熱解液化方面的學術交流和技術合作，歐洲在1995年和2001年分別成立了PyNE組織（Pyrolysis Network for Europe） 和GasNet （European Biomass Gasification Network）組織，前者擁有18個成員國，后者現擁有20個成員國以及8家工業單位成員。這兩大組織在快速熱解技術的開發以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。

國際能源署（IEA）組織了加拿大、芬蘭、意大利、瑞典、英國及美國的10余個研究小組進行了10余年的研究工作，重點對這一過程發展的潛力、技術、經濟可行性以及參與國之間的技術交流進行了協調，并在所發表的報告中得出了十分樂觀的結論[1]。

荷蘭Twente于1989年由Van Swaaij和W Prins等人提出并開始研制旋轉錐式反應工藝（Twente rotating cone process），到1995年取得初步成功[2，3]。

加拿大Ensyn工程師協會研制的循環流化床工藝在芬蘭安裝了20kg/h的小規模裝置，在意大利的Bastardo建成了650kg/h規模的示范裝置[4，5]。

加拿大Waterloo（滑鐵盧）大學在20世紀80年代開始開發流化床熱解技術，目前加拿大達茂公司的設備日處理能力達200t [3，5]。

Christian Roy博士和他的研究小組1981年起在Laval大學進行真空移動床的工藝研究，2000年被Pyrovac國際公司在加拿大的Jonquiere建立規模為3.5t/h的示范工廠[6，7]。

美國Georgia（佐治亞）工學院1980年開發了引流床反應器，但直到1989年左右才成功運行，可得到58%的液體產物。

3 國內發展現狀

國內在生物質快速熱解技術方面的研究工作起步較晚，并不成熟。但相關研究機構正在從事方面研究工作，也開發了多種反應器。

浙江大學于20世紀90年代中期，在國內率先開展了相關的原理性試驗研究，使用GC-MS聯用技術定量分析了生物油的主要組分。山東工程學院開發了等離子體快速加熱生物質液化技術，1999年6月首次在國內制出了生物油并進行了成分分析。中國科學院廣州能源研究所（GIEC）也自主研制了生物質循環流化床液化小型裝置，可取得63%的液體產率。

表2列舉了近年來我國國內研究的幾種主要反應器。

可見，流化床反應器運行簡單、結構緊湊、容易放大，已經得到越來越多的重視。

4 發展趨勢

目前尚待解決的問題有以下幾點：

機理研究需要進一步深入。目前被用于快速熱解的生物質原料已有幾十種，尋求合適的原料對于提高產物的品質至關重要。

液體的收集和工業放大方面仍需改進工藝。

降低成本，增加生物質能的競爭力。我國勞動力和原料的價格低廉、產業化生產基建投資是最大的費用，要在系統設計和設備的制造上有所創新以降低整個生產的投資。

在快速熱解產物的分析和精制方面，仍需大量的探索，重點研發生物油的精制工藝，提高生物油的品位，使其能夠真正成為石油的替代品。

可見，開發和改進快速熱解技術的主要方向應該是提高生物質的轉化率，提升生物油品質，優化反應系統的整體效率及開發適于其特殊性質的新的應用領域。

5 結束語

生物質能源是備受世界關注的可再生能源，已成為21世紀研究的重要課題，其高效轉換和潔凈利用越來越受到世界各國關注。通過生物質快速熱解技術制取生物油，是一種很有開發前景的生物質應用技術，已日益成為國內外眾多學者研究的熱點課題。該工藝雖然目前還未實現大規模工業化應用，但研究證明切實可行，具有廣闊的市場前景。

參考文獻

[1]姚福生，易維明等.生物質快速熱解液化技術[J].中國工程科學，2001，3（4）：63-67

[2]郭艷，王 ，魏飛等.生物質快速裂解液化技術的研究進展[J].化工進展，2001，20（8）：13-17.

[3]吳創之，陰秀麗.歐洲生物質能利用的研究現狀與特點[J].新能源，1999，21（3）：30-35.

[4]Meier D， Faix O. State of the art or applied pyrolysis of lignocellulosic materials： a review [J]. Bioresource Technology， 1999，68：71-77.

[5]Graham R G， Freel B A. Rapid thermal processing （RTP）： biomass fast pyrolysis overview [A].In： Hogan E，Robert J， Grassi G， et al. Biomass processing[M].Newbury， UK： CPL Press，1992.52-63.

[6]徐保江，李美玲，曾忠.旋轉錐式閃速熱解生物質試驗研究[J].環境過程工程，1999，17（5）：71-74.

[7]Roy C， Lemieux R， de Caumia B， et al. Processing of wood chips in a semi-continuous multiple hearth vacuum pyrolysis reactor[A].In： Soltes E J， Milne T A. ACS symposium series 376 （Pyrolysis oils from biomass： producing， analyzing and upgrading） [C]. Washington D C： American Chemical Society，1988.16-30.endprint