利用农林废弃物联产生物油和生物炭的初步研究(3)

在氮气流量为200L/h的条件下，以物质的量浓度为53.8%的ZnCl2-KCl热解水稻秸秆，考察了生物油、生物炭和裂解气等3种产物的得率随温度的变化关系，如图3所示。可见，在熔盐温度较低的情况下，水稻秸秆的热解过程接近于低温慢速热解，固态产物得率高达85.1%，气态产物得率为7.7%，生物油得率仅为7.2%。温度升高，既有利于一次热解，也有利于二次热解，当前者起主导作用时，生物油得率增大；温度过高，二次热解反应加剧，成为主导因素，形成大量不可凝的小分子产物，气态产物得率增加，生物油得率降低。随着温度的升高，生物油中水分含量从70%升高至85%，说明在较高温度下，水稻秸秆中主要成分的纤维素脱水反应在总热解反应中占优势；熔盐裂解液化生物质与其他生物质热解方式相似，生物油得率随温度变化均呈现先升高再降低的趋势，450℃是较佳温度。

10080

产物得率/%

1.3实验步骤

秸秆裂解：称取一定量的盐（约700g）加入反应器；通入惰性气体置换出实验装置中的空气；开启电加热炉，程序升温至110℃，蒸出盐中的水分，再加热至反应温度；通入循环冷却水；开启螺旋进料器，加入经过预处理的生物质颗粒，控制进料速率；收集气、液、固3种产物进行分析，不凝性气体经取样和湿式流量计计量后，通入洗气瓶洗气后排空。

残炭活化：取经初步处理（洗涤、干燥）的生物质裂解残炭，以一定质量比与氯化锌混合，加入一定量蒸馏水，加热搅拌，使之充分溶解混合；小心蒸干溶液，100℃下，干燥至恒重；将炭盐混合物碾磨均匀，放入坩埚，置于图2的反应釜中；通入氮气，加热至活化温度，恒温一定时间；活化完成后，冷却至室温；将活化后的产物用3mol/L热盐酸浸泡30min（2～3次），再用热蒸馏水浸泡20

min（2～3次），用热蒸馏水洗涤至中性，过滤干燥

至恒重，称量。通过改变活化温度、活化时间、活化剂与炭质量比，优化活化工艺条件。

6040200400

固体

2结果与讨论

2.1裂解条件的影响2.1.1氮气流量的影响

氮气在熔盐热解生物质过程中具有3个作用：提供热解所需的无氧或缺氧环境；通过鼓泡的方式搅拌熔盐，促进熔盐与生物质颗粒的快速均匀混合；将一次裂解气带出反应器，减少二次裂解。

实验考察了100，200，300L/h和400L/h的氮气流量。结果发现：气速过小，无法实现鼓泡搅拌熔盐的效果，生物质颗粒与熔盐接触不充分，热解效果较差；气速过大，裂解气在冷凝系统中的停留时间过短，部分生物油产品未被冷凝而损失，导致实验结果中液态和固态产物的得率偏低，气态产物的得率偏高；气速继续增加，鼓泡过于剧烈，部分熔盐被冲出反应器，冷凝在出气口和进料管，导致实验无法顺利进行。对于本文的实验装置，氮气流量为200L/h是较为理想的，此时，裂解气在反应器中的停留时间约为2s。

ZnCl2

450

温度/℃

气体

500

生物油

550

生物油水分含量

图3温度对产物得率的影响

Fig.3Effectoftemperatureontheproducts

2.1.3熔盐组成的影响

选择ZnCl2等4种熔盐组成，在温度为450℃、氮气流量为200L/h条件下，热解水稻秸秆的