生物质能与环境..pptVIP

当今，全世界共同关注的两大问题——能源短缺和环境恶化。能源短缺成为制约经济发展的重要因素，环境恶化成为人类患病的根源。 新能源材料定义： 广义的说，凡是能源工业及能源技术所需的材料都可称为能源材料。但在材料领域，新能源材料往往指那些正在发展的、可能支持建立新能源系统满足各种新能源及节能技术的特殊要求的材料。 狭义上，新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料,它是发展新能源的核心和基础。 燃料（包括常规燃料、核燃料、合成燃料、炸药及推进剂等） 能源结构材料 能源功能材料 按材料种类来分为 能源工业材料 新能源材料 节能材料 储能材料等大类。 按其使用目的分成 一种类似于传统燃油能源，却又独具创新及环保意识的 可持续发展能源 ——生物质热裂解油，简称生物油 生物质是一种与环境友好的可再生资源,在完全缺氧情况下快速受热主要降解为一种称为生物油的初级液体燃料,此外还有少量的焦炭和可燃气体。 目前正在研究的制取技术大致可以分为三种： 快速热解、直接液化和超临界萃取。 快速热解法 条件：常压 超高加热速率(103～104K/s) 超短产物停留时间(0.5～1 s) 适中温度(500℃左右） 操作：在反应釜中，粉碎的生物质被热裂解,生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽,蒸汽被迅速移出反应器(防止可冷凝有机分子进一步热裂解为不可凝气体分子)进行冷凝,可以获得大量液体燃料、少量不可冷凝气体和炭。 特点：影响生物质热解液化的主要工艺参数是加热速率、反应温度、气相滞留时间和高温有机蒸汽的淬冷。 直接液化法 条件： 250～400℃温度 溶剂（乙二醇或水等） 催化剂(硫酸或Na2CO3等) 高压 (15 MPa左右) 操作：粉碎的生物质与溶剂、催化剂(加速生物质液化)混合,在250～400℃温度下液化为初级液体产物，然后在高压 (15 MPa左右)条件和催化剂(促进还原气的脱氧作用)的作用下,使用还原气(如H2或CO)脱去初级液体产物中的氧,得到较高质量的液体燃料。 特点：直接液化得到液体燃料的氧质量分数较低,一般为 20%左右,质量产率一般在35%～70%。 超临界萃取法 条件：超临界流体 （水、甲醇或乙醇等） 操作：粉碎的生物质和超临界流体进入萃取器混合,选择性地萃取物料中的成分, 进入分离器,通过调节压力和温度使萃取物与超临界流体分离,分离后的流体再次超临界化并送回萃取器循环使用。 特点：通多超临界流体和催化剂的选择，就能够选择性地萃取生物质中的某一类组分,降低了对液体产物进一步精制加工的难度。 溶剂储蓄罐 三种方法的比较： 快速热解法：适用原料是来源于农业、木材加工业的干燥物料如稻壳、木屑、秸秆等。此外,该方法的设备一般是流化床和旋转锥反应器要求物料在几何尺度上不能太大需要粉碎。由快速热解法获得的液体燃料含氧量高,热值较传统化石燃料低,除了直接燃烧外,需要进一步精制处理才能有效利用。 直接液化法：对于含水率高的生物质(如藻类),是有效的转化技术,节省了物料干燥需要的成本,并且能够获得低含氧量,高热值的液体燃料。 超临界萃取法：需要较高的温度、较大的压力条件较苛刻。但可以通过选择适当的超临界溶剂和合适的催化剂,获得低含氧量,某一类组分较为富集的并且有一定产率的液体燃料,有可能免去进一步的精制处理,节省成本。 生物油的性质——化学性质 生物油的热稳定性比较差，加热到一定温度后,生物油的内部组分将会发生聚合反应,这对生物油的精馏分离等过程非常不利。 生物油含有较多的小分子有机酸,pH值较低,一般为2.5左右 生物油的性质——物理性质 MJ/Kg 生物油的性质——物理性质 生物油粘度随生物质种类及温度变化的变化较大 1)当温度低于85℃时,生物油的粘度随着温度升高而减小。 2)当温度高于85℃时,生物油粘度随着温度升高而上升,二者的变化关系不再符合液体粘温通用关系式,表明生物油中某些化合物已开始产生聚合反应。 生物油的性质——燃烧性质 生物油的高位热值一般为20 MJ/kg,热值较低的原因在于生物油含氧量高,同时含有较多水分。 闪点和流动点是液体燃料的两个较重要的性质。 液体燃料闪点越高、流动点越高,表明其中的组分相互作用力大、不易挥发组分多。 由于生物油成分复杂且含有较多极性组分,故这两项数值较高,变化也较大。 结论 生物油含有较多的水分和含氧有机化合物,如羧酸、酚类等, 所以生物油含氧量高,热值比石油燃料低,分子