植物原料热解基础.docx

植物原料热解基础1. 木材热解：在隔绝空气或通入少量空气的条件下，利用热分解的方式以木材或其他 植物为原料制取各种生物质能源及各种化工产品的方法2. 木材热解工艺学包括（木材炭化及活性炭制造）、（木材干馏）、（植物能源气化和 液化）等方面的生产与应用3. 木材热解过程及特征？答：木材热解过程分为四个阶段⑴干燥阶段特征：120〜150°C；加热速度慢，主要蒸发的是水份，木材化学组成几乎不变 ⑵预炭化阶段特征：150〜275C；反应明显，木材化学组分开始变化不稳定组分半纤维 素分解为CO2、CO、少量醋酸第㈠、㈡阶段是吸热分解阶段⑶炭化阶段特征：275〜450C；木材急剧热分解，产生大量的分解产物产物含有醋酸、甲醇和木焦油此时CO2生成量减少，而甲烷、乙烯等可燃气体增多，反 应大量放热⑷煅烧阶段特征：450〜500C；此阶段对生成的木炭进行煅烧排除残留在木炭中的挥发物，提高固定 炭含量第㈢、㈣阶段是吸热分解阶段4. 热解产物分为固、液、气三态固体产物 木炭（charcoal）液体产物 粗木醋液（crude pyroligneous acid ）气体产物 不凝性气体或木煤气（wood gas ）5. 木材经热分解处理后，釜内残留固体称木炭。

一一常指炭化料6. 粗木醋液分为澄清时分为二层（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）澄清木醋液：黄色〜红棕色、烟焦气味；沉淀木焦油：黑色、粘稠油状液体7. 气体产物——木煤气:CO2、CO、CH4、C2H4和H28.纤维素的热分解分为几个阶 段？答：（1）的蒸发与干燥阶段：100〜150C纤维素游离水和结晶水蒸发、氢键断裂、纤维素的热容量增加，发生相变， 但纤维素的化学性质不变2）葡萄糖基脱水阶段T>150 C;纤维素大分子中的葡萄糖发生0-O-4的醚键分解，生成左旋葡聚糖3）热裂解阶段T>240 C；纤维素热分解反应开始变得激烈起来，275 C进入放热反应阶段； 热分解更激烈和复杂4）聚合及芳构化阶段T>400 C；⑴初级降解产物发生C-C C-O-C断裂释放CO等气体产物外，残留的C-C键发生芳构化， 形成碳六角环，最终转化为木炭⑵左旋葡萄糖酐缩聚成左旋葡糖，进一步转化为大分子混合木焦油9.半纤维素的热分 解温度范围在225〜325C ；反应式与纤维素相似半纤维素热稳定性差化学反应：先后经历脱水；貳键断裂；热裂解；缩聚；芳构化10.木质素的分解答：（1） 250C木质素放出CO2、CO等气体。

2） T>310 C反应剧烈，生成大量蒸汽气体产物可凝性产物有：醋酸、甲醇、木焦油及其他有机化合物不凝性气体产物：甲烷之类烃类 物质出现3） T>420 °C气体产物逐渐减少，热分解基本完成木质素热分解较纤维素和半纤维素，木 炭的得率最高10. 醋酸及其同系物主要来源于（纤维素）和（半纤维素） 醋酸形成的前躯体：乙酰基（CH3C0）11. 分析讨论：资料：①从针叶树干馏得到甲醇产率为0・7%-0・9%； ②由白桦、栎木得到甲醇产物为1%-1・ 5%；问题：为什么材料①甲醇的产率高于②？答：阔叶材中有b和a两种结构单元针叶材中主要是a结构因为甲醇在热解过程中主要 来源于苯基丙烷结构单元上的甲氧基，所以材料①甲醇的产率高于②化学反应：先后经历脱水；貳键断裂；热裂解；缩聚；芳构化10.木质素的分解答：（1） 250C木质素放出CO2、CO等气体2） T>310 C反应剧烈，生成大量蒸汽气体产物可凝性产物有：醋酸、甲醇、木焦油及 其他有机化合物不凝性气体产物：甲烷之类烃类物质出现3） T>420 C气体产物逐渐减少，热分解基本完成木质素热分解较纤维素和半纤维素，木 炭的得率最高10.醋酸及其同系物主要来源于（纤维素）和（半纤维素）。

醋酸形成的前躯体：乙酰基（CH3CO）12. 木材真空条件下热解不产生丙酮因此，丙酮是木材热解的二次产物酯类物质也是木 材热解的二次产物甲醛、乙醛、糠醛等初级分解来源于木材组分中的纤维素、半纤维素及木质素热分解，也可 通过二次反应生成13. 真空热解时木焦油是主要热解产物不是黑色而是红褐色）14. 木材热解水分来源:（1）木材原含有的水分；（2 ）木材热解时形成的反应水2.木材炭化与干馏15. 干燥、预炭化阶段，木材不会显著分解，u加热影响不大； 炭化、煅烧阶段，放热反应阶段，u加热影响大16. 快速炭化使焦油产量显著f木炭量减少17. 木材腐朽多是感染了真菌和木腐菌主要是（白腐菌）和（褐腐菌）二类18. 木材干燥分为哪三个时期？答：（1）干燥速度不变时期（恒速干燥时期又称外部扩散作用时期）特征：自由水表面蒸 发，干燥速度不变2） 干燥的中间时期（自由水从细胞腔中蒸发过渡到结合水蒸发） 特征：干燥过程 由蒸发自由水过度到蒸发吸着水干燥速度和木材含水率分别呈直线变化由b开始到C 结 束（3） 内部扩散作用时期特征：木材表面是干燥的，但是木材内部空隙中含有相当的水 分此时期水分蒸发除了要达到饱和蒸汽压外，还要克服水分由木材内部扩散到表面的传质 阻力。

19.*常见的干燥设备有（隧道式）、（回转式）和（气流干燥式）干燥装置20. 在（有限制供给少量空气的条件）下，在（炭化装置内）使林产植物原料（热分解的操 作过程）成为木材炭化21. 为什么在果壳炭化炉炭化工艺中通入少量水蒸气可以起到冷却和密封作用？答：水蒸气预热汽化带走一部分热量，炭遇水成糊儿，有承担一定重量的能力22. 固定碳：在规定的高温下（850 C -950 C ），不通入空气进行煅烧时的无灰分木炭23. 木炭机械强度受那些因素影响？答：⑴原料树种；⑵方向性差别（压力方向）；⑶最终温度；⑷时间（干燥和炭化时加热 速度）24. 木炭的反应能力是指在木炭煅烧过程中，使C02还原成CO的能力25. 木材干馏定义：在隔绝空气的条件下，让木材在干馏釜中进行热分解，以制取甲醇、醋 酸、丙酮、木焦油抗聚剂、松焦油、木炭及木煤气等多种化工产品的方法26. 木材干馏与木材炭化的区别：答：在有限制供给少量空气的条件下，在炭化装置内使林产植物原料热分解的操作过程称 为木材炭化在隔绝空气的条件下，让木材在干馏釜中进行热分解，以制取甲醇、醋酸、 丙酮、木焦油抗聚剂、松焦油、木炭及木煤气等多种化工产品的方法称为木材干馏。

27•粗松节油是红褐色液体相对密度为0.95 ~1・02•其主要成分是什么？答：其主要成分有萜烯类与萜烯醇类物质还含有少量的醛和酮其产物有一次产物也有二次 产物，例如醋酸28. 针叶材粗木醋液包括（粗松节油）、（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）三层；阔叶材的粗 木醋液静置后只有（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）二层29. 木材干馏釜按受热方式分为（内热式）和（外热式）两种30. 明子干馏过程？31. 松根明子（定义）：松林经采伐后，松根或刮倒的松树干埋在土壤中，经过腐熟剩下的树 脂含量较高的部分成为“明子”32. 混合原油注入分馏釜 < 有效体积的2/3,然后缓慢加热的目的？答：目的是防止暴沸，局部过热引起料液跑锅33. 为什么混合原油在蒸馏时不能同时得到轻、重焦油答：⑴TV210 °C 粗松节油和酸水混合物一油水分离器210°Cv Tv蒸干轻焦油 釜残为沥青焦炭（2） T<210 C 粗松节油和酸水混合物一油水分离器 210 C v Tv 270 C松馏油 釜残为重焦油5活性炭的结构和性质63. 活性炭是具有（发达的孔隙）、巨大的（比表面积）和强（吸附能力）的炭64. 活性炭按制造方法分为化学法活性炭（化学药品活化法炭）、物理法活性炭（气体活化法 炭）和化学--物理法（或物理-化学法活性炭）.65. 活性炭是由数层平行的碳网平面组成的（石墨微晶群）和其他（未组成平行层的碳网） 以及（非组织碳）三部分构成。

66・微晶质碳分为（石墨型碳素物质）和（非石墨型碳素物质）67. 非组织碳：具有脂肪链状结构的碳，附着在芳香族结构的边缘上的碳，以及参与石墨状 微晶相互之间架桥结构的碳等68. 杜比宁分类法及孔隙作用？答：（1）大孔：半径为100-2000nm,作用：输送渠道，使被吸附物的分子易于进入活性碳粒 内层细孔⑵过渡孔：半径为2-100nm，作用：①足够压力下按毛细吸附机理吸附蒸汽 ②它是作为被吸附物质到微孔的通道⑶微孔：半径为2nm以下作用：微孔的表面积占总面积的95% 能提供巨大的比表面积吸附杂质69. 充填密度（p B）：在规定条件下，单位体积的活性炭，包括孔隙体积，和颗粒间空隙 在内的重量也叫堆积密度、松密度70. 颗粒密度（p P）：在规定条件下，单位体积的活性炭，包括孔隙体积在内的重量71. 真密度：72•比孔容积：lg活性炭所含有的颗粒内部孔隙的总体积称做比孔容积73•比表面积：lg活性炭所具有的颗粒外表面积与颗粒内部孔隙的内表面积之总和74•活性炭的吸附有（液体吸附）和（气相吸附）二种类型75•吸附剂表面上的物质脱离吸附剂表面的过程叫做脱附或解吸76•固体吸附剂与吸附质之间的作用力有分子间的引力和化学键力两种。

77.通常活性炭在气相中的吸附属于物理吸附是可逆吸附78•物理吸附与化学吸附的主要特征？79.覆盖度：用平衡吸附量和饱和吸附量的比值表示吸附质在吸附剂表面覆盖的程度80•吸附等温线有种类型？答：81.吸附等温线、吸附等压线、吸附等容线的T、P、V的判断（上课讲过）82•弗来因德利希吸附等温线方程及其适用范围？答：适用范围：适用于化学吸附，也适用于多孔质吸附剂对气体或蒸汽的物理吸附83.兰格缪尔吸附等温线方程及其适用范围？答：推导方程假设：⑴单分子层吸附；⑵吸附剂的表面性质均一；⑶吸附质分子间无作用 力公式：用途：兰格缪尔吸附等温方程适用化学吸附、也适用于微孔占绝对优势的吸附剂的物理吸 附84•活性炭吸附剂的特点？答：（1）.非极性于疏水性；⑵微孔发达、比表面积大、吸附能力强；⑶具有催化性质；⑷性 质稳定、可以再生0v1/nv185•影响活性炭气相吸附过程的主要影响因素？答：（1）吸附体系的温度；⑵吸附质的沸点和临界温度；⑶吸附质的压力；⑷吸附质分子的大 小；⑸多种气体吸附质共存86・影响活性炭液相吸附过程的主要影响因素？答：（1）吸附质的溶解度；⑵溶剂的种类和性质；⑶吸附质的种类和性质；⑷多种吸附质共存 的混合溶液；⑸吸附质的电离作用和溶液的PH值6.活性炭的生产方法87•气体活化法生产活性炭（物理活化法）的基本原理？包括哪些反应活性点？答：⑴石墨微晶间孔隙中的焦油和无定形炭先被出去；⑵石墨微晶与气体活化剂作用；⑶微晶烧失速率大于垂直方向间距近；⑷微晶边角上和晶格存在缺陷的位置的原子更活泼；活性点反应包括：① 气体活化剂形成暂时络合物；② 活性点上C分解时，以CO或CO2形式溢出；88.88•活性炭活化过程中造孔机理？答：⑴原来闭塞孔的开放；⑵原有孔隙扩张，无定形炭烧失⑶碳墙，选择性活化生成新孔。

89•影响气体活化的主要因素？答:⑴活化剂的种类；⑵活化剂的用量；⑶活化温度；⑷活化时间；⑸原料炭的种类和性质90.氯化锌在化学活化法生产活性炭过程中的作用？答：⑴氯化锌的润涨作用；⑵氯化锌的催化脱水及芳构化作用；⑶氯化锌骨架的造孔作用91•锌屑比：是指氯化锌法生产活性炭配料时所使用的无水氯化锌与绝干原料木屑的重量之 比。