本研究属于国家863项目计划“基于改善生物油品质的生物质快速热裂解液化关键技术的研究”资助项目(2008AA05Z404)中的一部分,利用自行设计研制的以流化床反应器为主体的系统进行了生物质快速热裂解制取生物油的试验研究,同时对木屑生物油、甜高粱茎秆残渣生物油和稻壳生物油的理化性质、化学组分、老化特性以及和柴油乳化应用技术进行了详细的研究。本文首先详细归纳了国外及我国生物质热裂解制取生物油技术的研究现状,总结了国内外生物质热裂解制取生物油的研究现状,对几种典型的生物质热裂解的装置进行了介绍和性能的对比分析。本实验室自行开发的流化床反应器,主要由惰性载气以及生物质物料唯入系统、反应器、产物收集系统组成的,生物质喂入率为1～2kg/h,气相滞留期为0.8～1.2s。在相同的工艺下进行了三种生物质原料的热裂解试验,包括了杨木木屑,甜高粱茎秆残渣以及稻壳,获取了三种不同的生物油。本试验对流化床反应器上快速热裂解制取的生物油的水分、热值、运动粘度、密度、灰分、残炭进行了测定,同时分析了生物油的粘温性质。结果表明,生物油的水分较高,热值较低,密度大于石油等常规燃料,灰分和残炭的含量也较高,呈现明显的酸性。随着温度的升高,三种生物油的运动粘度均明显下降,表现出典型的牛顿流体特性。本试验对比了以上三种生物油的理化特性,结果表明,木屑生物油的水分较小,为25.01%,小于稻壳和甜高粱茎秆残渣生物油(均大于40%),其热值也相对较小为20.6MJ/kg,是一种较为理想的生物质裂解油。此外,本试验还利用现代精密仪器对试验所制取的生物油进行化学组分的分析,综合采用了傅里叶变换红外光谱技术和核磁振动技术,比较了不同原料所生成生物油成分的组成情况。结果表明,三种生物油均含有含有醇、酚、醚、酯及芳香烃类物质,需要进行分级处理后才能进一步利用。其中稻壳生物油和甜高粱茎秆残渣生物油的化学组分比较相似,不同于木屑生物油。通过核磁共振图谱还可以看出,生物油中的氢原子类型很多,分布很多,其中苯酚类和烯烃类的氢原子的含量最多,在甜高粱茎秆残渣生物油和稻壳生物油中高达50%以上。同时,本文研究了木屑生物油经过三个月的储存之后,理化性质的变化,分析了生物油的老化过程。结果表明,三个月的储存中,生物油的含水量变化较小,增加了0.82%,而运动粘度增加较多,增加了1.18mm2/s。为了进一步扩大生物油的应用,本文分析了国内外的先进应用技术,通过在不同乳化条件下,进行了生物油和柴油的乳化试验。结果表明,当表面活性剂占5%时,稳定时间较长,但是乳化条件还需进一步改进。总之,有关生物质热裂解制取生物油以及生物油特性方面的这些基础性研究,为生物质热裂解技术提供了第一手数据,对现有生物质热解装置的设计、试验工况参数的优化、产物的预测以及试验设备的扩大化等都具有非常重要的意义。同时,对于生物油的特性的及其老化过程,包括其与柴油乳化技术的试验都为深入研究生物油打下了提供了可靠的数据。