1．前言

    随着化石燃料的紧缺，利用生物质再生能源重新引起广泛注意．生物质能具有可再生、低污染、分布广、储量大等优点。我国生物质能资源相当丰富，资源总量估计每年可达6．5亿吨标煤以上，各类农业废弃物（如秸秆等）的资源量每年即有3．8亿吨标煤，其中稻草、玉米秆、麦草分别占 31.3%、27.7％、16.0%。 生物质能转换的主要方式有生物化学方法和热转化方法两大类。典型的热转化有热解、气化、燃烧、液化和炭化。 由于热解生物质工艺可以得到高附加值的液体燃料和化学品，快速热解生物质可获得70%的液体产品，并具有取代石油的潜力，近年来得到国内外的广泛关注。但生物质直接热解得到的油品（简称生物油）具有含氧量高、酸度大、不稳定等特点，影响了生物油的广泛使用。 本文通过从生物质及其热解油组成的分析，探讨影响生物油酸度的因素，并对一些热解工艺进行了比较和评述。

2．生物质和热解产品的组成

2．1生物质组成

     生物质主要由纤维素、半纤维素、木质素和少量灰分组成。生物质随着种类和产地的不同，其组成也不同。下表列出了几种生物质成分组成。

    在生物质中，纤维素组织和半纤维、木质素紧紧结合成一个有机整体，近似于聚合树脂中玻璃纤维组织。纤维素是由脱水D-吡喃式葡萄糖基（（C6H10OS）通过相邻糖单元的1位和4位之间的β-苷键连接而成的一个线性高分子聚合物，如图1所示。纤维素分子聚合度一般在10000以上，其结构中 C-O-C键比C－C键弱，易断开而使纤维素分于发生降解。

    半纤维素在化学性质上与纤维素相似，是由不同的己、戊糖基组合，通过β-l、4氧桥键联接而成的不均一聚糖，其聚合度（150-200）比纤维素小、结构无定性、易溶于碱性溶液、易水解，热稳定性比纤维素差，热解容易。针叶木（如松木）中主要有半纤维素为聚半乳糖葡萄糖甘露糖，如图 2所示。

    阔叶木（如杨木）中的半纤维素主要为木聚糖类，只含少量的聚葡萄糖甘露糖。玉米杆中的半纤维素不含聚葡萄糖甘露糖，主要为阿拉伯糖基葡萄糖醛酸木聚糖，如图 3所示。

    木质素是由本基丙烷结构单元以C－C键和C－O－C键连接而成的复杂的芳香族聚合物，常与纤维素结合在一起，称之为木质纤维素。它主要由本基丙烷结构单体构成。如图 4所示。木质素分子结构中相对弱的是连接单体的氧桥键和单体苯环上的侧链键，受热易发生断裂，形成活泼的含苯环自由基，极易与其它分子或自由基发生缩合反应生成结构更为稳定的大分子，进而结炭。

    2．2生物质热解产品组成 纤维素热解时，得到的热解油主要含左旋葡萄糖，还有少量水、醛、酮、醇、酸等：半纤维素热解形成油主要有：乙酸、甲酸、甲醇、酮，以及糠醛等；木质素热解时形成的热解油主要含芳香族化合物和少量的酸、醇等。生物质热解时，半纤维素中的木聚糖是形成醋酸的主要来源。 生物质热解得到半焦、热解油和热解气，热解油收率可达到70％，最大收率时热解温度为450-650℃。表2为未经过处理的木材生物质和玉米杆生物质的热解产品组成。

[1] [2] [3]  下一页