简而言之，木材的热解会产生三种截然不同的副产物。 它们是称为生物炭（或木炭）的固体残渣，一种称为生物油（或热解油）的复杂液体，以及一种称为合成气的不可冷凝气体的混合物。
需要掌握的基本原则是，这三种产品的比例不是固定的。热解过程的具体条件，主要是温度，直接控制着您将以最高产量生产哪种副产品。
热解产物的三种形态
热解是在缺氧环境下高温下对材料进行热分解。与产生灰烬的燃烧（燃烧）不同，该过程将木材的复杂结构分解成更简单、有价值的组分。
固体产物：生物炭
生物炭是热解完成后留下的稳定、富含碳的固体。它本质上是更精炼形式的木炭。
这种材料具有高度多孔性，并且抗分解。其主要用途是作为高质量的土壤改良剂，以提高保水性和土壤健康，或作为固体燃料。
液体产物：生物油
当木材受热时，挥发性化合物会蒸发，然后冷却并冷凝成一种深色、致密的液体，称为生物油。
它不是单一物质，而是复杂的混合物。它含有水、焦油和如木醋等酸性化合物。虽然它可以提炼成液体生物燃料，但其复杂性和腐蚀性意味着在使用前通常需要进行大量的升级处理。
气体产物：合成气
合成气（Syngas），是“合成气”的简称，是指冷却时不会冷凝成液体的气体的集合。
这种气体混合物是易燃的，主要由氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）组成。它通常被捕获并用作提供热解反应器自身热量的燃料，从而形成一个自我维持的系统。
工艺条件如何决定结果
您可以引导热解反应，使其偏向一种产品而非其他产品。结果不是随机的；它是您设定的过程参数的直接结果。
温度的关键作用
温度是决定最终产品产率的最重要因素。
在较低温度（通常为 400–500 °C）下进行缓慢热解，可最大限度地生产生物炭。较慢的过程允许更多的碳以固定的固体结构保留下来。
在较高温度（通常高于 700 °C）下进行快速热解，有利于生产生物油和合成气。强烈的快速热量将木材结构“裂解”成更小的挥发性分子，这些分子会变成液体和气体。
加热速率的影响
加热木材的速度也起着至关重要的作用。缓慢的加热速率使木材有时间逐渐碳化，从而最大限度地提高炭的产量。
相反，非常快的加热速率会迅速蒸发有机材料，使产率倾向于液体和气体，而不是形成稳定的炭结构。
理解核心权衡
热解不是一种能同时产生最大产量的“灵丹妙药”。承认固有的权衡对于任何实际应用都至关重要。
你不能最大化所有
产品产率之间存在反比关系。为高生物炭产量而优化的过程，必然会产生较少的生物油和合成气。
相反，最大化液体燃料产量将使您获得的固体生物炭量最少。您的主要目标必须决定您的工艺条件。
产品纯度的挑战
热解的原始产物通常是粗混合物。生物油含有大量的水、酸和焦油，必须将其分离或提炼后才能用作高级燃料。
同样，合成气含有二氧化碳和其他杂质，根据其预期用途（例如在先进的化学合成中），可能需要对其进行“净化”。
根据您的目标做出正确的选择
您的热解策略应以您的最终目标为指导。没有单一的“最佳”方法；只有最适合您特定目标的最佳方法。
- 如果您的主要重点是土壤改良或碳封存： 使用缓慢的、较低温度的过程（约 500 °C）以最大限度地提高稳定、高质量生物炭的产率。
- 如果您的主要重点是生产燃料： 使用快速的、较高温度的过程（高于 700 °C）以最大限度地提高能量密度高的生物油和易燃合成气的产量。
- 如果您的主要重点是生产特种化学品： 使用中到高温过程，并投资于下游设备，以从生物油馏分中捕获和分离有价值的化合物，如木醋。
通过了解工艺变量如何控制产出，您可以将木材从一种简单材料转变为有价值产品的可预测来源。
摘要表：
| 副产物 | 描述 | 主要用途 |
|---|---|---|
| 生物炭（固体） | 富含碳的多孔固体残渣。 | 土壤改良剂、固体燃料、碳封存。 |
| 生物油（液体） | 由冷凝蒸汽形成的复杂致密液体。 | 液体生物燃料（精炼后）、化学品来源。 |
| 合成气（气体） | 易燃气体混合物（H₂, CO, CH₄）。 | 工艺热源、发电燃料。 |
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