微型反应器(Py、TG等)被广泛用来研究纤维素和半纤维素的热解特性。但是微型反应器的一些缺点不能忽视,如:TG无法提供实际热解中快速的升温速率、Py的热滞后问题、以及它们均不考虑传热传质效应、且无法确定产物产率。这些问题使得由微型反应器得到的关于纤维素和半纤维素的热解规律无法直接用于指导实际的工业生产,所以有必要对其在实验室规模的反应器上的热解特性进行探究。本研究对纤维素和木聚糖在实验室规模固定床反应器中的残炭演变、反应工况参数(温度、物料厚度和载气流速)对产物分布和生物油成分的影响进行了研究,同时对纤维素组成单元(纤维二糖、葡萄糖)和木聚糖组成单元(木糖、阿拉伯糖)的残炭演变和生物油成分进行了分析,以更好地理解纤维素和木聚糖的热解。研究发现:(1)300和500℃下,纤维素在热解过程中由最初的白色粉末状固体变为棕色、最后变为黑色残炭,而葡萄糖、纤维二糖、木聚糖、木糖和阿拉伯糖明显地由白色固体粉末经历熔融态最终变为多孔的泡沫状残炭,反应温度为700℃时,纤维素由白色粉末收缩为黑亮的薄片,表明纤维在高温下热解才会经历熔融态;残炭的FTIR分析表明,高温(500℃)下纤维素、葡萄糖、纤维二糖、木聚糖、木糖和阿拉伯糖发生剧烈分解,而低温(300℃)促使其发生脱水反应;(2)纤维素和木聚糖分别在450℃和500℃达到最高生物油产率,升高反应温度,可以增加纤维素生物油中糠醛(FF)、环戊酮类、小分子化合物(乙酸、羟乙醛、羟丙酮等)和木聚糖生物油中羟乙醛的含量,但是过高的温度不利于纤维素热解生成左旋葡聚糖酮(LGO)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)和木聚糖热解生成DAP2(戊糖二脱水化合物);(3)物料厚度超过2 mm时,纤维素生物油产率下降,但是生物油中LGO、5-HMF和FF的含量增加,左旋葡聚糖(LG)含量降低;木聚糖生物油产率随物料厚度(1~5mm)增加而增加,而残炭率基本恒定,增加物料厚度,木聚糖生物油中的FF、DAP1含量增加,乙酸和DAP2含量降低;(4)载气流速对纤维素和木聚糖生物油产率及成分呈现相似的影响,载气流速超过2.55 L/min时,二者生物油产率均降低,生物油中的大部分物质含量也呈下降趋势,但是增加载气流速却有利于纤维素热解时LG和木聚糖热解时羟乙醛、DAP2的回收。(5)木聚糖热解特性(残炭演变、生物油成分)与木糖和阿拉伯糖紧密相关,木糖和阿拉伯糖对木聚糖生物油中FF和戊糖二脱水类物质都有贡献,而未知物U1仅来自阿拉伯糖、U3仅来自于木糖、U2来自于葡萄糖醛酸;纤维素和纤维二糖、葡萄糖的对比分析发现,纤维二糖生成最多的残炭,葡萄糖的生物油产率最高,三者的生物油虽然拥有相同的成分,但是纤维素生物油中含有更丰富的LGO、环戊酮类和小分子化合物,而纤维二糖生物油拥有最多的呋喃类物质,葡萄糖生物油中呋喃型左旋葡聚糖含量最多。本研究在一定程度上对纤维素和半纤维素热解的工业化具有指导意义。