生物质转化工程-第六周
生物质能的热化学转化技术
生物质能的热化学转化技术随着日益紧张的能源危机加剧和环境问题重视程度的加强，作为一种可再生的环境友好型能源，生物质能的研究越来越受到国内外学者的广泛关注。
生物质原料的热化学转化是利用纤维素、半纤维素和木质素的化学变化改变其物理特性而形成的新的生物质能源。
纤维素是由许多吡喃型D－葡萄糖基，在1，4位置上以β－苷键联结而成的天然线性高分子材料；半纤维素是不均匀聚糖，由葡萄糖、甘露糖、木糖和阿拉伯半乳聚糖等中的两种或两种以上糖基组成；木质素的成分非常复杂，是由愈创木基、紫丁香基和对羟苯丙烷的基本结构单元组成[1]。
生物质的热化学转化有两种基本途径：一种是将生物质气化，使其转化成碳氢化合物；另一种是将其直接在高温下热解、高压下液化或者深度热解和抽提。
热化学转化过程包括燃烧、气化、液化和热解[2]。
1生物质能的热化学转化技术1.1燃烧燃烧是应用最广泛的生物质转换方式，在一些不发达地区，人们仍在利用生物质的直接燃烧来获取能量来满足日常的生活。
生物质燃料的燃烧热值比化石能源的热值低很多，这是由于生物质燃料的高含水率和高氧含量决定的，对于不同能源的主要化学元素组成情况如图1所示[3]；燃烧热值和含水率的大小呈线性递减的关系，如图2所示[4](LHV=lower heating value，HHV=Higher heating value)。
生物质的燃烧过程可以分3个阶段：水蒸气蒸发与预热阶段、挥发燃烧阶段和固定碳燃烧阶段[5]。
为了提高生物质燃料的燃烧热值，可以对原料进行相应的处理：①在燃烧的水蒸气蒸发与预热阶段，加入燃料引发剂[6]、供给氧气或者增加通风量，从而降低燃料的着火点[7]；②在致密成型的固体燃料中加入催化剂降低生物质原料的表面活化能，如钡剂和锰剂，同时起到消烟助燃的效果[8]，此外用于煤的催化剂如K，Cu，FeCl2/FeCl3，MnO2，稀土钙钛矿型和纳米长效节煤添加剂等[9]均可以考虑到生物质能源的应用上来；③原料的蒸汽爆破可以使灰分含量和氧含量降低，增加燃烧热值，起到固碳的作用，同时还可以提高密度、冲击韧性和耐磨性，降低了灰分的熔化温度[10]。
生物质转化的技术和应用
生物质转化的技术和应用随着全球能源需求的不断增长，传统能源的不可持续性成为人们日渐关注的问题。
其中，生物质能源作为一种可再生、低碳、环保的能源，备受研究和发展。
生物质能源是指通过利用植物、动物等生物质转化为能源的过程。
其中，生物质转化技术是将生物质转化为有用产品的关键。
本文将介绍目前主要的生物质转化技术和应用。
一、生物质热化学转化技术生物质热化学转化技术是指利用高温和高压条件下，将生物质转化为液体或气体燃料的技术。
该技术是目前最成熟的生物质能源化利用方式。
1. 液化技术生物质的液化技术主要包括快速热解和流化床热解两种。
其中，快速热解是在高温和高压水蒸气氛围下，使生物质快速裂解成液态产品，包括木质素油、小分子芳香烃和碳酸氢钾等。
而流化床热解则是将生物质在氧化气氛下在流化床内进行高温裂解，获得液态燃料（如生物油）和气态产物（如合成气）。
2. 气化技术生物质的气化技术主要包括直接气化和间接气化两种。
其中，直接气化是将生物质在氧化气氛下在高温和高压下进行气化，产生合成气和焦油等；而间接气化则是在无氧条件下将生物质气化为焦炭和合成气。
二、生物质生物化学转化技术生物质生物化学转化技术是指通过微生物的代谢作用，利用生物质转化成有用的化合物，主要包括酶解和发酵两种。
1. 酶解技术生物质酶解技术是通过微生物的酶解作用将生物质转化为单糖、双糖等简单糖类，再通过后续的发酵过程获得生物质乙醇、生物质生物甲烷等有用产物。
其中，酶解技术主要有酸性酶解和碱性酶解两种。
2. 发酵技术生物质发酵技术是通过微生物的代谢作用将简单糖类或其他有机物质转化为产气、产液或产固体等生物质能源产品。
其中，生物质发酵技术主要包括乙醇发酵、生物质生物甲烷发酵等。
三、生物质催化转化技术生物质催化转化技术是一种比较新颖的生物质转化技术。
该技术是利用催化剂协同生物质分解，以获得高效率的生物质能源转化过程。
目前主要研究生物质催化转化技术的催化剂有贵金属、金属氧化物、酸性材料、纳米材料等。
化工工艺中的生物转化技术
未来化工工艺中生 物转化技术的发展
趋势
基因工程和蛋白质工程在生物转化技术中的应用前景
基因工程：通过改造 微生物的基因，提高 生物转化效率
蛋白质工程：通过设 计、改造蛋白质，提 高生物转化产品的性 能
生物转化技术的发展 趋势：从单一生物转 化技术向多学科交叉 融合方向发展
基因工程和蛋白质工 程在生物转化技术中 的应用前景：未来有 望成为生物转化技术 的主流技术
生物转化技术的发展前景
应用领域广泛： 在医药、食品、 化工等领域具有 广泛应用前景
技术成熟度提高： 随着技术的不断进 步，生物转化技术 的成熟度不断提高
成本降低：随着 规模化生产，生 物转化技术的成 本有望降低
环保要求提高：随 着环保要求的提高， 生物转化技术在环 保领域的应用前景 广阔
生物转化技术的实 际案例分析
代谢工程和组合生物合成在生物转化技术中的作用
代谢工程：通过 基因工程和代谢 调控，优化生物 转化过程，提高 生产效率
组合生物合成： 将多种生物合成 途径组合在一起， 实现复杂化合物 的合成
生物转化技术的 发展趋势：从单 一生物转化到多 生物转化，从实 验室研究到工业 应用
代谢工程和组合 生物合成在生物 转化技术中的重 要性：提高生产 效率，降低生产 成本，实现绿色 环保生产
酶的合成：优化酶的合成条件，提高酶 的产量和纯度
酶的应用：将高效生物转化酶应用于化 工工艺中，提高生产效率和环保性能
强化生物转化技术的过程控制
优化反应条件：调整温度、pH值、搅拌速度等参数 提高酶活性：选择合适的酶、优化酶浓度和反应时间 优化反应器设计：提高反应器的传质、传热效率 实时监测和控制：采用在线监测和控制系统，确保反应过程稳定进行
生物质转化过程中的反应机理研究
生物质转化过程中的反应机理研究在当今世界，能源和环境问题日益严峻，寻找可持续的能源替代方案成为了全球科学家们共同关注的焦点。
生物质作为一种丰富的可再生资源，其转化为有用的能源和化学品具有巨大的潜力。
而要实现高效的生物质转化，深入研究其反应机理是至关重要的。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括植物、动物和微生物等。
它的主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素以及少量的蛋白质、油脂等。
这些成分的化学结构和性质各不相同，因此在转化过程中的反应机理也较为复杂。
纤维素是生物质中最丰富的成分之一，其基本结构单元是葡萄糖。
在转化过程中，纤维素首先需要经过预处理，打破其紧密的结晶结构，使其更容易被化学试剂或酶作用。
常见的预处理方法包括酸处理、碱处理、蒸汽爆破等。
预处理后的纤维素在适当的条件下，可以通过水解反应转化为葡萄糖。
水解反应可以由酸催化或酶催化进行。
酸催化水解反应速度较快，但容易产生副产物，对环境也有一定的污染。
酶催化水解反应条件温和，选择性高，但酶的成本较高，反应速度相对较慢。
半纤维素的结构比纤维素更为复杂，它由多种不同的糖单元组成。
半纤维素的转化通常需要特定的酶或者在酸、碱条件下进行。
与纤维素的转化相比，半纤维素的转化过程更容易产生低聚糖等中间产物。
木质素是生物质中最难降解的成分之一，它是一种复杂的芳香族聚合物。
木质素的转化通常需要高温、高压以及强氧化剂等苛刻的条件。
目前，对于木质素的转化还存在许多技术难题，需要进一步的研究来提高其转化效率和选择性。
在生物质转化的过程中，热化学转化方法也是常用的手段之一。
热解是一种重要的热化学转化过程，它是在无氧或缺氧的条件下，将生物质加热到一定温度，使其分解为气体、液体和固体产物。
在热解过程中，生物质的化学结构发生了复杂的变化，包括化学键的断裂、重组和分子的重排等。
反应温度、升温速率、停留时间等因素都会对热解产物的分布和性质产生显著的影响。
气化是另一种热化学转化方法，它是在高温和有气化剂（如氧气、水蒸气等）存在的条件下，将生物质转化为合成气（主要成分是一氧化碳、氢气和少量的二氧化碳等）。
生物质转化PPT课件
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生物质化学转化为清洁燃料是生物质能源化利用的重 要技术路线之一
通过生物质直接液化、定向气化、间接液化等生产气 体燃料、液体燃料及含氧燃料（甲醇、二甲醚等）
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化学转化
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高品位液体燃料
目前石油是我 国高品位液体 燃料主要来源
• 我国人均石油储量不到世界 平均水平的1/10
生物质转化
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1
能源概念和分类
能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资 源
按形成条件，能源分为一次能源和二次能源
一次能源指自然界中现成存在，可直接取用的能源
一次能源又可分为可再生能源和非再生能源
二次能源指由一次能源加工转换成的另一种形态的能 能源源按来源分可分为三类
太阳能 地球能 引力能
2.生物质生产的季节性很强。 植物的生长有季节性，难以为化学工业提供稳定的原 料供应，对于现代化学工学的工艺流程提出新的要求
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生物质作为化学化工原料的缺点
3.在考虑用作化学化工原料的生物质是传统的粮食， 把粮食原料改作化学化工原料是否合适？
生物质的获取需要土地，大面积的种植对环境有何 影响？
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开展微藻生物柴油技术研发的意义
• 开辟一项有长远发展前途的新产业，促进我国相关多学 科的基础研究
• 战略性进入可再生能源领域，从根本上解决“生物原料” 问题
• 减少CO2排放可以进入CDM国际交易，具有商业价值， 这将进一步提高微藻生物柴油技术项目的经济性
• 提前进入温室气体减排运作，2012年中国很可能将正式 承诺减排协议，这意味着项目潜在的经济性巨大
【免费】生物质能源转化技术与应用_生物质的生物转化技术原理与应用
化的发展趋势作了展望 。
1 生物转化的生物基产品
生物质原料主要包括淀粉和木质纤维素两大 类 。对于木质纤维素原料而言 ,其主要成分是纤 维素 、半纤维素和木质素 。其中纤维素和半纤维 素降解后生成的己糖和戊糖 ,可被微生物利用 ,转 化成乙醇 、丙酮 、丁醇 、丁二醇等液体燃料和化工 原料 ; 也可作为有机酸如柠檬酸 、乳酸的发酵原 料 。木质素的单体为苯丙烷衍生物 ,可进一步转 化为其他化工产品 。天然纤维素原料的生物转化 的化工产品如图 1所示 。
此外 ,纤维素酶的成本过高降低了其使用量 导致酶解时间延长 。尽管 ,丹麦诺维信和美国杰 能科两大酶制剂公司均声称已开发出更高效便宜
的酶用于水解纤维素 ,但这些商品酶也是针对特 定的底物 , 不 能 有 效 地 应 用 于 其 他 底 物 [ 6 ] 。因 此 ,重复回收利用纤维素酶使整个生物转化过程 更具经济可行性 。酶解结束后 ,存在于酶解上清 液和底物残渣中的纤维素酶大约各占 50 % 。 [ 7 ] 对于游离在上清液中的纤维素酶的可采用超滤膜 回收 [ 8- 9 ] ;或将新鲜的底物直接加入到酶解液中 再次酶解 [ 10- 12 ] 。对于吸附在底物中的纤维素酶 , 可采用碱 、甘油 、尿素和不同 pH 值的磷酸盐缓冲 溶液洗脱 [ 8 ] 。另外有文献报道加入特殊蛋白或 表面活性剂 (吐温 、聚乙烯醇等 )可以减少纤维素 酶的无效吸附 [ 6, 13 ] 。
秸秆的自加热及自燃特性研究
秸秆的自加热及自燃特性研究
朱烨璇ꎬ 盛昌栋 ∗
( 东南大学 能源与环境学院ꎬ江苏 南京 ２１００９６)
摘 要:针对秸秆堆积储存和制粉过程中的自燃问题ꎬ采用杜瓦瓶自加热装置对稻草( ＲＳ) 、麦秸( ＷＳ) 、玉米秸秆( ＣＳ)
堆积储存的自加热过程进行研究ꎬ并考察含水量对自加热的影响ꎻ同时ꎬ采用慢速升温的热重分析方法对 ３ 种秸秆的低
的热质传输近似在竖直方向上进行ꎬ可模拟秸秆堆积储存时由内向外一维方向上的自加热过程ꎮ 在杜瓦
瓶反应器中心的绝缘塑料棒上安装了七支 Ｋ 型热电偶ꎬ实时监测不同位置样品的温度及环境温度ꎬ并通
过数据采集器与计算机连接ꎮ 其中 Ｋ７ 置于容器外监测环境温度ꎬＫ６ 位于样品表面稍内的位置以测量
样品表面附近温度ꎬ余下各热电偶则采用六等分均匀分布ꎬ以便较完整反映样品内温度分布及其变化ꎮ
空气气氛下进行热分析ꎬ并进行氮气和空气气氛下的数据差减分析ꎬ以研究 ３ 种秸秆的低温氧化特性
及自燃风险ꎻ最终依据自加热和低温氧化特性ꎬ比较和评价 ３ 种秸秆堆积储存时由自加热发展至自燃
的风险ꎬ以期为防范秸秆的自加热及自燃提供参考依据ꎮ
１ 实 验
１. １ 材料
稻草(ＲＳ)、麦秸(ＷＳ)、玉米秸秆(ＣＳ)采集于江苏连云港地区ꎬ采集时间分别为 ２０１８ 年 １０ 月、 ６ 月
１. ２. ２ 自加热实验 图 １ 为自行设计的杜瓦瓶自加热实验装置ꎮ 反应器内部为柱形ꎬ内径为 ７５ ｍｍ、容
积约为 ３ Ｌꎮ 反应器底部与周壁包裹厚度为 １０ ｍｍ 的铝箔保温棉以形成近似绝热的边界ꎬ可使样品内部
产热最大程度用来提升样品温度ꎬ也避免底部和周壁的散热ꎬ上部盖子则开孔与外界空气相通ꎮ 反应器内
加热能力和低温氧化特性ꎬ稻草和玉米秸秆堆积储存和制粉过程中具有较高的自加热及自燃风险ꎮ
新能源入职培训计划方案
新能源入职培训计划方案一、前言随着全球对能源消耗和环境污染的担忧越来越大，新能源作为替代传统能源的新兴产业，得到了世界各国政府和企业的高度重视。
在我国，新能源产业也呈现出蓬勃发展的态势，成为国家战略的重要组成部分。
为了适应新能源产业的发展需求，提高员工的专业素质和技能水平，我司将开展新能源入职培训计划，以培养和提升员工的技术能力和专业知识，使其能够胜任新能源产业的各项岗位工作。
二、培训目的1.深入了解新能源行业的发展趋势和市场需求，提高员工的战略眼光和市场敏感度；2.全面了解新能源产业的技术原理、应用场景和发展前景，提高员工的专业技能和知识水平；3.培养员工的创新意识和团队合作精神，提高员工的综合素质和职业发展能力；4.提高员工的职业道德和业务操守，增强员工的服务意识和客户满意度。
三、培训内容1.新能源产业概述（1）能源与环境问题（2）传统能源与新能源（3）我国新能源产业的发展现状和趋势（4）新能源政策和法规2.太阳能（1）太阳能发电原理（2）太阳能电池技术与应用（3）太阳能发电系统设计与安装（4）太阳能产品的销售与售后服务3.风能（1）风能发电原理（2）风力发电机组的设计与制造（3）风电场的规划与建设（4）风能资源评价与利用4.地热能（1）地热能发电原理（2）地热能开发利用技术（3）地热能发电厂的设计与建设（4）地热能资源的评估与开发5.生物质能（1）生物质能的来源和种类（2）生物质能的转化技术（3）生物质发电厂的设计与运营管理（4）生物质能资源的开发与利用6.新能源设备维护与故障排除（1）新能源设备的结构和原理（2）新能源设备的安装与调试（3）新能源设备的日常维护与保养（4）新能源设备故障排除与修理7.新能源市场营销与客户服务（1）新能源产品的销售策略和方法（2）新能源产品的市场推广和宣传（3）新能源用户的需求分析和解决方案（4）新能源客户服务的技巧与方法8.新能源产业的可持续发展（1）新能源产业链的发展和环节（2）新能源产业的环保和节能技术（3）新能源产业的绿色设计和制造（4）新能源产业的社会责任和企业文化建设四、培训方法1.理论授课：通过专业讲师的授课，介绍新能源产业的相关知识和技术，让员工深入了解新能源产业的发展现状和未来趋势。
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③ 载体复合改性和工艺条件优化
HZSM-5 金属 元素 非金属 元素 助剂La和K含量 催化剂焙烧温度 工艺 优化 反应物乙醇浓度 放大 试验 寿命 试验
酒率提高4.6%，最大限度消除酒精浓醪发酵过程中的前期高渗抑制与后期 糖化速度限制从而提高浓醪发酵速度(提高了15%)。
④ 高产乙醇菌种构建研究
降低原料对乙醇的转化率，增加生产中的原料成本 。 严重影响催化剂寿命。
解决措施：基因工程菌的构建
采用代谢工程及基因工程等技术手段，优化糖代谢网络，构建低产高级醇的 酵母菌种。
立式内搅拌
搅拌桨
A
B
卧 式 内 搅 拌
C
D
搅 拌 桨
A C
B D
A-二框板；B-三框板，C-翅型，D-双螺带
A：一挡板，B：二挡板，C：三挡板，D：四挡板，
② 甜高粱汁发酵生产乙醇工艺研究
针对传统水解法水解液含盐类过高, 后处理废物对环境不友好的问题：
针对发酵生产过程中效率低的问题 实现目标
研究以乙酸水解预处理甜高粱渣半纤 维素，制糖发酵生产的新工艺技术， 降低酸的用量，生产工艺绿色化，水 解半纤维素在80%以上， 制糖得率在0.5克/克甜高粱渣。
生物基丙烯酸
发酵
乳酸
脱 水
丙烯酸
多步反应
2010年丙烯酸需求量达到116万吨
1,3-丙二醇
1,3-丙二醇
PTT
聚二甲苯丙二酯 PTT
一种新型的聚酯材料，它与聚对苯二甲酸乙二酯（ PET）和聚对苯二甲酸丁二酯（PBT） 相比具有更优良的特性。
尼龙样的弹性恢复，在全色范围内无需添加特殊化学品即能呈现良好的连续印染特性，
玉米
甜Байду номын сангаас粱
① 纤维素乙醇生产工艺研究
联合中石化进行3000吨/年秸秆处理量的木质纤维素乙醇的成套工艺中试研究， 联合中粮在黑龙江肇东建成500吨/年纤维素乙醇的中试生产线。
主要解决以下问题： 木质纤维预处理技术 酶制备技术与纤维素酶水解技术 菌株与发酵技术 低能耗的糖液、乙醇提浓技术
木质素综合利用技术
反应温度380 ℃，无水乙醇，空速2.5 h-1 时，乙醇转化率和乙烯选择性分别能达到 98.2%和99.8%
反应温度380 ℃ 乙醇浓度92.4wt% 空速 1.2 h-1 ，乙醇转化率和乙烯选择性分别 为99.9%和98.6%
现有γ-Al2O3的反应温度380 ℃，转化率98%，选择性96%，空速0.6-0.8h-1。转化率、乙 烯选择性和反应空速都得以提高。
生物炼制、生物基化学品及生物质水热转化
生物质
生物质种类繁多，总量巨大
生物质结构
生物能源的历史沿革
工业革命之前
主要的能量（热量、 蒸汽）等及炼铁的焦 炭等来源
煤的使用
石油的大规模炼制
生物能源研究重新兴起
生物质能源的应用形式
基于化石资源的传统化工的巨大成就
基于化石资源的传统化工利用不可再生的化石 资源，集中的生产方式，高效的生产效率，创造 了大量的物质财富，满足了人类的物质生活需要， 开创了当今的繁华盛世。
柠檬酸 葡萄糖酸 山梨醇
石油基平台化合物的生物替代
石油炼制
粗原料
原料 中间体
平台 化合物
衍生 化学品
合成 中间体
终产品
生物炼制
生物基化学品正成为全球战略性新兴产业
生物基产品占石化产品总额从2000年的不到1%，增长到2008年的6%， 并每年以高于30%的速度增长，生物基塑料更是以38%的速度增长。 OECD预测：至2030年，将有35%化学品和其它工业产品来自生物制造。 美国：到2030年替代25%有机化学品和20%的石油燃料。
平台化合物 SG
H2、甲烷 混合醇
乙醇、乙烯 乳酸、甘油 丙烯酸 3-羟基丙酸
热化学平台
生 物 质
半纤维素
糖平台
纤维素 木质素 油脂 蛋白质 • 葡萄糖 • 果糖 •甘露糖 •半乳糖 • 木糖 • 阿拉伯糖
生物 化学 ……
C2
C3 C4
C5
C6
高分子材料
富马酸 丁二酸 天冬氨酸 苹果酸 衣康酸 乙酰丙酸
0.9 Billion Ton
水泥化工
低碳工业
微藻及其他生物质
黑色金属 0.6 Billion Ton
燃料和化学工业
不可再生的”碳氢化合 物(hydrocarbons ) ”时 代
可再生的”碳水化合物 (carbohydrates) ”时代
生物质
化学
生物质炼 制
工程
产品
生物技术
- 食物; - 生物塑料; - 溶剂; -纤维; -生物洗涤剂; -化学品 -燃料 - …….
针对纤维素原料预处理周期长、效率低、成本高的问题
实现目标
采用稀酸/蒸爆(螺杆造压爆破)联合预处理技术，建立了一套低成本、高效、快速的 纤维素预处理工艺技术，戊糖得率85%以上。
80型螺杆蒸爆装置
150型螺杆蒸爆装置
三段式螺杆蒸爆装置
实现连 续蒸爆
150型螺杆蒸爆装置
针对纤维素酶酶解效率低的问题
实现目标 筛选获得高活力纤维素酶菌，采用液体深层发酵制备纤维素酶技术，降低纤维素 酶生产成本，纤维素水解得率可达85%以上。 对商品纤维素酶进行了比选及复配，较单一纤维素酶，多种酶系成分协同作用， 其纤维素酶的水解效率提高了30%以上，总糖浓度达33.6 g/L。 设计加工了适用于高底物浓度酶解的新型卧式酶解反应器，底物浓度可以达到 30%以上，总糖浓度可以达到250g/L以上。
② 高性能HZSM-5分子筛催化剂研究
润滑剂、粘合剂 等助剂的添加
催化活性与选择性 等催化性能考察
成型研究
合适的粒径、粒度 分布、比表面积 合适的表面酸性、 孔体积及空隙率
成型后的性能参数
强度: 12N/mm 抗粉化能力: 1年 乙醇转化率: 98%~99%
乙烯选择性: 98%~99%
生物乙烯特点
优势
石 油 基 乙 烯
蒸汽裂解 工艺
原料来源广泛，可再生
反应条件温和
工艺流程简单，操作方便 装置能耗低，装置设备少
乙醇脱水制 乙烯工艺
建厂不受地域性限制 装置投资低，占地面积小， 建设周期短，投资回收快 环境友好
生物乙烯产业化关键技术
工艺耦合一体化设计
新型反应器设计
生物乙烯生产工艺 系统集成
初步完成低产高级醇酵母菌株的构建工作 高级醇总量下降了60%。
关键技术2:高性能脱水催化剂研究
具有开发前景的催化剂 现有工艺使用的催化剂
分子筛催化剂
反应温度低、空速 高；抗积碳能力差、 寿命短。
氧化铝催化剂
反应温度高，空速低， 稳定性好，寿命长。
催化剂特性
研究内容
通过筛选合适的载体、寻找载体 改性及成型方法，提高催化剂抗 积碳能力和水热稳定性，延长催 化使用寿命
NREL’s Definition
美国国家再生能源实验室
（U.S. National Renewable Energy Laboratory, NREL）:
以生物质为原料，将生物质转化工艺和设备相结合，用
来生产燃料、电热能和化学产品集成的装置。
生物炼制过程与产品
生物质 成份分离
碳水化合物
淀粉
基础原料
生物基化学品是推动节能减排和发展低碳经济基本 国策的必然选择
丙烯酰胺
大宗化学品
传统方法
硫酸或铜催化水合
生物法 全细胞催化
蒸汽降低80％ 电耗降低67％ CO2降低80％ 原料降低8 ％ 质量显著提升 废水降低65％ 能耗降低65％ 成本降低50％
头孢菌素
精细化学品
传统方法
乳酸的聚合物聚乳酸是一种极有前途的生物材料
可再生资源
乳酸
聚乳酸
聚乳酸 • 良好的机械性能和物理性能——纺织品 • 良好的生物可降解性——包装材料 • 良好的生物相容性——医药领域
生物相容 性材料
生物可降 解塑料
Cargill – Developed PLA Process
2001年Cargill Dow公司年产聚乳酸14万吨的工厂投产。 2020年世界聚乳酸需求量每年达1150～2300万吨。
生物乙烯
研究背景
环 境 危 机
乙烯应用
4000 3000
VAE
乙烯需求
产量 需求当量
资 源 危 机
能 源 危 机
化石经济
乙烯 乙二醇
2000 1000 0 2005 2006 2007 2010 2020
乙烯是生产有机化工产品最重要的基础原料， 是生产高分子材料用量最大的原料单体
到2020年乙烯的自给率不超过58%。发展生物乙烯是保障我国能源安全和社会经济可持续发展的必 由之路，是石油替代战略的重要内容，是石油乙烯的重要补充，是发展生物基大宗化学品和生物基 材料产业的基础。
生物法
10步化学合成
1步发酵+酶法
1,3丙二醇
大宗化学品
传统方法
化学法
生物法
工程菌发酵
原料降低37% 能耗降低30% CO2减排63%
资料来自EuropaBio主席Sijbesma F报告
乳酸——重要C3平台化合物
聚乳酸
发酵 糖
乳酸
催化脱水
丙烯酸
1mol 葡萄糖可以生成 2mol乳酸，理论上 1 吨糖可得 1 吨 乳酸，实际转化率可以达到 90－ 95％。
煤化工及石油化工对生物质利用的启示
核心技术开发 催化裂化 原料: • 稳定 • 大规模供应
固定床
移动床
技术: • 催化剂 • 工艺