第二代生物质液体动力燃料的研究
液体生物燃料技术研究进展及其前景分析
液体生物燃料技术研究进展及其前景分析液体生物燃料是一种科技新兴产物，它被认为是石化燃料的替代品，目前已经在全球范围内引起了极大的关注。
作为一种新型的清洁能源，液体生物燃料的开发与应用具有深远的意义。
本文将从技术研究进展和应用前景两个方面，对液体生物燃料进行分析。
一、技术研究进展1. 研究背景随着非可再生能源资源的日益枯竭和环境问题的日益突出，人们对替代石化燃料的需求日益增加。
生物质能作为一种有前途的可再生能源资源，因其来源广泛，成本较低，可替代石化燃料，成为近年来研究的热点之一。
2. 技术路线液体生物燃料主要分为生物甲烷和生物柴油两种类型，其转化生产过程主要包括生物质预处理、酶解水解、微生物发酵、纯化精制等步骤。
2.1 生物质预处理由于生物质本身成分复杂，含有大量的木质素、纤维素等成分，这些成分不仅会影响生物燃料的品质和产率，而且会增加生物燃料的生产成本。
因此，在液体生物燃料的制备过程中，首先需要对生物质进行预处理，将其转化成易于酶水解的物质，常用的预处理方式包括热水处理、酸碱处理、气相处理等。
2.2 酶解水解将经过预处理的生物质进行酶解水解是液体生物燃料制备的关键步骤。
酶解过程中需要加入适量的酶，将生物质中的复杂多糖酶解成易于微生物发酵的单糖。
2.3 微生物发酵酶解水解后获得的单糖需要通过微生物发酵转化成液体生物燃料。
不同的生物生产不同种类的液体生物燃料，如甲烷气、乙醇、丁醇、柴油等。
2.4 精制提纯生产出液体生物燃料后，还需要对其进行精制提纯，降低其含水率和杂质含量，提高其品质和燃料效率。
3. 现状及挑战液体生物燃料技术虽然已经获得了较大的进展，但由于液体生物燃料在生产过程中存在生产成本高、生产效率低、生产规模小、原料不可控等问题，这些问题限制了其大规模商业化应用。
二、应用前景1. 能源需求目前全球能源消耗量不断攀升，传统能源逐渐枯竭的情况下，液体生物燃料作为一种可替代石化燃料的全新型能源，有着广阔的开发和应用前景。
新疆第二代生物液体燃料原料潜力评估
关 键 词 ： 物液 体 燃 料 ；新 疆 ； 力 生 潜
中图分类号 ： ３ ２ １ Ｘ８．
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ８— ３ １ ２ １ ）４— ０ ４— ５ １０ ２ ０ （０ １ ０ ０ ２ ０
Ｐ ｔｎｉｌ ｖ ｌａｉｎｏ ｈ ｅｏ ｄ Ｇｅ ｅａｉｎ Ｂｏｕ ｌ ｅｄｔｃ ｉｊ ｎ ． Ａ ｉｇ—ｇ ｏ Ｆ ｒ ｅｇ ｏｅ ｔ ａ ｔ ｆ ｅＳ ｃ ｎ ｎ ｒｔ ｉｆ ｅ Ｆ ｅ ｓｏｋ ｉ Ｘ ｎｉ ｇ Ｇ Ｏ Ｑ ｎ ａＥ ｕ ｏ Ｔ ｏ ｎ ａ ｕ ． Ｕ Ｅ —ｄ ｎ
严重制约着经济社会 的可持续发展 ， 开发利用清洁的 可再生能源 已成 为中国能 源领域 的一个 紧迫课 题。
生物 质能 是 太 阳能 以化 学 能形 式 贮 存 在 生物 质 中 的 能量 形式 ， 可转 化 为 常规 的液 态 燃 料 ， 替代 石 油 等 化
石燃 料 ， 有 环境 友好 和可再 生 双重属 性 。 具
内部 资料
注： 数据 来源于《 新疆统计年鉴 ２ １ ） ｏ０ ￣
综 合 种植 面积 和产 量情 况 ， 选择 种植 面积 较 大或 产 量较 大 的小 麦 、 玉米 、 花 、 棉 豆类 和葵 花剩余 物 进行
灌木植被主要分布在戈壁沙漠和荒漠生长 ， 根据
第二代生物燃料中纤维素乙醇的现状与发展
第二代生物燃料中纤维素乙醇的现状与发展摘要:文章综述了第二代生物燃料中纤维素乙醇生物燃料的现状,而中国是纤维素资源大国,利用木质纤维素生产燃料乙醇可改善能源保障,实现能源供应的可持续发展,阐述了发展纤维素乙醇对环境有利方面,以及对纤维素乙醇的未来展望。
关键词:第二代生物燃料;纤维素乙醇;木质纤维素;燃料乙醇21世纪工业迅猛发展,日渐富裕的人们对生活质量的要求越来越高。
汽车的数量逐日增长,对石油过分需求,使得石油价格不断攀升,对石油过分依赖,让国家安全、经济安全及环境安全遭受威胁。
生物燃料是人们寻求替代能源的重要方向。
第一代生物燃料是以玉米、小麦等粮食作物作为生产原料的技术,日趋严峻的世界粮食形势,使之渐失优势,遵循不“与粮争地”,不“与人争食”方针路线的第二代生物燃料正成为未来生物能源产业发展的方向。
第二代生物燃料是以麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料,采用生物纤维素转化为生物燃料的模式,主要发展纤维素乙醇即乙醇燃料。
当世界面临环境与发展的挑战,为避免交通给城市带来污染,乙醇被视为代替和节约汽油的最佳燃料,具有廉价、清洁、环保、可再生等诸多优点。
目前,世界上许多国家都注重生产乙醇的生物技术的开发。
自然界中,废弃木质原料如农林废弃物、草、锯末和木片等都是潜在的生产乙醇的可再生性资源。
自然界每年大约形成8 666亿吨植物有机物,这些可再生性资源如果能够合理利用,将其转化为可替代石油的燃料是一种颇有前途的能源技术,缓解全球面临的资源危机、食物短缺、环境污染等问题。
1第二代生物燃料第二代生物燃料是指摆脱利用粮食作物为原料转化为生物燃料的应用模式,继而以麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料,其原料多来自植物秸秆等废料,不会产生与人争粮的情况,利用降解材料作能源,有利于发展循环经济。
由于第二代生物燃料的技术成本太高一直未能大规模使用。
自2008年以来,传统石化燃料价格飞扬,使用大量粮食转化生物燃料导致全球范围的粮荒,第一代生物燃料饱受诟病,原料价格不断高涨,世界对能源的需求呈现不断上升的趋势。
第二代生物燃料--生物质合成液体燃料
３德国卡尔斯鲁厄研究中心用秸秆生产 ．
ＢＬ Ｔ 的前提 设 想及项 目状况
２技术工艺简介 ．
（ ）采用分散和集中的原则 １
卡尔斯鲁厄研究 中心开发的技术 主要部分是
将现有的化工技术和设备加 以集成和改进 ，形成
目前生物质利用遇到的最大 困难是原料能量
密度低 ，分布分散 ，所以大规模生产经济性较差 。 该新 工艺是将 能量密度低 的秸 秆 （． Ｊｍ ）在 １ Ｇ／ ５ ２公里 的半径范 围内收集 。就地在分散建造的双 ５
球大气 中二 氧化碳 ，其燃烧后仅是将二氧化碳返 合成 液体燃料 。第 二 代生物 燃料是 一种 最重要 回当前大气 。又可被植 物继续吸收 ，合成相同的 的可再 生燃料 ，有非 常 巨大 的发展 前景 ，将成 生物质 ，所 以 ，并没有丝毫增加当前大气中的温 为新一代 的替代能源 。 室气体总量。 德 国卡尔斯鲁厄研究 中心最 近发 明了一 种利 （ ）生物合成燃料 与传 统 的石化柴油不 同 ， ３ 用各种植物秸秆及干枯木材等生物质生产生物合 生物合成燃料可 以根据汽车发动机的需求 。对所 成燃料 的方法和工 艺 ，本文对生物合成燃料的发 含有 的成分进行相关地配比和改进 ，大大提高 了 发动机和燃料的相适性和效率。 展情况及其生产工艺介绍如下 ： １生 物合 成燃 料 的特 点 ． （ ）替代成本低 ，易推广 。生物合成燃料和 ４ 卡尔斯鲁厄研究 中心认为 ，目前发展生物合 现在的石化柴油具有相似的燃烧性能 ，因此 ，不 需要对现有的汽车发动机进行大 的改进。对 于汽 成液体燃料有很多有利条件 ： 生物合成液体燃料是可再生能源中唯一含碳 车生产商和用户 ，均能在不增加大 的投资的前提
・
如氢气 ）相 比，更具有 明显 的优势 。 生产生物合成液体燃料可以通过改造和集成 代燃料 （
第二代生物燃料-纤维素乙醇
五 纤维素乙醇产业前景
随着世界各国经济发展的不断加快,能源危机将 会越来越严重,乙醇燃料正在表现出唯一可以 替代石油制品的独特魅力。因此,充分利用各 种技术提高能源作物的产量和品质,并加快纤 维素乙醇产业化,对根本解决能源和环境的制 约, 实现经济社会的可持续发展意义重大。
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四、纤维素乙醇的国内外现状
国外生物柴油发展现状
1973年世界石油危机后,巴西就实施了“国家乙 醇生产计划”；目前已经发展320多家燃料乙 醇生产企业 。 美国在燃料乙醇的生产上仍然是世界乙醇生产 的领头羊,在将纤维素转化为燃料酒精的研究、 生产和应用方面走在世界的前列。 加拿大、丹麦、芬兰……
四、纤维素乙醇的国内外现状
2010年诺维信酶制剂诺纤力TM 赛力二代(CELLIC CTec2) 发布会
三、纤维素乙醇相关技术
加州大学伯克利分校：纤维素预处 理的专利技术 加拿大米西索加（Mississauga） Woodland生物燃料公司及其合作者 使用Woodland生物燃料公司的低压 催化（CPRT）专利技术生产纤维素 乙醇
三、纤维素乙醇相关技术
Butalco公司的核心技术基于遗传学 上优化的酶母（Saccharomyces cerevisiae） ZeaChem公司于2010年6月30日宣布， 采用其工艺，纤维素乙醇已可达到 商业性生产规模
酶解
纤维素酶产量不高、活性低、稳定性差、使用寿命短 酶解中要降低成本
发酵
木糖难发酵 发酵中要优化发酵菌，提高乙醇产率 目前研究较多的是将这三步分散、耦合或者丙型，例如同步糖 化发酵、高浓度酶循环水解（利用两个或多个生物反应器）
荷兰第二代生物燃料研发取得进展稻草为原料
比较 活跃 的优 势 ，为新兴 产业 发展 打 造 多元 的投 资平 台 。共 有１ 多 家 民营 Ｏ
企 业参 与领 军 人 才项 目的投 资 ，灵 活 的 民间资本 与科技 项 目的股 权 合作 机 制 ，全 方位 多渠道 地满 足 了企 业发 展 的需 求 。
高科 技产 业 实现 了 实质性 对接 。吴 江 科 技 创 业 园在 美 国波 士顿 、特 拉华 、
华盛 顿 、纽约 、硅 谷 等华 人科 学家 集
中 的地 区树立 了良好 的知 名度 ，相 信 日后 将有 更 多更新 的高科 技项 目入 驻 吴 江科 创 园 ．成 为我市 经 济发展 中闪
科 技研 发 团 队 ．孵 化一 批 高端领 域 的
科 技项 目 ，为吴 江打 造 出独 具特 色 的
地 ”的现 象 。 该 公 司 总 裁 斯 贝斯 马 说 ，纤 维 素生 物燃 料技 术代 表 了下 一代 可再 生
种 以玉 米秸 秆 、木 屑和 稻草 为 原料
生产 生物 乙醇 的新 工艺 。 该 公 司 介 绍 说 ，新 工 艺 分 两 个
步骤 首 先 用一种 新研 制 的酶 将预 处
新 兴产 业集 聚示 范 区。
吴 江 科 技 创 业 园 虽 然 起 步 较
晚 但 发展 迅 速 ，成立 至今 ．已经 初 步 形成 了体 现 吴江 特点 和优 势 的高效 率 工作 体 系和 新兴 项 目发展 平 台 。今 年 以来 ．十 多个 高端 新 兴产 业项 目逐
亮 的新 的经济 增长 点 。
【 新 技术 产业 新 闻 】 霜 高
衄
无 需开 胸手 术 的人造心 脏 瓣 膜及 导管 植入 系统 ，可用 于置 换心 脏 内病 变 的 瓣 膜 。 项 目开 始３ 月后 完 成 产 品试 个 制 ，动物 试验 也 获得 成功 ，计 划在 年 内完 成产 品 审批 ，并 进入 人体 临床 阶
生物质转化为液态生物燃料的生产效果研究
生物质转化为液态生物燃料的生产效果研究生物质是一种可再生资源，其转化为液态生物燃料在当前能源日益紧缺的背景下备受关注。
，对于探索替代传统石油能源、减少碳排放、保护生态环境具有重要意义。
本文将就生物质转化为液态生物燃料的生产效果进行深入研究。
一、生物质资源及其转化方式生物质是指来自植物、微生物和动物等有机生物体的可再生资源。
生物质包括木材、农作物秸秆、动植物废弃物、微生物菌体等。
生物质转化为液态生物燃料的主要方式包括生物发酵、生物催化和热化学转化等。
其中，生物发酵是通过微生物菌种对生物质进行发酵产生乙醇、丁醇等液态生物燃料；生物催化是通过酶类催化剂或微生物对生物质进行化学反应转化为生物柴油、生物乙醇等；热化学转化则是利用高温高压条件下对生物质进行热裂解、气化等反应制备生物油、生物气、生物炭等。
二、液态生物燃料的生产效果研究1.生物质转化率生物质转化率是评价生物质转化为液态生物燃料效果的重要指标之一。
转化率高低直接影响生物质资源的利用效率和生物燃料产量。
研究表明，不同生物质资源和转化方式的转化率存在较大差异，其影响因素主要包括原料质量、催化剂种类、反应条件等。
2.液态生物燃料质量液态生物燃料的质量直接关系到其燃烧效果和环境友好性。
优质的液态生物燃料应具备高热值、低硫低灰、低污染等特点。
生产过程中应严格控制原料质量，选择合适的转化方式和催化剂，确保生物燃料的高质量和稳定性。
3.产能与成本效益生物质转化为液态生物燃料的生产效果还需考虑产能和成本效益。
产能是评价生产规模和效率的重要指标，直接关系到年产能、设备利用率等因素；成本效益则包括生产成本、投资回报率、能源消耗等各方面因素。
在绿色能源发展背景下，生物质转化为液态生物燃料的成本效益逐渐受到重视，需要寻求技术创新和成本降低的途径。
三、生物质转化为液态生物燃料的发展现状目前，生物质转化为液态生物燃料技术已在全球范围内得到广泛应用。
以生物乙醇和生物柴油为代表的液态生物燃料产业逐渐形成，成为替代传统石油能源的重要方向。
第二代液体生物燃料DMF(2,5-二甲基呋喃)
提墩阅吁以后，ｃ键麓离予液体镛环利用。
遵循这一原理，有理由捆储实璇正北化生产已经为期不远了。
ｌｍ愿进行氯解经铜钉催化制俄化反成产生翻心王艺是焚翻碱斯康星大学最新的研究成果。
糖姆新－社梅斯克教授领挣的小嫩发明了一组铜钉催化剂，能将８５％的鞠组ｒ商效的甄解为Ⅸ婿。
具体王艺流程觅图ｌ。
穗姆斯－槌梅勰毙教授的研究为ＤＭＦ忑娥生产提供了壤论基础，在雨久的将米批荣嫩产ＤＭＦ将成为现实。
圈１果糖生产Ｄｆ工艺漉程从经济角度邀蹲，以菊葶为原料坐产ＤＩＭＦ具窍一定的戒本优势。
聚用以，Ｅ一艺过程，预计１０—ｌ乱嫡．蓼鞭料可以生产ｌｔＤＭＦ，目前鹅竽价络维持程１８ｐ２２０歹幽，麟奈｝成本可以控制在３０００冗，ｔ以下。
融予生产工艺不褥鬟高温、商艨设备，设备投资相对较少，嫩产每吨翻蟠的设备析暇费不商：计算运输、人王及能源消耗，预计相艨赞膊为１６∞梦叭，总计Ｅ匝以Ｆ生产成举为４６００歹汝，相对石油燃料５６００琵，ｔ的价格。
生产姗利益率陴。
我们所介绸的生产工艺过程非常灵活，其巾的每一步都珂以生产啦塌鼯整的商鼯：浸如的菊粉汁液经提纯于燥制成菊糟，可以用于食品漆盘【ｌ荆：菊粉承解成的聚糖糖浆是祷通蔗糖的代羽品ｔｌ玎ｖ臣悬垂要的化工中间体，经匀目工Ｗ以制成嬲料等产黼。
这样建成一条生产线可以蜜现生产多种产晶，般主吲．以根据市场，选辑生产不阏产品，熨现利益最太化。
练上所述，ＤＭＦ是第＝代液体嫩物燃料的萌逸轹的，其有加王工艺流程简单，燃料能墨密度高，植物原料聿寓，符合围家生物燃料发屣媛簸的诸多优势，憩辩＝代液体生物燃料的希望之星。
融前搦螫努力的肖翔是积极建立＝Ｉ二她化生产中试系缆，．擎曰裳斑犬嫂摸王她生产，使狻圈在第二代液体生物燃辩产业化方面迮在世界前列。
参考文献【ｌ】Ｒ砌矗：Ｂ－ｌ七蚶ｌｌ∞ＩｖｌＹ丑磕ⅡｅｔｔｌＣＪ，Ｌ套ｕＺＹＦｆ露ｔＰ玎翻氮Ｋ：ｔｉｏｎｏｆｄｉｌｎｅｔ量ｌｙｌ蠡ｌｌ勰ｆ．ｏｒｌｉｑ撕ｄ蠡醒妇蠡触ｂｌ伽∞镐＿ｄ甑ｌｖｅｄｃ毅ｋ｝ｈ＇闷“娥，曼向ｍ愕，４４７，９８２－９８５．【羽２ｍ∞ＨＢ，ＨｏＵ铡ｌ掣ＪＥＢｆ】ｏｗｎＨ，以引．Ａ酝嘲枷。
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第二代生物质液体动力燃料的研究汤兆平,孙剑萍(华东交通大学,南昌 330013)摘要:第二代生物质液体动力燃料主要包括纤维素乙醇、生物原油精炼动力燃料以及生物质气化合成液体燃料,阐述了它们的生产工艺、成本,分析了其特性及对发动机性能的影响。
关键词:生物质燃料;第二代产品;生产工艺;特性中图分类号:TK6 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2009)01-0001-02Research on Second Genera ti on B i o ma ss L i qu i d Fuel of Veh i cle Eng i n eTAN G Zhao 2ping,SUN J ian 2ping(East China J iaot ong University,Nanchang 330013,China )Ab s tra c t:The second generati on bi omass liquid fuels of vehicle engine include mainly cellul ose alcohol,power fuelfr om refining crude oil as well as liquid fuel fr om bi omass gasificati on .Their p r oducti on technol ogies,cost were intr oduced,and effects of their characteristics p r operty on engine perf or mances were analysed .Key wo rd s:B i omass fuel;Second generati on p r oduct;Pr oducti on technol ogy;Characteristic p r operty 随着化工燃料的逐渐减少,生物质液体燃料将成为世界上使用最多的车用替代燃料,其第一代产品主要包括燃料乙醇和第一代生物柴油F AME 。
以美国、欧洲、巴西、中国等为代表的国家和地区,由于大量使用玉米、棕榈油等作为生产生物燃料的原料,已经拉动全球饲料及农牧产品价格的大幅上涨,同时造成全球粮食供求关系偏紧,其库存处于近30年的谷底。
据统计,全球有37个国家因战乱和自然灾害而面临粮食危机,有8.54亿人处于半饥饿状态。
发展生物能源,首先要充分尊重人的生存权,因此研究第二代生物质液体燃料不仅具有很高的经济价值,更有重大的战略意义。
1 生产工艺及成本比较第二代产品是以植物纤维(如木屑、秸秆等农业废物)为生产原料的运输燃料,主要包括纤维素乙醇、生物原油精炼的动力燃料及生物质气化后合成的液体燃料。
德国可生长原料联合会估计,在2020年第二代生物质液体燃料将满足德国25%的燃料需求,并有替代生物柴油的趋势。
大众汽车公司预测,到2015年第二代生物质燃料将全面取代第一代生物燃料。
植物纤维主要通过生物或热化学法转化为液体动力燃料。
现代发酵技术的迅速发展,使生物法制取技术提高到一个崭新的水平,其中水解发酵是最具竞争力的工艺。
生物原油精炼动力燃料、生物质气化合成液体燃料常采用热化学法得到。
目前热化学法由于其生产工艺复杂、设备投资大、生产规模相对较小,致使生产成本居高不下。
1.1 纤维素乙醇加拿大I ogen 公司是当今世界纤维素乙醇生产技术最强的企业,目前拥有世界最大的纤维素乙醇生产线。
纤维素乙醇水解发酵工艺一般有酸水解发酵和酶水解发酵2种。
1.1.1 酸水解发酵酸水解法是在120～200℃的环境下,依靠矿物酸(H 2S O 4或HCl )水解木质纤维生物质,水解产物经发酵生成乙醇。
酸水解法反应速度快且易完成,由于酸水解液中虽然含有可发酵的糖,但也含有抑制微生物对糖发酵的化合物(如由糖降解所产生的糠醛和羟甲基糠醛等),因此在发酵前需将这些化合物脱除。
目前脱除的方法很多,效果较好,但处理成本过高。
另外用酸水解所得糖液来发酵酒精的产率只有理论值的50%～60%。
2005年2月,世界上最大的食糖和酒精制造集团———巴西Dedini 公布,他们针对甘蔗渣开发的有机溶剂预处理和稀盐酸水解相结合的“Dedini 快速水解”(Dedini H idr ólise R áp ida )技术,首次大规模示范制造,成本已降至27美分/L (1.02＄/USgal ),能与当时的石油价格进行竞争。
1.1.2 酶水解发酵酶水解是利用特殊的酶分解纤维素释放糖。
同酸水解相比,酶水解具有反应条件温和、不生成有毒降解产物、得糖率高和设备投资低等优点。
但纤维素酶的生产效率低,成本高。
2006年8月,我国河南天冠集团开始建设年产3000t 的纤维素乙醇项目,生产成本高达6000至6500元/t,比小麦为原料生产燃油乙醇的成本高500元至1000元。
2005年,美国诺维信酶制剂公司配制的新复合酶制剂,结合美国国家可再生能源实验室预处理技术,使玉米秸产乙醇用酶的成本降至原来的1/30。
化工业巨头杜邦在改良乙醇生产用细菌———运动发酵单胞菌(Zy momonas mobilis )基因中也取得重大突破,这些细菌在分解玉米粒中的葡萄糖和纤维中的木糖时能一样有效,有望将成本降到用玉米粒生产乙醇的水平。
美国能源部认为酶处理成本已不再是产业化的主要障碍,其大规模工业化应用将带来燃料乙醇生产原料和转化技术的根本性变革。
1.1.3 热化学路线2007年10月,美国乔治亚州的Sopert on 厂成功利用伐木后的剩余物(枝、叶等)做原料,先将其气化,然后高温分解转化为合成瓦斯,再经化学提炼为酒精。
Range Fuels 能源公司表示,他们将于明年建好首座年产约7580万dm 3(2000万USgal )的厂房,并希望未来收稿日期:2008-01-07・1・第36卷第1期 拖拉机与农用运输车 Vol .36No .12009年2月 Tract or &Far m Trans porter Feb.,2009每年提高产量约3.79亿dm 3(1亿USgal )。
1.2 生物原油精炼动力燃料生物原油是指生物质热解液化和直接液化所得的液相产物。
由于生物原油只是一种初级液体燃料,因其具有含氧量高、粘度大、腐蚀性强、含水多以及可利用热值低等特性[1],只能用于锅炉等燃烧热力设备,只有经过用分离、提纯、加氢裂化、异构等精制手段进行品位提升后,才能成为优质的清洁燃料,供发动机使用[2]。
1.2.1 热解热解是在缺氧情况下用热量使生物质发生一系列化学变化而分解为固体(焦)、液体(油)和气体的过程。
通过控制反应条件(主要是加热速率、反应气氛、最终温度和反应时间),可得不同的产物分布。
为了得到较高的液体得率,较低的焦炭得率,需要较快的加热速率。
据试验,中等温度(500～600℃)下的快速热解(加热速率100～10000℃/s,物停留时间0.2～3s )有利于生产液体产品,其最高收率可达80%。
2006年12月,德国卡尔斯鲁厄研究中心开发的新技术:首先将生物质液化为“油浆”(在空气密封的条件下,利用大量的高温砂子迅速把木材和秸秆加热到500℃,并将它们转化成液态的焦油和焦炭的混合物,即“油浆”),再通过中心设备,在1200℃,80个大气压下,将“油浆”转化为一氧化碳和氢的混合气化物,最后合成燃油。
该中心估算的合成燃料成本约0.9欧元/L (当时德国石化柴油成本为0.4欧元/L ),其中秸秆原料占总成本的32%,秸秆运输费用占18%,快速裂解占18%,油装运费占12%,人员工资占5%。
由于原材料的巨大价格优势,随着生产工艺的改善、规模的扩大,该技术将对传统的石油市场产生重大的冲击。
1.2.2 直接液化在一定压力、温度和催化等条件作用下,植物纤维也可直接转化为液相产物,得到生物原油。
加压液化是在较高压力(高达15MPa )和较低温度(250～400℃)下的热转化过程。
该法始于20世纪60年代,当时美国的Appell 等人将木片、木屑放入Na 2CO 3溶液中,用CO 加压至28MPa,使原料在350℃下反应,得到40%～50%的液体产物,这就是著名的PERC 法。
近年来,人们不断尝试采用H 2加压,使用溶剂(如四氢萘、醇、酮等)及催化剂(如Co-Mo,N i-Mo 系加氢催化剂)等手段,使液体产率大幅度提高,甚至可以达80%以上,液体产物的高位热值可达25～30MJ /kg,明显高于快速热解液化。
1.2.3 热解油精制近年来国际上对生物原油精制的研究很多,已提出了许多可能的处理方法,包括催化加氢、催化裂解、两段精制处理等。
催化加氢常采用Co Mo /A l 2O 3或N i M o /A l 2O 3催化剂,反应时加入H 2或CO,反应压力在10～20MPa 。
加拿大W aterl oo 大学使用经硫化的Co Mo 催化剂,进行催化加氢,轻有机液体产品的产率为61%～64%。
对于生物原油,完全加氢脱氧的难度极大,成本上不经济,且设备处理成本高,操作中易发生反应器堵塞、催化剂严重失活等问题。
催化裂解被认为是经济的替代方法,它把含氧原料转化为较轻的,可包含在汽油馏程中的烃类组分,多余的氧以H 2O,CO 2或CO 的形式除去。
虽然精制油得率比催化加氢低,但可在常压下进行,也不需用还原性气体。
有数据表明,410℃下,用沸石催化剂对生物原油进行催化裂解,转化率可达68%。
但催化裂化是针对石油产物设计的工艺,用于生物原油不但焦生成多,所得油质量也差。
最近趋向于对生物原油作两段精制处理,即加氢后再催化裂解。
前者使原料稳定,便于后续处理。
1.3 生物质气化合成液体燃料生物质气化技术是在不完全燃烧条件下,利用空气中的氧气或含氧物质作气化剂,将生物质转化为含CO,H 2,CH 4等可燃气体的过程。
2002年戴姆勒-克莱斯勒和大众汽车公司联合启动项目支持BT L (B i omass/B i orene wable t o liquid )燃料的技术开发,他们与位于德国萨克森州的Choren I ndustries 公司、荷兰皇家Shell 公司(壳牌)密切合作,研制BT L 燃料。
同年,Choren 公司成为第一个以生物质为原料制备BT L 燃料的工厂。
2003年中期,戴姆勒-克莱斯勒在全球率先推出了由生物质制成的合成柴油。
2006年3月,日本产业技术综合研究所成功开发了实验室规模的柴油燃料合成技术。
该技术可使木质生物质在800～900℃的高温以及数兆帕的高压下发生气化反应,用活性碳提炼后,采用FT(Fischer Tr op sch )合成技术连续合成柴油燃料。