烃类生物燃料加工技术

正烃类生物燃料加工技术中一些技术的突破可能加快产业化进程。专家预测,以烃类为主要成分的第二代生物柴油取代以脂肪酸甲酯为主要成分的第一代生物柴油是大势所趋。有多条技术路线以生物质为原料生产的烃类燃料可与传统燃料以任意比例调配。油脂加氢异构生产可再生柴油和喷气燃料将首先实现商业化,气化、热解转化木质生物质生产可再生柴油的技术已接近商用或者处于示范阶段,热解油加氢制烃燃料和CBGTL将成为主要的生物燃料生产路线。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(二)——生物质制备液体燃料的转化途径

利用可再生生物质资源转化制备液体燃料已成为全球关注的热点。常见的生物质能源原料主要有草本植物、木本植物、微藻和脂肪类生物质资源,丰富的生物质资源为生物质液体燃料的生产提供了广泛的原料来源,也为生物质能源的多样性发展提供了坚实的物质基础。不同的生物质原料种类和转化方式可生产出性能各异的多种液体燃料,主要包括醇类燃料(乙醇、丁醇等)、烃类燃料和生物柴油等,由此构建出生物质转化制备液体燃料的转化途径网络。醇类燃料的生物质转化途径主要包括生物质直接发酵、生物质合成气发酵、生物质合成气化学合成等;烃类燃料的生物质转化途径主要有生物质液化加氢、微藻热化学途径、生物质合成气费托合成、生物质发酵脂肪酸加氢及油脂类加氢途径等;生物柴油的转化途径主要有油脂酯交换和微藻萃取酯交换。在这些液体燃料的转化途径中,只有生物质发酵制乙醇途径和油脂酯交换途径基本实现了商业化应用,其他大部分转化途径仍处于开发阶段。     

第二代和第三代生物燃料发展现状及启示

第二代生物乙醇以生物质为原料,包括纤维素乙醇和纤维素生物汽油两种产品。目前已建有示范装置和/或工业装置的纤维素乙醇生产技术包括硫酸/酶水解-发酵技术、硫酸水解-发酵技术、酸水解-发酵-酯化-加氢技术、酶水解-发酵技术。业内专家认为,用酶替代硫酸水解是纤维素乙醇生产的发展方向。目前已经和准备进行示范装置试验的纤维素生物汽油生产技术包括快速热解-加氢改质技术和BioForming技术。第二代生物柴油主要以动植物油脂为原料,通过催化加氢生产非脂肪酸甲酯生物柴油,它是理想的优质柴油调合组分。生产第二代生物柴油的加氢技术包括加氢脱氧、回收丙烷和其他轻烃气体、脱水、异构化和裂化、蒸馏等5个步骤,主要有NExBTL可再生柴油生产技术、Ecofining绿色柴油生产技术、Haldor Topsoe可再生柴油生产技术、EERC可再生柴油生产技术。第三代生物燃料有两种:一种是以海藻油为原料生产乙醇、丁醇、喷气燃料和柴油,海藻培养(生长)和萃取海藻油是核心步骤,目前尚处于初期阶段;另一种是以生物质原料通过气化合成生产汽油、喷气燃料和柴油,重点是开发生物质气化技术,降低生产成本。我国应借鉴国外发展第二代和第三代生物燃料的做法,把技术开发工作做深做细做透,搞清楚原料的供应情况;目前我国生物柴油主要采用酯交换法生产脂肪酸甲酯,应考虑开发和采用加氢法生产第二代生物柴油,并努力扩大除麻风果油以外的原料来源;同时应加大海藻生物燃料和生物质气化合成生物燃料的开发力度。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(四)——生物质能源转化生命周期分析

生物质种类不同,转化为运输燃料的途径也是多种多样,生命周期排放的温室气体和能耗也不相同。总结对比主要生物质转化途径的全生命周期分析(LCA)结果,有助于明确需要进一步改进的技术难题和方向。生物质转化为醇类燃料时,使用E85比使用传统汽油的碳排放明显下降,纤维素生化转化途径排放的二氧化碳当量值约为传统汽油的0.2~0.7倍,热化学途径约为传统汽油的0.6~0.9倍,玉米干法为传统汽油的0.8~1倍。油脂类生物质转化为酯类燃料时,生物柴油减排温室气体的效果,动物油脂地沟油、棕榈油豆油、椰子油菜籽油。动物油脂、地沟油生产生物柴油可减排温室气体70%~90%,以植物为原料的生物柴油可减排10%~90%。生物质转化为烃类燃料时,菜籽油基喷气燃料可减排温室气体13%~55%,F-T合成油比油脂加氢具有更好的减排效果,BTL通常可减排80%以上的温室气体,CBTL的减排效果与掺入生物质的比例有关,热解汽柴油的温室气体减排率为58%~70%。对于微藻生物燃料工艺过程,在微藻产率和含油量不太低的情况下,池子系统的温室气体排放低于石油柴油。     

石油炼厂加工纤维素/木质纤维素生物质原料的前景

生物质热解与生物油改质、生物质气化与合成气费-托转化工艺是正在研究开发的第二代生物燃料技术,前者利用快速热解工艺对生物质进行热解或热加氢改质生成热解油;后者用生物质直接合成或先转化为生物油后再生成合成气,合成气经改质和转化生产费-托合成烃。许多石油公司都在以纤维素/木质纤维素为原料,研究开发在石油炼厂内对生物质原料进行后续加工和应用的相关技术。在石油炼厂中引入生物质原料,其挑战是要找到源自非食用生物质或生物质废弃物的原料,而且这些原料应易于运输并易于在炼厂中进行处理,同时应尽可能使用现有的工艺和装置。虽然石油炼厂加工生物质原料尚存在一些问题,但近来开发势头十分强劲。从长远角度来看,任何能为炼厂提供原料,生命周期分析证明能减少CO2排放,并在经济上可行的技术均会在生物燃料开发竞争中成为赢家。     

国外可再生能源文献信息

用无催化剂的SCF法生产生物柴油和生物柴油的燃料特性；用新鲜或废植物油生产的柴油及其粘稠度；生物柴油中挥发性有机化合物的吸收：用预留空间气相色谱法测定无限稀释活性系数；风能、压缩空气储能和生物质气化联合系统的技术、环境和社会特性；一种基于生物质气化制氢的综合工艺的能源效率问题；橄榄饼：一种可利用的生物质燃料；用高效等离子燃料电池（IPFC）把矿物燃料和生物质燃料转换为电力和运输燃料；乙醇汽车燃料中硫酸酯的分光光度测定法；燃料电池制氢时的乙醇蒸汽重整；地热储中冷水锋运动的分析模型；日本西南部阿苏山西侧地热储三维特征的大地电磁电阻率仿真。[编者按]     

微藻生物能源研究现状及展望

能源是现代社会发展的命脉,目前仍以化石燃料为主,而对化石燃料过度依赖导致的能源危机和环境问题日益突出,人类需要寻找可再生的清洁能源作为替代能源。微藻作为可持续的生物能源原料,具有巨大的发展潜力。本文综述了微藻原料获取各环节的研究现状,包括微藻育种、规模培养和采收,并重点论述了微藻生物质转化为生物能源产品的研究进展,包括生物柴油、生物乙醇、生物燃气、生物油,同时指出了微藻生物能源未来的研究方向。     

我国生物燃料技术开发成果

正我国生物燃料产业经过十几年的发展,已经形成十几条技术转化路线,生物质气化-合成油、生物质裂解提质油、EL类生物燃油、生物MTG油、CBGTL油、藻类油/燃气、生物质气化-合成天然气等各种新型生物燃料有望在今后几年商业化。用生物质原料制合成气,目前已开发出多系列达到示范工厂和商业应用规模的气化炉。采用气化-合成工艺生产生物天然气,可用木质类和干秸秆类原料,突破了微生物发酵法对原料的严格限制。     

巴西生物燃料技术现状与发展

巴西是世界上唯一一个大比例利用可再生能源来满足能源需求的发展中国家,在一次能源消费结构中可再生能源占到总量的45%,其在生物燃料方面的政策、技术及利用值得其他发展中国家参考学习。巴西生物质资源丰富,主要可分为甘蔗、玉米等富含糖或淀粉的作物,油料作物和其他油脂,木质纤维生物质以及废弃物四大类。由于原料种类多样,相应也有多种制取技术。其中,生物乙醇主要是从糖类和淀粉类作物发酵制取;生物柴油的制取工艺主要是酯交换反应;由于生物煤油的原料来源丰富,大多数生物质都可以用来制取生物煤油,因此工艺也较为多样;木炭是通过热解来生产;而固体生物燃料利用则主要是直燃和颗粒燃料。对于糖类发酵制备乙醇这种成熟技术,巴西积极培育探索新原料;对于生物柴油和生物煤油,巴西加大力度研究酯交换反应和加氢法、气化-费托合成法,同时也不忘探索其他原料;木炭虽然是巴西的传统能源,但由于毁林率偏高,将逐步淘汰;对于固体生物燃料,巴西利用固体成型燃料来增加燃烧效率,并积极与其他国家合作,以求缓解或解决燃烧后对燃烧炉带来的不利影响。     

对我国液体生物能源产业化的反思

"十一五"和"十二五"的10年间,我国生物能源产业发展不尽人意,规划指标完成度低,除了政策方面的原因,发展战略、认识和技术路线不当也是重要影响因素。近年来纤维素乙醇一直被作为我国生物能源的"制高点",但不论国内国外,纤维素乙醇的开发均遭遇"瓶颈"。国际上液态生物燃料的研发重点已转向采用热化学法生产烃类生物燃油,且已取得若干重大突破。热化学转化法生产的烃类生物燃料全生命周期的CO_2排放量可比化石燃油减少50%~90%,同时几乎可以使用任何含木质纤维素的生物质,原料渠道极大拓宽。建议我国将研发重点转移至木质纤维素热化学转化为以生物合成柴油为主的烃类燃油上,并在政策层面上给予大力扶持。已上马和将要上马的"煤制油/气"项目,应及时将技术路线调整为"煤+生物质制油"。生物能源企业宜取合成能源-合成材料并举的经营方针。木质纤维素类生物质热化学途径的开拓,促使重新评估我国生物能源的资源潜力,当前那种片面强调"碳汇"和只注重生态效益,回避经济效益的造/营林方针是否还要坚持下去,值得商榷。可利用相当于耕地面积的边际土地种植能源林、灌、草,从而为生物能源提供雄厚的原料基础。     

生物柴油-生物质油乳化燃料最佳HLB值研究

生物质油是生物质快速热解液化的产物,与生物柴油乳化后可得到一种新的可再生清洁燃料.利用超声波乳化装置制备生物柴油-生物质油乳化燃料,首先采用亲油亲水平衡(HLB)值法确定了生物柴油-生物质油乳化燃料乳化剂的最佳HLB值,然后研究了乳化燃料制备过程中各种乳化条件对乳化燃料稳定性的影响.结果表明,生物柴油-生物质油乳化燃料乳化剂的最佳HLB值为4.3～4.7,乳化时间、乳化温度、生物质油浓度及乳化剂浓度等对乳化燃料的稳定性均有一定的影响.     

加速发展我国生物航空燃料产业的思考

为了减少温室气体排放,应对欧盟征收碳排放费用,加速发展生物航空燃料产业已引起许多国家的高度重视。各国已成功进行了多次军用和民用飞机采用混合生物航空燃料或生物航空燃料的试飞,但目前仍处于试飞和安全性评估阶段,尚未实现商业化生产。一些国家已经或正在建设生物航空燃料的示范装置/工业装置,所采用的技术一类是两段加氢,另一类是气化合成。其中UOP公司开发的两段加氢技术要解决的技术难点主要是强放热反应会引起催化剂床层温度超标;而简化合成气生产工艺是生物质气化合成生产生物航空燃料的关键所在。未来生物航空燃料工厂的原料和生产技术主要有海藻油两段加氢和生物丁醇转化生产生物航空燃料。加速发展我国生物航空燃料产业的主要问题是原料来源和技术来源。我国三大石油公司建设的麻风树种植基地共240×104亩,全部建成投产后每年可以得到麻风果油64.8×104t,预计2020年我国建设的能源林基地可提供600×104t以上的生物柴油原料,2015年农作物秸秆可达到9×108t,现在的问题是要尽快落实到位;从我国现有技术和新技术开发情况看,利用具有完全自主知识产权的技术还是有条件的。同时,加速发展我国生物航空燃料产业也离不开政府有关部门的重视和支持。     

生物柴油

<正>生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可替代石化柴油的可再生柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物,这些     

航空生物燃料制备技术及应用前景

利用生物质合成的航空生物燃料与化石航煤接近,可直接替代化石航煤,无需开发新的燃料运输系统,是实现航空业碳减排并降低燃油成本的重要措施之一。目前制备航空生物燃料的技术主要有油脂加氢、生物质气化-费托合成、生物质水相催化等,其中油脂加氢技术工艺简单、技术成熟度高,但受制于原料供应量及价格因素的限制;生物质水相催化合成生物燃料技术虽然尚处于小试研究阶段,但由于其原料来源广泛、工艺条件缓和、产品分布灵活可控,未来具有一定的发展前景;生物质气化-费托合成技术工艺较为复杂,操作条件苛刻,但该工艺较为成熟,副产品可直接进行综合利用,与现有石化装置可进行一体化建设,且农林废弃物等生物质资源量大、供应充足。因此,生物质气化-费托合成技术将成为未来的主要发展方向,尤其适合我国国情。我国发展航空生物燃料具有良好的人力资本和社会需求,应创建以企业为主体,研究机构、大学、政府部门、科技中介、金融组织共同参与的生物燃料创新体系,努力强化自主技术研发;同时要加大政策支持力度,可考虑将航空碳税补贴给航空生物燃料企业。     

我国生物质能源替代石油发展目标

我国正在拟订生物质能源替代石油的中长期发展目标．到2020年,我国生物质能源消费量有望占到整个石油消费量的20％。这个目标主要包括：到2020年,生物液态燃料生产规模达到2000万t,其中燃料乙醇1500万t、生物柴油500万t。     

现代生物能源第二波研发和产业化浪潮

液态和气态生物燃料一直是生物能源研发的"重中之重"。纤维素乙醇这种所谓的"第二代生物燃料"的开发热持续了近10年,但始终未能突破商业化生产的技术、经济瓶颈。物料预处理成本和酶成本过高,是木质纤维素乙醇产业化的两大根本性障碍,同时还存在着其他不确定性。而基于热化学平台和糖平台的新型液体生物燃料正在走上世界能源舞台。近年来生物质气化-合成油、生物质裂解提质油、EL类生物燃油、生物MTG油、CBGTL油、藻类油/燃气、生物质气化-合成天然气等各种新型的生物燃料不断涌现,而且研发和产业化速度很快,若干品种的研发已处于产业化的前夜,有望在今后2~4年内实现商业化。它们不但符合"先进生物燃料"关于碳减排的要求,而且还是所谓的"可直接使用生物燃料",即能以任何比例与常规汽柴油调合,或完全单独用于现有的发动机,无需像燃料乙醇那样必须有专用的储运设施。液态和气态生物能源正在迎接研发和产业化的第二波浪潮,中国在其中也占有了一席之地。在这样的大背景下,上述新型生物燃料的主要原料木质纤维素类物料的重要性将愈发凸显。     

生物质热解液化技术研究与发展趋势

介绍了生物质热解液化技术,总结了该项技术在原料预处理、热解工艺和生物油分离精制3个方面的最新研究成果。在原料预处理方面,介绍了微波干燥、烘焙和酸洗3种方法;在热解工艺方面,介绍了催化热解和混合热解两种新工艺;在生物油分离精制方面,介绍了催化加氢、催化裂解、催化酯化、乳化燃油和分离提纯5种新技术,并分析展望了生物质热解液化技术的产业化发展趋势。     

生物质热解生物油与柴油乳化的试验研究

通过生物质热解生物油模型化合物与柴油乳化的研究确定了乳化剂合适的HLB范围,在该范围内稻壳热解生物油与柴油的乳化效果良好,同时研究了生物油贮存时间对乳化效果的影响。在柴油、乳化剂和生物油质量分数分别为92%、3%和5%,试验研究了不同种类生物质热解生物油与柴油的乳化性能,乳化燃料在热值上接近柴油,粘度符合国家轻柴油标准,具有商业应用的可能。最后通过生物油和柴油乳化的三组分相图分析了形成稳定乳液时三组分的相对含量变化。     

生物质油应用技术

介绍了国外生物质油的各种应用技术研究成果。作为燃料，与煤混合用于锅炉可以减少SO2排放，与矿物柴油共同乳化可驱动柴油机，也可直接用于燃气轮机中，但是生物质油有一定的腐蚀性。生物质油可以用于制氢，但目前成本较高，必须结合高附加值的副产品联合生产。生物质油还可以成为一种纤维素气化工艺的中间产品，生产合成气；作为脱硫脱硝剂使用也很有前途。     

能源微藻类生物质培养技术及能源物质形态构成

微藻生物能源研究已经成为全球生物质能源科技发展的趋势和热点之一。通过不断改进能源微藻类生物质培养技术,获得大量微藻生物质是微藻能源进行下游能源转化的前提条件。文章从藻细胞能源利用方式与能源微藻规模化生产角度,综述了能源微藻类生物质培养技术研究现状及藻细胞能源物质形态-细胞壁糖类与胞内油脂具体成分构成的研究进展,探讨了在实际户外规模培养中遇到的虫害问题。