木质纤维生物质热化学转化预处理技术研究进展

主要介绍了木质纤维生物质原料的组分,综述了物理法、物理-化学法和化学法3种预处理方式在木质纤维生物质热化学转化中应用的研究进展,并阐述了各预处理方式对原料和转化产物的影响,指出它们在应用方面的缺憾及限制,最后对木质纤维生物质的预处理方式进行了展望.     

木质纤维水热液化研究进展

水热液化是木质纤维生物质的热转化方法之一, 其因以水作为溶剂被认为是环境友好型技术。本文综述了木质纤维生物质水热液化的研究进展, 对木质纤维生物质的水热液化产物分析策略进行概述。分析了纤维素、半纤维素和木质素等木质纤维生物质组分的水热液化机理以及水热液化产物组成和分布。讨论了反应温度、反应时间、催化剂和助溶剂等对木质纤维水热液化的影响, 重点介绍了生物油、不凝性气体和固体残渣等液化产物的表征手段。最后对未来木质纤维水热液化发展方向提出了建议。     

木质纤维素多元醇液化及液化产物提质的研究进展

生物质作为唯一的可再生含碳资源,通过热化学液化可以实现其高附加值转化为燃料和化学品。木质纤维素多元醇液化产物富含活性羟基,具有可调变的羟值和黏度,在聚氨酯材料的生产中得到了广泛的应用。由于液化过程中同时存在缩聚、重排等副反应的发生,导致液化产物中含有醛、酮、酸、酯等羰基化合物,使用合适的催化剂对液化产物进行加氢提质是提高下游聚氨酯泡沫品质的必需步骤。为此,对木质纤维素多元醇液化工艺、液化动力学和液化机理等方面进行了总结,对液化产物的提质方法及工艺技术的选取进行了阐述,提出了“液化耦合提质”的新工艺,并对未来的研究重点及发展趋势提出了可行的建议。     

木屑加压液化与液体产物分级制备燃料油过程研究（摘要）

以常见的杂木屑、竹材为实验原料,研究木质纤维类生物质的高效低成本液化转化技术,并在此基础上探索液化油提质精炼的新方法。主要研究内容和结果如下：     

微波辐射在木质纤维原料热化学加工中的应用

<正>木质纤维原料热化学加工包括木质原料的干燥、炭化、干馏、气化、活性炭制造、松根干馏、桦皮干馏等。不论进行哪种热化学加工均离不开加热能源,其中尤以活性炭制造要求更高。 传统的加热方式有电加热、水蒸气加热和烟道气加热等,它们是根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传至物料内部,加热速度慢,受热不均,且能耗高。微波加热技术与传统加热技术不同,它是通过被加热体内部偶极分子高频往复运动,产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高,不需任何热传导过程,就能使物料内外部同时加热、同时升温,加热速度快而均匀,仅需传统加热方式的几分之一或几十分之一时间就可达到加热目的。近20年来微波辐射研究取得了迅速发展,涉及的领域也相当广泛。但利用微波辐射技术取代传统加热方式应用于木质纤维原料热化学加工方面却报道极少。     

木质纤维原料预处理技术的研究进展

木质纤维是地球上最丰富的可再生资源,木质纤维资源的转化利用已成为必然趋势,而在木质纤维功能转化中预处理技术起着非常重要的作用。文章阐述了木质纤维原料的常用预处理技术,并对其发展前景作了展望。     

微藻制备生物油的研究进展

微藻是最有潜力的生物燃料原料之一。综述了微藻生物油制备的研究进展,包括微藻油脂抽提法、微藻热解液化法以及超临界液化、微波热解液化、热化学催化液化等几种新型热解液化技术。介绍了现有技术的特点、优势,指出了今后研究的主要方向。     

木质类废弃物液化及其高效利用研究进展

木质类废弃物具有数量多、分布广、可再生等特点,采用热化学液化技术将其转变为具有反应活性的新的化学原料,能替代或部分替代化石产品制备高品质化学品。本文将不同生物质转化技术以及可利用途径进行归纳总结,回顾了近年来国内外常见的木质类废弃物液化技术如高温高压液化、快速热解液化和常压催化液化等,重点介绍了广为关注的常压催化液化及其高效利用研究现状。概述了不同的液化剂和催化剂所得液化物的性质及所制备胶黏剂、聚氨酯材料等高附加值生物质基树脂材料的性能。指出木质类生物质液化过程只有朝着低成本、绿色、高效反应方向发展,才有可能向大规模工业化转化。作者结合自己的科研实践,提出该领域目前存在的一些问题以及解决途径的建议,对液化生物质基高分子材料的产业化应用提出展望。     

木质生物材料苯酚液化及其在树脂中的应用

液化技术是近年来生物质高效增值利用领域新研发的一项技术,能将木质生物材料转化为具有反应活性的液态物质,作为合成高分子树脂的原料,能部分替代来源于石化产品的苯酚。本文综述了木质材料液化技术的发展历程、主要液化方法、发展前景及液化产物在树脂中的利用。     

木材溶剂液化技术及其在制备高分子材料中的应用

木质材料经过热化学液化,可进一步制备酚醛树脂、聚氨酯等高分子材料。本文介绍了木材液化技术制备高分子材料的发展状况,包括液化方法、木材主成分的液化机理以及液化生成物的应用,指出在木材液化反应机理、液化产物的利用和最佳液化工艺的开发等方面尚有待进一步研究,并提出充分利用木材的生物降解性,开发木材液化物与其他材料复合的新型高分子材料具有广泛的前景。     

煤制油尾气综合利用技术研究

煤制油分为直接液化以及间接煤制油两种路线,其中,间接液化指以煤为原料,先气化制成合成气,然后通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。间接液化煤制油工厂中尾气富含H_2、CO、N_2和烃类,需要合理利用提高尾气的利用率。介绍了间接液化煤制油工厂中尾气综合利用技术方案,该技术方案为尾气综合利用指明了方向。     

Catalytic conversion of lignocellulosic biomass to fuels: Process development and technoeconomic evaluation

Levulinic acid (LA) has been identified as a platform chemical, which can be produced from lignocellulosic materials and transformed into liquid fuels, fuel additives and even other specialty chemicals. These conversions have been made possible through recent advances in heterogeneous catalysis. Taking advantage of novel chemistries and catalytic materials, we have developed a LA-based strategy to convert lignocellulosic biomass into liquid hydrocarbon fuels. To assess the economic potential of this approach, a process synthesis effort supported by detailed process simulation and capital/operational cost calculations has been undertaken. Furthermore, we study different feedstocks and perform sensitivity analysis studies for several process and economic parameters. Finally, we present the results of an energy efficiency analysis and discuss biomass transportation aspects.     

煤基燃料的制备与应用

随着国内能源消费的增长,特别是车用燃料的迅速增长,石油消费总量越来越大,但国内石油资源有限,专家预计2010年和2020年石油的对外依存度将达到50%和60%,威胁国家能源的安全供应.但我国煤炭资源相对丰富,大力发展以煤为原料的合成液体替代燃料,提供部分车用燃料,将是解决能源安全供应问题的重要途径之一.论述和比较了合成煤基燃料的3种不同工艺路线：煤直接液化合成油,煤间接液化合成油和煤基含氧燃料合成.前两种工艺的主要目标是提高燃料的H/C比,以合成粗油或碳氢化合物为目标产物.新一代煤直接液化合成油技术还没有工业化装置投入运行,但间接F-T合成碳氢燃料已有成功的工业经验.和石油基燃料相比,虽然煤基碳氢燃料还不具有明显的经济优势,但对于石油资源有限的中国具有重要的战略意义.煤间接液化也可合成煤基含氧燃料,即甲醇燃料和二甲醚燃料等.和碳氢燃料相比,合成煤基含氧燃料不仅具有明显的技术和经济优势,而且充分利用了煤中C、H和O 3种主要元素,可以实现资源、能源、环境和经济可持续发展.     

生物质能源转化技术与应用(Ⅲ)——生物质热解液体燃料油制备和精制技术

生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石资源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要综述了生物质高压液化、快速热解液化制备液体燃料油技术现状、工艺及设备,并在总结生物质热解液体燃料油特性的基础上,总结了生物热解液体燃料油的物理法精制技术(包括脱水、添加溶剂和乳化)和化学法精制技术(包括催化加氢、催化裂解、催化酯化、水蒸气重整)的研究现状,并对其精制机理、优缺点进行了分析。随着制备和精制技术的深入研究,生物质热解液体燃料油可望替代汽油、柴油等化石燃料而越来越受到人们的关注。     

植物纤维在供氢溶剂中的液化反应

用热化学液化方法可以将植物纤维原料液化成为烃、醇、酚、羧酸等多种有机物,这些有机物可做液体燃料和化工原料。使用供氢溶剂,可以起到类似于加氢反应的作用,即封闭液化生成的碎片自由基,防止碎片的重结合形成更难以分解的缩合产物。文章主要综述植物纤维的主要成分纤维素和木质素在供氢溶剂中的液化工艺以及反应的机理,以及催化剂在植物纤维液化中的作用和催化机理。     

煤炭直接液化先进工艺的经济性

煤直接液化可以生产液体燃料油。比较了碳氢化合物研究公司（ＨＲＩ）的两段催化液化（ＣＴＳＬ）、煤油共炼和氢─—煤工艺的经济性。煤油共炼可以看作是重质渣油提质和煤液化之间的过渡技术。作出在中国建设煤油共炼示范工厂的经济分析和评价。     

生物油金属水热原位加氢提质技术研究进展

水热液化技术可以将秸秆等木质纤维素类生物质转化为生物油,生物油提质可制备液体燃料和高附加值化学品。但生物油成分复杂,研发适宜的提质方法与工艺是当前的热点。金属水热原位加氢提质是一种新兴生物油提质技术,具有原料适应性广、成本低和效率高等优势,受到国内外广泛关注。本文从木质纤维素类生物质水热加氢提质原理、金属水热原位加氢最新研究进展及相关数值模拟方法三方面进行了综述,在此基础上指出目前该技术存在的主要问题,并指明未来研究方向。目前金属水热原位加氢提质过程活性氢和氢气作用机制尚不明晰;明确加氢催化剂与金属/金属氧化物的相互作用是制备高效加氢催化剂的关键;集总动力学和分子模拟等方法是金属水热原位加氢提质技术在理论计算领域未来的发展方向,有待进行深入研究。     

煤直接转化制高品质液体燃料和化学品

介绍了国家重点研发计划项目“低变质煤直接转化制高品质液体燃料和化学品的基础研究”的背景、研究现状以及研究任务与目标。研究工作可望在深入认识低变质煤中矿物特性和弱键合结构以及分子水平反应规律、直接转化过程反应途径、产物调控机制及定向催化转化原理;构建高品质和高产率油气的煤热解新反应器、煤加氢液化富产芳烃新工艺、高性能喷气燃料及化学品制备的高效催化剂以及新技术等方面取得突破,从而完善低变质煤直接转化制取高品质液体燃料及化学品的工艺技术体系。     

生物基燃料乙醇生产工艺的能耗分析与节能技术综述

针对如何高效、经济和可持续发展生物质液体燃料这一问题,考察了淀粉质原料生产燃料乙醇的整个流程,从原料预处理到酒精脱水,尤其针对蒸馏、蒸煮液化等耗能较大的阶段,对不同的生产工艺技术进行了能耗比较,分析了不同的节能技术。通过大量的数据分析评述了最佳的技术路线,为燃料乙醇生产系统的节能降耗提出建议。