生物原油炼制： 副产物内循环及水热自催化

利用高温高压条件模拟石油生成的生物质水热液化技术可用于制备生物原油,以替代日益枯竭的石油资源,然而副产物处置问题制约了其可持续发展。解决该问题的方法首先是通过水热定向催化调控减少副产物,然后集成各种技术将副产物尽可能原位资源化。基于此并依据生物炼制的思想,本文对一种集成几种水热技术炼制生物原油的模式进行了讨论。依据生物质水热液化副产物的特性,通过对固体产物水热合成制备催化剂、水相产物回用产生有机酸、气体产物分离或彻底氧化后水热还原生产有机酸等,可实现副产物内循环并强化自催化生成生物原油。指出该模式符合绿色化工的理念,对于加快规模化生产可替代石油的生物原油、缓解能源危机具有重要的参考意义。     

完全连续式生物质水热转化系统的研发趋势

生物质水热转化技术具有原料适应性好、成本低、转化效率高的特点,使其具有未来工业化生产生物原油和化学品替代化石燃料的巨大潜力。本文综述了目前生物质水热转化连续式系统的研发进展,指出目前研发系统的主要环节部分仅水热反应器基本实现了连续化反应,而其他环节如原料进料、产物分离尚未实现连续化运行。分析表明,未来的生产模式要求具备效率高、能耗低、环保和节能等特点,才能实现商业化。本文提出了一套面向未来的完全连续式生物质水热转化系统模式。该系统可以实现包括生物质原料预处理、喂料/泵送、水热反应及产物分离各环节能完全连续化运行。同时,系统在产物分离过程中通过对关键水相产物反复循环回用进行热交换,实现更高的热效率实现节能;其次,通过水相产物的热量回收和水相产物循环回用实现过程水排放更加环保。通过分析实现此系统所需关键部件的研发进展,对该系统面对未来的商业化可能性提供了一种启示。     

猪体水热液化工艺参数优化及生物油特性分析

以猪体为原料,以高位热值、C元素回收率、N元素残留率作为生物油质量指标,采用响应面法研究反应温度（220~300 ℃）、反应时间（40~80 min）、固含量（10%~30%）对猪体水热转化生物油产率与质量的影响。研究结果表明：反应条件均会影响水热反应的进行且温度影响最显著,分别在不同反应条件下得到单一指标最优的生物油;生物油的最大产率为76.94%（278 ℃、64 min、29%固含量）,最大HHV值为38.63 MJ/kg（290 ℃、47 min、30%固含量）,最大C元素回收率为93.16%（260 ℃、60 min、10%固含量）,最低N元素残留率为15.52%（220 ℃、40 min、12%固含量）。生物油的元素分析结果表明水热液化可有效降低生物油中N、O元素含量,提高生物油品质。傅里叶变换红外光谱分析与热重分析结果表明,生物油的化学成分复杂且以分子量较大、碳链较长的有机物为主。     

反应条件对玉米秸秆水热液化产物分布及特性的影响

利用间歇式生物质水热液化反应釜,通过正交试验设计考察不同反应条件对玉米秸秆水热液化（HTL）的影响,过程参数包括反应温度（250~350℃）,反应时间（0~60 min）和含固量（5%~15%）。从元素组成、官能团分布、主要化学成分以及结构形貌等对玉米秸秆水热液化产物的特性进行了分析。研究结果表明：玉米秸秆水热液化的较优条件为反应温度300℃、反应时间30 min、含固量5%,此时生物原油（BO）、固体残渣（SR）、其他产物（气相和水相产物）的产率以及液化率分别为22.85%、15.02%、62.13%和84.98%。过程参数对玉米秸秆水热液化的产物分布有显著影响。不同反应条件下玉米秸秆组分降解程度不同,生物原油的产率8.31%~22.85%,热值30.56~32.69 MJ/kg,水相产物的总有机碳（TOC）7 711.5~12 336.0 mg/L,固体产物的组成和表面形貌也不同。FT-IR结果显示：生物原油的官能团分布相似,仅某些峰强度有所差异,表明不同水热条件制备的生物原油中化合物种类相似但含量存在差异。GC-MS分析结果显示：生物原油组成包括酚类、酮类、有机酸类、醛类、醇类、含氮化合物和呋喃类等化合物。     

滇池藻水热液化成油特性研究

以滇池藻为原料研究水热液化条件对其液化反应的影响，并分析反应温度对水热液化产物分布及生物油特性的影响。结果表明：在反应温度300℃、反应时间60 min、原料含固率20%条件下生物油产率最高为14.82%，生物油能量回收率最高为54.11%，碳、氢元素回收率分别为49.65%、24.83%，其热值为35.79 MJ/kg。GC-MS分析结果显示：生物油含烃类22.4%，有机酸类34.3%，氮氧化合物21.1%，酯类5.47%。反应温度对生物油组分中含氮氧杂环化合物、酯类、有机酸类、烃类以及酚类化合物GC含量变化有很大影响。反应温度为380℃时转化率最高为83.87%，生物油H/C最高，N/C最低，比值分别为1.39和0.05，热值为36.76 MJ/kg。