生物质快速热解制取生物油

生物质能源是可再生能源的重要组成部分,具有资源丰富和低污染的特点,它的开发与利用已成为21世纪研究的重要课题。本文概述了生物质快速热解的过程、设备及其产物,并对热解的重要产物——生物油的组成、性质、精制以及转化利用进行了详细的阐述。     

生物油改性及催化热解技术研究进展

生物质快速热解制取生物油是一种生物质能源热转化的重要方式,是目前可再生能源利用研究的热点。文中介绍了快速热解技术的发展现状,详细讨论了生物质油的特性以及生物质油精制和改性方法,包括催化加氢、催化裂解、添加溶剂与乳化技术,以及近年来倍受关注的生物质催化热解技术。     

生物质富氮热解及热解产物高值化利用的研究综述

生物质富氮热解是生物质的一种高值化热化学利用方式，其过程为在生物质热解过程中引入外源氮素共热解以改善生物质热解产物的品质并获得高附加值化学品。本文综述了生物质富氮热解过程的机理、不同工艺条件对于生物质富氮热解的影响和生物质富氮热解产物的理化特性，总结了近年来对于生物质富氮热解产物在各领域应用性能的研究进展。相比于常规热解，生物质富氮热解改变了热解产物的物理化学性质，提高了热解产物品质，扩大了生物质热解产物的应用范围，同时提高了生物质热解产物在各领域的应用潜力。总之，生物质富氮热解是一种前景广阔的生物质利用方式，需要更加深入的研究和探索。     

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。     

生物质热解燃料的生产

利用热解及其相关技术可将生物质转化成焦炭、生物油和合成气。本文重点介绍了生物质热解技术的研究概况,简介了利用生物质热解生产燃料的优点。指出：利用湖泊等自然水体中的浮游藻类做热解材料,在解决水体环境污染方面具有很好的社会效益和经济效益。     

生物质催化热解研究进展

介绍了生物质种类、生物油性质、热解反应条件对生物油产率和油品质的作用以及催化剂对催化热解反应的影响。生物质催化热解技术能够实现资源、能源、环境的高效统一,符舍社会的可持续发展原则,具有很大的开发前景。     

我国生物质能源发展锁定七大领域

“十一五”期间，我国确定生物质能源的重点研究开发为能源林培育、生物酒精、生物柴油、气热电联产、固体成型燃料、石油基产品替代、生物质快速热解制备生物质油等7方面。国家林业局科技司司长张永利强调，要结合自己的国情、林情，完善体制机制，着力营造有利于林业生物质能源发展的政策环境；强化林业生物质能源的科技自主创新；     

我国煤炭清洁高效利用技术创新目标

正研发与攻关战略方向:1煤炭分级分质转化。重点在先进煤气化、大型煤炭热解、加氢液化、焦油和半焦高效转化等。2重要能源化工产品生产。重点在天然气、超清洁油品、航天和军用特种油品、基础化学品、专用和精细化学品的生产工艺技术等。3煤化工与重要能源系统耦合集成。重点在与火力发电、炼油、可再生能源制氢、生物质转化、燃料电池等系统     

微波热解生物质废弃物的研究

利用微波热裂解生物质废弃物,使其转化为可直接利用的能源,是一种非常重要的处理工艺。运用自行研发的单模谐振腔微波设备对生物质废弃物进行热解反应试验,考察了微波功率、反应时间、含水率和物料粒径对木屑热解的影响,得到较优的反应工艺条件:微波功率为2.0 kW,反应时间为8 min,含水量为20%,物料粒径为0.5~0.8 mm。分析研究了固、液、气3种热解产物:固体产物(炭)的性质得到了改善;生物油主要是芳香烃类化合物和呋喃类化合物的复杂混合物;热解气体产物主要为CO,CO2,甲烷等,热值相对较高。     

我国生物质能源现代化应用前景展望(三)——生物质能源转化技术经济评估

秸秆、动植物油脂、微藻等生物质原料可以生产液体运输燃料,生物燃料的化学成分包括醇、酯、烃三类。燃料乙醇主要替代汽油,受到各国重视,其中纤维素乙醇技术发展较快。脂肪酸甲酯是第一代生物柴油的主要成分,价格主要受油脂原料价格的影响,由于和柴油相容性差,低温流动性不好,将逐渐被加氢生产的第二代生物柴油取代。相比醇、酯等含氧燃料,烃类生物燃料在使用性能上有很多优势。有多条技术路线可以生产烃类燃料,其中油脂加氢制喷气燃料已接近商业应用,热解油加氢可将木质生物质原料中的"木质素"组分转化为生物油,大型快速热解工厂可以和热电联产装置组成联合系统,从而提高工厂综合热效率,降低生物燃料生产成本。因此,快速热解生产汽柴油将成为主要的生物燃料生产路线。生物质与煤共气化技术通过提高气化温度,不仅可以提高生物质气化效率,减少焦油的生成,还可以解决生物质供给的季节性问题,为生物质的高效利用提供了一条新的技术途径。微藻高压液化生产柴油是最具发展潜力的第三代生物燃料技术,我国需要加强微藻养殖及加工技术攻关。     

生物质热解技术研究现状及其进展

生物质热解技术是把低能量密度生物质转化为高能量密度气、液、固产物的一种新型生物质能利用技术。其中液体产物具有便于运输、储存等优点,可替代燃料油用于发电、供暖系统以及可代替矿物油提炼某些重要的化学物质。介绍了国内外对这一技术的各种研究及其进展,并简要介绍了上海理工大学独立研制开发的生物质闪速液化实验装置。     

利用微藻热化学液化制备生物油的研究进展

微藻是制备生物质液体燃料的良好材料,利用微藻热化学液化制备生物油在环保和能源供应方向都具有非常重要的意义。目前国内外研究者主要采用快速热解液化和直接液化两种热化学转化技术进行以微藻为原料制备生物油的研究。快速热解生产过程在常压下进行,工艺简单、成本低、反应迅速、燃料油收率高、装置容易大型化,是目前最具开发潜力的生物质液化技术之一。但快速热解需要对原料进行干燥和粉碎等预处理,微藻含水率极高,会消耗大量的能量,使快速热解技术在以微藻为原料制备生物油方面受到限制。直接液化技术反应温度较快速热解低,原料无需烘干和粉碎等高耗能预处理过程,且能产生更优质的生物油,将会是微藻热化学液化制备生物油发展的主流方向,极具工业化前景。国内外研究者还尝试利用超临界液化、共液化、热化学催化液化、微波裂解液化等多种新型液化工艺进行微藻热化学液化制备生物油的实验研究。今后的主要研究方向应是将热化学液化原理研究、生产工艺开发、反应器研发、反应条件优化、产品精制等有机地结合起来,进行深入研究。同时应努力节约成本、降低能耗。     

核桃壳热解分级冷凝产物分布特性研究

为研究热解温度、载气流量和冷凝温度对核桃壳热解产物分布的影响,在实验室研制的生物质热解与分级冷凝装置上对核桃壳热解进行实验研究,结果表明:液体产物收率随着热解温度的升高而增加,但增加速率逐步降低;载气流量对液体产物总收率及各级液体产物收率影响较小;冷凝温度对液体产物总收率影响较小,但对各级生物油的收率影响较大。GC/MS分析表明:热解温度为450～500℃时,酚类物质含量达到最大值;随着二级冷凝器温度的升高,二级生物油中酚类物质富集程度逐渐提高,酸类物质的富集程度逐渐降低,二级生物油的收率逐渐下降。     

我国生物质热解特性及工艺研究进展

我国秸秆和畜禽粪便等生物质原料的产量非常丰富,用这些量大而来源广泛的生物质原料热解制取生物炭,可用于燃料,替代化石能源,还可用作吸附剂以及土壤改良剂,用途广泛。本文从原料的种类,热解技术,工艺过程,以及影响因素等四方面,对生物质热解特性以及制取生物炭工艺研究现状进行梳理、分析与研究。依据现阶段的研究结果,阐明未来应在秸秆原料基础特性、秸秆热解特性、优化不同地域间的秸秆热解工艺以及畜禽粪便热解制炭等方面着手进行深入研究。     

利用农林废弃物联产生物油和生物炭的初步研究

农林废弃物能源转化利用是可再生能源领域的研究热点之一。以水稻秸秆为原料,以熔盐为反应媒介,在自行设计的反应器中,实验考察了熔盐组成、裂解温度和空速等因素对热解产物的得率和组成分布的影响规律,并对液相和固相产物进行了初步分析。采用化学活化法活化裂解残炭,测定了制得的活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值,探讨了以农林废弃物为原料联产生物油和生物炭的技术路线的可行性。     

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。     

生物质能转化技术及资源综合开发利用研究

开发利用生物质能源,对保障国家能源安全、实现节能减排战略目标意义重大。我国生物质能的开发利用技术取得了许多优秀成果,但与发达国家相比,还存在不少差距。生物质资源可分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物、禽畜粪便等,其化学组成和化学结构也差异很大。生物质能的转化技术方式主要为:直接燃烧方式,物化转换方式,生化转化技术,化学转化方式。面对传统能源的市场竞争,我国生物质能源开发只有依靠科技进步,将生物质能资源进行精细化工产品的深度利用,综合开发,使之增值,反哺生物柴油、燃料乙醇及生物质燃气等能源产品的开发;利用现代转基因技术培育能源植物新品种,提高出油率,降低原料成本;创新生物质能转化技术,提高生物质能产品产量、降低生产成本。运用精细化工技术平台开发生物质资源,已成为生物质资源综合利用领域的研发热点。在生产生物质能源产品的同时,综合开发利用生物质资源,将成为未来世界新的经济增长点。     

石油炼厂加工生物原料的前景

第二代生物燃料和化学品可采用加氢转化、加热裂化或催化裂化、生物质气化和合成气转化等几种方法生产。石油炼制厂商在考虑采用生物原料时,面临着产品＂能量密度＂、生物质原料是否为废料或非人畜食物来源,以及如何充分利用现有设施等问题。采用加氢转化和加热裂化或催化裂化工艺,可在石油炼制过程中以动物脂肪和植物油为原料,生产可与石油相容的生物燃料,同时使炼厂降低碳排放。应实现生物炼制能力与石油炼制操作的一体化,从而使生物炼制业和传统石油炼制业都实现可持续发展。     

生物质热解加氢制汽柴油系统的火用分析

基于生物质热解加氢制汽柴油系统的Aspen Plus模拟,分析了全系统碳氢氧元素的平衡转化过程,并基于火用理论对全系统及各单元进行了用能分析,研究了重整温度和氢利用率对系统火用效率的影响。结果表明：模拟条件下汽柴油产率为0.122 kg/kg生物质(干基);生物质碳的24.74%转化到汽柴油;转化到汽柴油的氢占实际总氢消耗的19.85%;加氢过程生物油氧38.2%以CO2脱除,其余以H2O脱除。全系统总火用效率(η )和产品火用效率(η-)分别为59.9%和32.8%;全系统火用损以内部不可逆火用损为主,比例达约30%,热解单元是全系统火用损最大的部位。重整最佳温度为750℃~800℃;系统自供氢条件下,η 和η-所能达到的最大值分别为63.1%和42.6%。     

生物质液化技术面临的挑战与技术选择

生物质液化技术可将低品位的固体生物质完全转化成高品位的液体燃料或化学品,是生物质能高效利用的主要方式之一。按照机理,液化技术可以分为热化学法、生化法、酯化法和化学合成法(间接液化),热化学法液化又分为快速热解技术和高压液化(直接液化)技术。生物质热化学法液化已成为国内外生物质液化的研究开发重点和热点,快速热解液化技术和高压液化技术是最具产业化前景的生物质能技术,生化法液化技术也是生物质能的研究热点。化学合成法液化技术并不适用于生物质液化,而利用生物柴油进一步生产生物航空煤油是得不偿失的,不仅成本高、资源利用率低,而且全生命周期碳排放增加,还不符合未来生物航煤的发展趋势。生物质含水量的高低是影响生物质液化过程中能耗、效率、污染指数和经济性指标等的关键因素,应根据含水量合理选择生物质液化技术。快速热解液化技术适用于低含水农林废弃物,高压液化和生化法液化技术适用于高含水生物质,酯化法液化技术适用于不可食用油脂,而各种液化技术均不适用于城市生活垃圾的处理,建议将其用作燃气型气化原料。