生物质水热液化水相产物形成机理及资源回收
生物质能的化学转化与热化学研究
生物质能的化学转化与热化学研究生物质能作为可再生能源的一种，具有很高的潜力和重要性。
其能够通过化学转化和热化学研究实现高效、可持续地利用。
本文将探讨生物质能的化学转化和热化学研究，以及未来的发展方向。
一、生物质的化学转化生物质能的化学转化是将生物质能转化成高附加值产品的重要方法。
其中，生物质能的化学转化主要是指将生物质中的多种化合物进行分解、重组与转化，生成高附加值的产品。
其转化方法主要有以下几种：1.生物质气化生物质气化是将生物质高温、低氧环境下分解，生成气体制成的一种方法。
该方法可以将燃料气、合成气、液体燃料和化学品等高附加值产品制成。
生物质气化技术是生物质能转化的重要方法之一，在发展可再生能源的过程中具有重要的意义。
2.生物质液化生物质液化是将生物质转化成液态燃料的一种方法。
其液态燃料可以用于替代传统的石化燃料，节约资源，降低环境污染。
生物质液化技术可以将生物质转化成液态燃料和化学品等产品，是进行生物质能转化的重要方法之一。
3.生物质催化加氢生物质催化加氢是一种将生物质转化成高附加值产品的方法。
其将生物质的聚合物转化成小分子化合物，并将小分子化合物转化成高附加值产品。
该方法可以制备液体燃料、化学品和高值产品等，其产物具有物理性、化学性和机械性等多种特点。
二、生物质的热化学研究生物质的热化学研究主要是针对生物质的热解和燃烧两方面的研究。
生物质的热分解是将生物质中木素和纤维素等成分裂解成小分子化合物的过程。
其产物主要是气体和液体等，可以用于发电、制备油气、燃料化学品等。
生物质的燃烧是利用生物质燃料进行燃烧产生热能的过程，其产生的热能可以用于发电、供暖等用途。
生物质的热化学研究是其化学转化的基础之一。
在进行生物质化学转化的过程中，需要对生物质的热力学性质、氧化性质、热烟气排放和反应动力学等多个方面进行研究。
其研究可以为生物质能的化学转化提供重要的技术和理论依据。
三、未来展望生物质能作为可再生能源的一种，具有很高的潜力和重要性。
生物质能工程 6生物质液化燃料技术
5
1.2 生物质热裂解的工艺类型及主要运行参数
热裂解工艺类型
慢速热裂解 300～600℃
快速热裂解 400～650℃
闪速热裂解 800～1000℃
反应性 热裂解
• 钾离子能促进CO，CO2的生成，但几乎不影响水的生
成。
氯化钠能促进纤维素反应生成水、CO和CO2。
• 氢氧化钠可提高油产量，抑制焦炭的产生，特别是
增加了可抽提物质的含量，其中以极性化合物为主；
• 加氢裂解能增加生物油产量，并使油的分子量变小；
• 活性氧化铝、天然硅酸盐催化剂的作用下，油产量
均能提闪速 极速 加氢 甲烷
物料尺寸 /mm
5～50 5～50
＜1
＜1
粉状 粉状 粉状 ＜1 ＜1
滞留期
升温速率 ℃/s
最高温度 /℃
主要产物
nh～nd 5～30min
2～30s
非常低 低（0.5～1） 中（10～100）
400
炭
600 气、油、炭
400
油
0.5～5s 较高（100～200） 650
油
＜1s ＜1s ＜0.5s ＜10s 0.5～10s
高（＞1000） 高（＞1000） 非常高（＞1000）
高 高
＜650 ＞650 1000
500 1050
油 气 气 油 化学品
6
热裂解技术与气化技术的差异
项目
气化
热裂解
气化剂 需要
一般不加，尤其是不加氧
目标产物 可燃性气体
生物质液化技术简介
生物质液化技术简介８．１．概述随着我国国民经济的持续发展导致对能源需求的高速增长，大量化石燃料燃烧利用过程中所排放的SO2、NOx等污染物使生态环境受到严重污染，同时，作为世界上第二大CO2排放国，CO2大量排放所加剧的"温室效应"影响在我国也得到了重视，另外，由于石油危机的数次爆发以及石油价格的不稳定，也促使代用液体燃料的开发应用提上了日程。
相比于煤炭等化石燃料，生物质是一种可再生清洁能源资源，同时因为生物质利用过程中具有CO2零排放特点，从而对于缓解日益严重的"温室效应"有着特殊的意义。
在生物质的能源化利用领域中，生物质热裂解液化技术是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术。
该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料（生物油），其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改性加工使液体燃料的品质接近柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。
相比于常规的化石燃料，生物油因且其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为二十一世纪的绿色燃料。
在生物质热裂解液化的各种工艺中，国外采用了多种不同的试验装置和技术路线，以达到增加生物油产率和提高能源利用水平的目的。
如快速裂解、加氢裂解、真空裂解、低温裂解、部分燃烧裂解等，但一般认为在常压下的快速裂解仍是生产液体燃料最为经济的方法，其一般可分为如下几类：(a)机械接触式反应器，其主要通过一灼热的反应器表面直接或间接与生物质接触，将热量传递到生物质使其快速升温从而达到快速热裂解，典型的有英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热裂解制油反应器等；(b) 间接式反应器，这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过热辐射进行热量传递，如美国Washington大学的热辐射反应器；(c) 混合式反应器，其主要是借助热气流或气固多相流对生物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大Waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床反应器和GTRI 的快速引射流反应器等。
生物质水热液化产物特性与利用研究进展
第36卷第2期农业工程学报 V ol.36 No.2266 2020年1月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2020 生物质水热液化产物特性与利用研究进展申瑞霞，赵立欣※，冯晶，荆勇，于佳动（农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所，农业部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京 100125）摘要：近年来，由于水热液化技术可以将高含水率的生物质直接转化为生物原油而极具潜力，引起了人们的广泛关注。
该文综述了生物质水热液化研究的最新进展，简述了生物质水热液化的产物分离流程，着重分析了水热液化4种产物（生物原油、水相产物、固体残渣和气体）的产物特性及其利用方式。
在4项产物中，生物原油可作为燃料或者从中提炼高附加值产品，水热液化水相可以进行微藻养殖、经厌氧发酵产甲烷或者利用微生物电解池产生氢气等，固体残渣通过进一步处理后可作为生物炭使用，气相产物可作为温室的气体肥料。
另外，该文总结了生物质中关键元素在水热液化产物中的分布规律，展望了水热液化技术未来研究方向，以期能为生物质水热液化研究提供参考与借鉴。
关键词：生物质；水热液化；发酵；生物原油；元素迁移doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.031中图分类号：X71 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2020)-02-0266-09申瑞霞，赵立欣，冯 晶，荆 勇，于佳动. 生物质水热液化产物特性与利用研究进展[J]. 农业工程学报，2020，36(2)：266－274. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.031 Shen Ruixia, Zhao Lixin, Feng Jing, Jing Yong, Yu Jiadong. Research progress on characteristics and utilization of products from hydrothermal liquefaction of biomass[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(2): 266－274. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.031 0 引 言近年来，随着化石能源危机的加剧，寻找和开发可再生能源已经迫在眉睫。
厨余垃圾水热液化制取生物燃料
厨余垃圾水热液化制取生物燃料张冀翔;王东;蒋宝辉;魏耀东【摘要】以厨余垃圾为原料进行水热液化，考察了反应温度和料液比对产物分布的影响。
温度320℃、料液比1：15时，生物油产率最高为16.7%，继续升高温度或降低料液比将促进气体产物生成。
与重质原油、常减压渣油相比，生物油氧、氮元素含量较高，热值为32.33～34.82 MJ·kg−1，其中汽油和煤柴油馏分超过50%。
利用GC-MS、FT-IR和FT-ICR MS对生物油化学组成、官能团和杂原子组成进行了表征。
生物油是一种复杂混合物体系，已检测出烃类、酸类、醛类、酮类、酯类、胺类、酚类、醇类和含氮杂环类等多种物质，对其酸性组分进一步分析显示，含氧组分主要是O2、O3类化合物，含氮组分主要是N1O2、N1O3和N1O4类化合物。
%Hydrothermal liquefaction of kitchen waste was processed forbio-oil production. The effects of reaction temperature and solid-liquid ratio on products distribution and bio-oil properties were investigated systematically. The highest bio-oil yield of 16.7% was obtained at 320℃ and 1:15. Further increasing temperature or decreasing solid-liquid ratio would promote gas formation. Bio-oil had higher oxygen and nitrogen content compared to heavy oil or residue oil. Over 50% of bio-oil fraction was in the naphtha, kerosene and AGO range. The higher heating value of bio-oil was 32.33—34.82 MJ·kg−1. Bio-oil was characterized using GC-MS, FT-IR and FT-ICR MS. Bio-oil was a complex mixture composed of hydrocarbons, acids, aldehydes, ketones, esters, amines, phenols, alcohols and N-heterocyclic compounds. Further analysis on the acidic compounds in bio-oil indicated that oxygenated compounds were primarily comprisedof O2 and O3 species, nitrogenous compounds were mainly N1O2、N1O3 and N1O4 species.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)004【总页数】8页(P1475-1482)【关键词】厨余垃圾;水热;液化;生物油;生物燃料【作者】张冀翔;王东;蒋宝辉;魏耀东【作者单位】中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京 102249;中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京 102249;中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京 102249;中国石油大学北京重质油国家重点实验室，北京102249【正文语种】中文【中图分类】TK62015-08-25收到初稿，2015-11-05收到修改稿。
生物质热化学转化过程中的反应机理分析
生物质热化学转化过程中的反应机理分析随着人们对环保意识的提高以及能源资源的日益枯竭，生物质能作为一种新型的可再生能源受到了越来越多的关注。
其中生物质热化学转化被广泛应用于生物质能的利用，并且在近几十年得到了快速发展。
在转化过程中，涉及到的化学反应机理对于提高生物质转化效率、降低排放量以及开发新型生物质能利用技术有着至关重要的作用。
因此，本文将从反应机理的角度进行探究。
一、生物质热化学转化的基本过程生物质热化学转化是指在高温或者高压条件下，生物质与其他化合物发生化学反应，从而得到燃料气体、液体或者固体燃料。
该过程可分为三个基本步骤：干馏、气化和燃烧。
在干馏阶段，生物质中的水分、木质素、半纤维素、纤维素等有机物在高温下分解产生其具有的化学物质。
其中，水分和木质素的分解温度在200℃左右，而半纤维素和纤维素的分解温度在300℃以上。
在气化阶段，生物质中的有机物与空气或者氧气进行化学反应，由此产生固体残渣、液体和气体。
气化反应的化学式可以用以下方程式表示：C6H10O5 + 3O2 → 6CO2 + 5H2O (1)C5H10O4 + 2O2 → 5CO + 4H2O (2)C6H10O5 → 3CO + 3H2 + 4CO2 + CH4 (3)在燃烧阶段，生物质中产生的气体进行燃烧反应，从而得到能量和反应产物，其中主要有CO2、H2O等。
二、实现生物质热化学转化的反应机理在生物质热化学转化过程中，化学反应的机理是十分复杂的，其反应机理涉及到多种化学过程，且不同种类生物质根据其成分和性质的不同，其化学反应机理也会有所区别。
下面将从有机物的裂解、中间产物的反应、氧化反应和还原反应四个角度逐一探究。
1、有机物的裂解在生物质的热解过程中，有机物质发生碳-碳键的断裂和氧与氢的解离反应，从而产生一系列的碳氢氧化合物。
这些有机物进一步分解或热解，会形成一些简单的化合物，比如甲烷(CH4)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)等。
生物质催化转化原理
生物质水相催化转化理论及方法？
1.通过强化水相传质与相转移的微膜反应体系，促进水解/异构/脱水主反应的相间热质传递，解决生物质水相解聚高活性中间物种深度降解及结焦的关键问题。
2.生物质水热解聚、定向制备呋喃类、酚类、糖醇类平台分子，通过异构/羟醛缩合/加氢脱氧等途径，高效转化为C5/C6烷烃、芳烃/环烷烃和C8-C15异构。
3.通过金属-酸多功能催化剂、层状材料，微-介孔酸性材料的设计合成，利用催化剂酸性位、空间结构和金属活性位协同调控水热解聚产物水相催化转化。
生物质的液化技术和应用
生物质的液化技术和应用随着环保理念在人们的日常生活中得到越来越广泛的关注，生物质作为一种可再生能源越来越受到重视。
而生物质的液化技术是其中较为重要的一项科技，它可以将固体的生物质转化为液态的能源，为实现能源的可持续利用提供了广阔的空间。
一、生物质液化技术的基本原理生物质液化是利用热力学的方法将生物质高温快速分解，获得液态气体和液体化合物。
生物质液化的基本原理是：在高温的条件下，生物质分子内部的化学键开始断裂，并在高温下快速分解成多种气体和液态化合物，比如甲醇、醚、酮、烯烃等。
这些液态产品可以作为一种清洁的燃料，应用于热力发电、燃料电池等领域，能够有效地减少有害气体排放，使生物质资源得到更加充分的利用。
二、生物质液化技术的应用领域生物质液化技术的应用领域非常广泛，其中，液态燃料的应用是其中的重要方向，可以替代传统的石油燃料。
生物质液化可以生产多种化学品，比如生物质甲醇、它可以被用于制药、染料、涂料等行业。
此外，生物质液化还可以生产生物质炭，可应用于工业、农业、牧业中。
①生产液态燃料生物质液化技术可以转化多种生物质废弃物成为液态燃料，因此可以应用于热电厂等工业生产领域。
生物质液化技术不仅具有清洁能源的特性，而且还可以充分利用废弃物，具有可持续性等优点。
②生产生物质甲醇生物质液化可以生产甲醇，而生物质甲醇是与石油甲醇同样的特性，用途非常广泛，比如可以用于制造化肥、染料、涂料等等。
③生产生物质炭生物质液化技术可以生产生物质炭，这种炭是在高温下被热解而成的，可以用于工业、农业、牧业中，比如可以作为土壤改良剂、床上填料、除臭材料等。
三、生物质液化技术的未来前景随着能源危机的日益严重，越来越多的国家在积极研发生物质液化技术，以实现对可持续能源的依赖和生产。
因此，生物质液化技术的未来前景是十分广阔的。
目前，生物质液化技术在国外已经得到了广泛的应用，特别是在欧洲和日本等发达国家，相应的产业链、配套设备和管理系统已经比较完善。
科技成果——基于亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用技术
科技成果——基于亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用技术技术类别减碳技术适用范围农业废弃物处理行业现状我国生物质废弃物资源丰富，但高值化利用率相对偏低。
本技术创新性的采用亚临界水热反应生物质废弃物处理技术，生产具有高附加值的肥料产品和植物型饲料添加剂，具有生物质原料选择范围广、处理过程耗能低、无污染、生物质资源回收率高、工程占地面积小、分布式利用性强等特点。
目前，该技术已在中国、日本建成2条生产线，并在国内十余个省市推广示范，具有较大的推广潜力。
成果简介1、技术原理在密闭压力容器内，将秸秆等生物质与水蒸气混合均匀，在一定的温度和压力下，经加水分解、加压爆破，快速切断大分子有机质之间的分子结合键，使大分子有机物分解成小分子物质，选择性提取黄腐酸等有效成分。
该技术的生物质资源回收率可达到85%以上，生产的高附加值黄腐酸有机肥产品可增加土壤稳定态有机碳的含量，减少氮肥、农药用量；生产的植物型动物饮料添加剂产品，可减少动物胃肠道发酵和粪便排放的CH4，碳减排效果明显。
2、关键技术（1）亚临界低分子化技术在亚临界状态下，通过水热反应、水蒸气爆破切断生物质有机物中不同的分子结合键，发生低分子化，产生小分子营养物质，选择性提取生化黄腐酸，解决高耗能技术瓶颈。
图1 亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用工艺流程图（2）循环多段式加压爆破技术提取生物质中不同聚合度、不同耐热性的有机物，同时提高低分子化效率。
（3）固、液相物质一步式分离技术分离装置根据分子量大小不同，一步式分离出不同有效成分，且在分离过程中添加惰性气体等特殊处理，防止分离物被氧化或混入杂菌。
（4）微生物发酵、生物酶分解技术根据不同微生物以及生物酶的单一性，对经亚临界水热反应处理后的固、液相处理物经进一步低分子化处理成纳米级，提高肥效和生物活性。
3、工艺流程亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用技术的工艺流程见图1。
将生物质投入亚临界水热反应装置，经亚临界水热反应处理后，并经一步式分离装置分离，产生固、液、气三相物质；固相物质通过微生物发酵进一步低分子化生成微纳米生物肥料；气相物质通过液化回收后与液相物质混合，再经生物酶分解，进一步低分子化生成植物叶面营养液、动物肠胃调理剂、氨氮吸收液、水质调节剂等。
第5章 生物质能液化讲解
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1．生物质可以转化的能源形式
（1）直接燃烧获取热能 （2）沼气 （3）乙醇 （4）甲醇 （ 5 ）生物质气化产生的可燃气体及 裂解产品
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生物燃料的生产转化途径
目前,获得生物燃料的途径主要有3 种: 物理转化( physical conversion) 、生物化学转化( biochemical conversion)和热化学转化( thermochemical conversion) 物理转化:要改变生物质的结构,得到棒状、粒状 、块状等各种固体成型燃料(煤砖、煤球、耗尽油 后的橄榄饼) 生物化学转化:目前的生物质能利用中用得最多、 最广泛。所得燃料可有乙醇,生物柴油 热化学转化:直接燃烧技术、直接液化技术、热解 技术和气化技术.其中直接液化技术分为超临界萃 取液化技术、高压液化技术和HTU
生物质水暖锅炉
生物质燃气炉
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生物质洁燃气化锅炉
生物质洁燃锅炉
8
生物质能在能源系统中的地位
根据预测，全球石油将在40年左右步入枯竭， 天然气将在60年左右被用光，煤炭资源也只能 用220年左右。在世界能耗中，生物质能约
占14％，在不发达地区占60%以上。全世 界约25亿人的生活能源的90%以上是生物 质能。目前我国农作物秸秆年产量7亿t, 可用作能源的约占50%，为3.5亿t,薪材合 理年开采量为2.2亿t ，各种工农有机废弃 物通过技术转换成沼气的资源潜力有310 亿立米。到21世纪中叶，采用新技术生产的各
生物质热解技术
生物质热解及其特点 生物质在无空气等无氧情况下发生不完全热降解生 成炭、可冷凝液体和气体产物的过程。 产物：炭、液体和气体 生物质热解原理 物理变化-----热量传递 化学变化-----复杂的化学反应 生物质热解工艺 工艺流程：干燥—粉碎—热解—产物炭和灰的 分离—气态生物油的冷却—生物油的收集等。 （1）原料干燥和粉碎；（2）热裂解；（3）焦炭 和灰的分离；（4）液态生物油的收集。 生物质热解产物： 生物油（用作燃料油）；不可凝气体；灰等。
生物质能源的转化与利用
生物质能源的转化与利用一、引言随着全球能源危机的日益加剧，生物质能源作为一种可再生、清洁的能源形式，正受到越来越多的关注。
本文将探讨生物质能源的转化与利用，对其在能源领域的潜力进行分析，并提出可行的解决方案。
二、生物质能源的来源生物质能源主要来自植物、动物和微生物，其中以植物为主要来源。
植物的生物质主要包括木材、秸秆、农作物废弃物等。
这些生物质通过生物催化剂的作用，经过降解、发酵等过程，可以转化成各种形式的能源。
三、生物质能源的转化技术1. 生物质的物理转化生物质的物理转化主要包括热解、气化和液化。
热解是通过高温将生物质分解为燃料气体、液体和固体残渣。
气化是将生物质在氧气或水蒸气的作用下，转化为合成气。
液化是将生物质转化为液体燃料，如生物柴油。
2. 生物质的化学转化生物质的化学转化主要包括酶解、发酵和化学合成。
酶解是利用酶将复杂的生物质分解为简单的糖类。
发酵是将糖类转化为乙醇、丁醇等可燃的生物酒精。
化学合成是利用化学反应将生物质转化为烃类燃料。
四、生物质能源的利用领域1. 热能利用生物质能源可以通过燃烧产生热能，用于供暖和工业生产。
燃烧过程中产生的烟尘和有害气体可以通过合理的处理设备减少对环境的污染。
2. 电力利用生物质能源可以通过发电厂进行燃烧发电，或者通过生物质气化发电。
这种利用方式不仅可以满足电力需求，还可以减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放。
3. 生物质燃料利用生物质能源可以转化为生物柴油、生物乙醇等燃料，用于交通运输和工业领域。
这种利用方式不仅可以减少对石油能源的依赖，还可以减少尾气排放，改善空气质量。
五、生物质能源的挑战与解决方案1. 资源供给不稳定生物质能源的供给受到季节、地域等因素的限制，不够稳定。
解决这一问题的关键是提高生物质能源的生产效率，利用多种生物质资源，合理规划种植布局，确保持续供给。
2. 转化技术成本高昂生物质能源的转化技术仍处于发展阶段，相关设备和工艺成本较高。
解决这一问题的关键是加大研发投入，提高技术水平，降低成本，使生物质能源在经济上更具竞争力。
生物质能的气化和液化技术
生物质能的气化和液化技术生物质能是一种可再生的绿色能源，指的是来自动植物和有机废弃物的能源。
随着全球对环保和可再生能源的追求，生物质能的气化和液化技术日益成为了发展的热点。
一、生物质能的气化技术气化技术是将生物质固体转化为可燃气体的一种技术。
相较于直接燃烧生物质，在气化过程中生成的气体更加干净，对环境的污染更少。
生物质气化技术主要分为固定床气化技术、流化床气化技术和炉膛底部喷嘴气化技术三种。
固定床气化技术将生物质研磨成小颗粒或细末，使其通过加热处理后在氧气或水蒸气的作用下产生可燃气体。
流化床气化技术在高速气流作用下，使生物质展开并在氧气或水蒸气的作用下进行气化。
炉膛底部喷嘴气化技术则是将生物质放入密闭炉膛中，上部加热，底部喷入大量氧气，使生物质在高温下气化产生可燃气体。
二、生物质能的液化技术液化技术是将固态生物质转化为液态燃料的一种技术。
液化后的生物质能够直接应用于燃料电池或发动机中，具有更高的能源使用效率。
生物质液化技术主要分为热解液化、催化液化和溶剂液化三种。
热解液化技术是将生物质经高温热解制得液态产物，然后通过分离、脱色等工艺进行加工。
催化液化技术是在催化剂的作用下将生物质转化为液态产物，催化剂可以选择钠、镁、钙等金属催化剂或是贵金属催化剂。
溶剂液化技术是在有机溶剂的作用下将固态生物质转化为液态产物，常用的有机溶剂有丙酮、二甲醚等。
三、生物质能气化和液化技术的优缺点气化技术和液化技术各有其优缺点。
生物质气化技术具有占地面积小、投资少、成本低和可替代性好等优点，但其需要清洗及处理产物中的灰分和燃气。
液化技术则可以高效利用生物质资源并直接用于燃料电池或内燃机中，但其液态产物的脱水、脱硫、脱氮等处理成本较高。
四、生物质能气化和液化技术的发展前景生物质能气化和液化技术在可再生能源中具有广阔的应用前景。
未来随着对碳排放的限制和对可再生能源的重视，生物质能的气化和液化技术将得到大力推广。
此外，随着技术的进步和工业化的加速，生物质能气化和液化已然成为了绿色能源发展的新方向。
木质纤维素生物质水热原位加氢液化机制及产物特性研究
木质纤维素生物质水热原位加氢液化机制及产物特性研究木质纤维素是一种可再生的生物质资源，具有广泛的应用潜力。
将木质纤维素进行水热原位加氢液化可以将其转化为液体燃料、化工原料和高分子材料等有价值的产物。
本文旨在研究木质纤维素水热原位加氢液化机制及产物特性。
水热原位加氢液化是指将木质纤维素在高温高压下与氢气反应，通过热解、水热解和氢解等反应将其转化为液体产物。
在水热条件下，水分子可以通过与木质纤维素中的羟基发生缩合反应形成酸碱催化剂（如H+、OH-），使得纤维素裂解能力增强。
同时，在高温高压的条件下，氢气会与纤维素中的酮基或羰基发生加氢反应，生成醇类化合物。
由于反应条件和催化剂的不同，水热原位加氢液化过程可以得到不同种类和含量的产物。
研究发现，水热原位加氢液化后的产物主要包括液体燃料、酚类化合物、糖类化合物和非挥发物等。
液体燃料主要包括芳香烃和饱和烃，在木质纤维素的裂解过程中形成。
酚类化合物是纤维素水热解产物中的主要组分，主要包括酚、醛、酮和羧酸等。
糖类化合物主要来自于纤维素水解过程中的糖类单体，可以通过后续处理转化为高价值的化学品。
非挥发物是由于反应条件不当或反应过程中的副反应产生的，如颗粒和焦油等。
此外，木质纤维素的水热原位加氢液化过程还受到反应温度、反应时间、催化剂种类和负载剂等因素的影响。
反应温度和反应时间对产物种类和产率具有重要影响。
适当的反应温度和充分的反应时间可以有效提高液化产物的收率和质量，过高或过低的温度和时间会导致产物的分解和副反应的产生。
不同种类和负载剂的催化剂对木质纤维素水热原位加氢液化过程中的反应速率和产物分布有重要影响。
综上所述，木质纤维素的水热原位加氢液化是一种有效的将生物质资源转化为有价值产物的方法。
通过研究其机制及产物特性，可以为水热原位加氢液化过程的优化提供理论和实践的指导。
未来的研究还可以进一步探索反应条件和催化剂的优化，提高产物收率和质量，实现木质纤维素的高效利用。
水热液化技术
水热液化技术
水热液化技术是一种将有机物通过高压高温下的水热反应转化为可用于生产燃料和化学品的液体能源的技术。
该技术的优点包括可以处理多种废弃物和生物质，同时能够在短时间内转化为高质量的液体燃料。
本文将介绍水热液化技术的原理、应用和前景。
原理：
在水热液化过程中，有机质通过水溶于热水中，在高温下发生裂解、缩合、脱氧等反应，产生液态产品，其中包括生物煤、生物油和生物气。
该技术最适宜的反应条件是：反应温度在240-300℃之间，反应时间为30分钟-1小时，反应压力在5-25 MPa之间。
同时，反应所需的水量大约是有机质的3-4倍。
应用：
水热液化技术在利用生物质转化为能源方面具有广泛的应用前景。
该技术可以处理多种废物，如木材、农作物秸秆、煤炭矸石、纸浆等，还可以处理生物质废弃物，包括动植物油脂、养殖废弃物、城市垃圾等。
液体燃料产品可以用于各种工业应用，如热水供暖、发电厂、汽车燃料等。
此外，还可以生产多种纯化产品，如生物油、生物煤和生物气等化学品。
前景：
随着石油资源的逐渐枯竭，使用水热液化技术生产可再生燃料的需求逐渐增加。
从经济、环境和能源方面来看，水热液化技术将在未来的能源产业中发挥重要作用。
目前，一些国家如美国、澳大利亚和日本等已经开始采用水热液化技术生产生物燃料。
中国也在积极推进该技术，大力开展研发，培育有关产业的发展，推进环境友好型经济的建设。
总的来说，水热液化技术在绿色能源产业的不断发展中具有重要的战略性和前途性。
城市污泥水热液化过程及产物特征
文章编号：1006-3080(2020)02-0234-09DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20190107001城市污泥水热液化过程及产物特征张逸秋， 吴诗勇， 吴幼青， 黄 胜， 高晋生（华东理工大学资源与环境工程学院，煤气化教育部重点实验室，上海 200237）摘要：以城市污泥为原料，考察反应温度对城市污泥水热液化过程及液化产物特征的影响。
结果表明：在370 ℃时生物粗油产率和沥青烯产率分别达到最大值26.82%和27.73%，水回收率及体积减量度也分别达到最大值94.81%和80.16%，说明城市污泥经水热液化处理后能取得良好的减量化效果；生物粗油主要含有脂肪酸类、胺类和脂肪烃类，且脂肪酸类碳链长度主要集中在C 16~C 18；水相有机质则主要由羧酸类、酯类、胺类和酚类组成；液体燃料热值回收率在53.23 %~98.20%之间，说明水热液化处理在城市污泥的资源化利用方面具有良好的前景。
关键词：城市污泥；水热液化；生物粗油；水相有机质中图分类号：X7文献标志码：A城市污泥（MSS ）是城市污水处理过程中由于微生物对污染物的降解、吸附和微生物增殖所产生的一种生物质残片，通常水含量（质量分数）可达80%以上。
它不仅含有氮、磷、钾及有机质等营养元素，还含有病原体和重金属等容易造成环境危害的物质，如果不能得到合理处置，则会对生态环境和人类活动构成严重威胁[1]。
在我国，污泥的处置方法主要有填埋、海洋处理、焚烧等[2]，但这些方法都不能满足环保、可持续发展的要求。
因此开发污泥资源化、减量化工艺为污泥的有效处理、处置提供新的利用方向成为研究热点[3-6]。
污泥中含有一定量的有机质，可经过水热液化（HTL ）处理把有机物转化成为碳氢化合物，该化合物性质与柴油相似，因此污泥被认为是一种潜在的生物质能源[7-8]。
水热液化工艺一般直接在高温（250~400 ℃）、高压（4~25 MPa ）条件下进行热化学反应，将生物质转化为高热值的液体产物，该过程无需对原料进行干燥，在外加气体的压力下可以提高水的沸点，减少蒸汽的生成量，进而节约热能，有利于生物质大分子有机物水解，产物分离方便，且清洁环保，无毒害副作用[9-10]。
生物质能源的转化与利用
生物质能源的转化与利用生物质是一种广泛存在的可再生资源，通常指由植物或动物的有机物质构成的物质，例如农作物残渣、林木废料、城市固体垃圾等。
利用生物质能源有助于减少对有限石化能源的依赖，保护环境，达到可持续发展的目标。
本文将介绍生物质能源的转化与利用方法。
一、生物质能源转化技术生物质能源转化技术通常包括生物质热化、生物质液化和生物质气化三种方式。
1. 生物质热化生物质热化包括干燥、炭化和气化三个阶段。
其中，干燥将有机物质的水分去除，炭化将生物质转化为炭质物，并释放出气体和液体产物，气化将放热气体与炭质物反应，生成可用于发电和供热的气体。
2. 生物质液化生物质液化将生物质转化为液体燃料。
液化过程通常包括分解、裂解、酯化和加氢四个步骤。
其中，分解将生物质分解为小分子有机物，裂解将有机物转化为液体油，酯化将油酯化生成生物柴油或生物液化气，加氢将生物柴油或生物液化气加氢为液化石油气。
3. 生物质气化生物质气化是将生物质转化为可用于发电和供热的气体。
气化过程包括干式气化、湿式气化和半干式气化。
其中，干式气化将生物质在无氧条件下转化为气体，湿式气化将生物质在水蒸气气氛下转化为气体，半干式气化则将两种方法结合起来。
二、生物质能源利用方式生物质能源转化为热能、电能和燃料等多种形式，可以广泛应用于生产生活中。
1. 热能利用生物质可直接燃烧产生热能，用于供暖、干燥、烘烤等领域。
同时，热能还可以通过热力发电的方式转化为电能，用于发电、供电等领域。
2. 燃料利用生物质可以转化为各种燃料，例如生物柴油、生物乙醇、生物液化气等，广泛应用于交通、工业、农业等领域。
3. 生物质燃气利用生物质气化产生的燃气可以用于生产燃气发动机发电或热电联产，或者用于城市燃气、工业气等领域。
三、生物质能源的优势与挑战生物质能源具有多种优势，例如可再生、可持续、易于获取、减少大气污染等。
同时，生物质能源的利用还有助于农村经济发展、改善农民生活水平和缓解农村劳动力和就业问题。
生物质转化及其在生态保护中的应用
生物质转化及其在生态保护中的应用随着科技的不断进步，生态保护和可持续发展已经成为了全球关注的焦点。
生物质转化，作为一种绿色环保技术，能够将生物质废弃物转化为可再生的燃料和化学品，促进资源的循环利用，减少环境污染，有着广泛的应用前景。
本文将介绍生物质转化技术的概念、种类和应用，并重点讨论其在生态保护中的意义和作用。
一、生物质转化的概念和种类生物质转化是指将生物质废弃物（如植物秸秆、枯萎落叶、废弃木材、畜禽粪便等）通过生物、物理、化学等手段进行处理，转化为可再生的能源和化学品的过程。
生物质转化技术主要分为热解、气化、液化和发酵四类。
1.热解技术：热解是将生物质在缺氧或者微氧条件下加热至高温，通过热分解使其分解为固体，液体和气体三种产物。
其中固体产物主要是炭，液体产物主要是木质素油和焦油，气体产物主要是可燃气体，例如甲烷、氢气、一氧化碳等。
热解技术具有工艺简单、产物多样、易于操作等特点，但同时也存在着能源消耗大、废气污染等问题。
2.气化技术：气化是将生物质在高温和缺氧条件下，使其发生生物化学反应，从而产生气体。
气体种类主要包括CO、CO2、H2、CH4等，其中可以利用H2和CO等气体进行合成气、燃气或者化学品生产。
气化技术具有转化效率高、生产技术成熟等优点，但同时也存在着投资成本高、设备复杂等问题。
3.液化技术：液化是将生物质在液态催化剂作用下，加热至高温和高压条件下，使其发生裂解反应得到液态产物。
液态产物主要是生物基油和残渣，可以用于制造各种化学品，例如油料、石油等。
液化技术具有产物质量高、适用范围广等特点，但同时也存在着催化剂成本高、难以回收等问题。
4.发酵技术：发酵是将生物质在微生物的作用下，发生转化和降解反应得到有机酸、气体和生物质废水等产物。
发酵技术具有发酵条件简单、运行稳定等优点，但同时也存在着发酵周期长、发酵产物质量不稳定等问题。
二、生物质转化在生态保护中的应用1. 可再生能源生产生物质废弃物往往被称为“垃圾”，但事实上它们包含了丰富的有机物和能源，同样可用于替代传统的化石燃料，如石油、煤炭等。
生物质资源转化与利用-第四章-生物质液化技术
4.3.2生物质低压（常压）直接液化
高压液化的操作条件较为剧烈，人们在20世纪80年代开始了 对低压（常压）液化的研究。
有机溶剂中，木材的液化
无催化剂时，液化温 度高达240~270 oC
酸作催化剂时，反应 温度可降至70~150 oC
实例：以乙二醇，丁醇，环己醇，苯酚等为溶剂，采用浓 硫酸、盐酸、乙酸和甲酸为催化剂，初始氮气压力0.1MPa， 250 oC下反应0.5 h，而已得到95%的可溶于丙酮的产物，该 产物室温下为黑色柔软的焦油状固体，140 oC下可熔化。
溶剂
催化剂
生物质
干燥
粉碎
直接 液化 温度
收集
生物油
压力
主要产物—碳氢化合物（液化油）
4.2 生物质液化机理
（1）存在CO和催化剂Na2CO3的反应体系的直接液化机理 Appell等通过对存在CO和催化剂Na2CO3的液化反应体系的 研究，提出以下机理 a. Na2CO3和水、CO反应生成甲酸钠和CO2
乙酸、甲酸、 糠醛
芳香化合物
纤维素
半纤维素
木质素
不同生物质原料中三种组分含量不一样 三组分的主要液化产物也不一样 生物质种类影响生物质原油的组成和产率
Demirbas对9种生物质进行液化，发现粗油和焦的产量与原 料中木质素的含量有很大关系 油产率（%）=（42.548-0.388 × 木质素含量（质量分数%））
（3）反应体系内木质素的直接液化机理 木质素是一种主要又烷基酚组成的具有复杂三维结构的大分 子有机物，在液化过程中，固体残留物的产量随着原料中木 质素含量的增加而增加。 目前普遍接受的观点：木质素在大约250 oC以上会发生热解并 生成大量的苯氧基自由基，这些自由基可以通过缩聚和聚合 反应最终形成固体残留物。 当反应时间过长时，生物质粗油的产量会降低，这归因于一部 分粗油发生了重聚反应，转变成了固体残留物。 缩短生物质在反应温度下的停留时间将有助于粗油产量的增加。
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生物质水热液化水相产物形成机理及资源回收
生物质水热液化是一种将生物质在高温高压水相条件下转化为液态产物的技术。
这项技术的发展有助于解决能源和环境问题，降低对化石燃料的依赖，并实现生物质资源的高效利用和循环利用。
生物质是指由植物或动物产生的有机物质，如木材、农作物废弃物、农畜禽粪便等。
生物质作为一种可再生能源，具有资源广泛、易获取、减少温室气体排放的优势，因此被广泛关注和利用。
水热液化是一种将生物质转化为液体产物的技术。
在水热液化过程中，生物质被置于高温高压水相环境中，经历一系列的物理和化学反应，最终形成液态产物。
水热液化主要发生在水温200-350°C和压力10-25MPa的条件下。
生物质在水热液化过程中，经历了多个阶段的转化。
首先，生物质的纤维素、半纤维素和木质素等主要组成部分会被水解为糖类、有机酸和其它可溶性低分子产物。
这些产物进一步经历脱水、脱氧等反应，生成的低分子化合物包括醇类、酮类和酚类等。
同时，生物质中的油脂在水热液化过程中也会发生转化。
油脂通过加热和催化作用生成脂肪酸和甘油，进一步转化为醇类和酮类物质。
这些低分子化合物具有较高的能量密度和燃烧特性，可以作为生物燃料或化工原料使用。
除了液态产物外，水热液化过程中还产生了一定量的气体产物，包括甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳等。
这些气体产物可以通过气体分离和净化技术进行回收利用，用于能源生产或化学工业过程。
水热液化过程中的水相产物主要是液态产物和水相气体产物，如醇类、酮类、酚类等。
这些产物具有较高的价值和广泛的应用前景。
例如，醇类可以作为生物燃料的替代品，用于发电和汽车燃料；酮类可以作为有机合成反应的溶剂或催化剂；酚类可以用于生产化学品和药品等。
对水热液化水相产物的合理回收和利用是提高生物质水热液化技术经济性和环境友好性的重要环节。
现阶段，主要采用的回收技术包括离心、蒸馏、萃取和催化转化等。
这些技术可以实现对水热液化产物中不同组分的分离和提纯，从而得到高纯度的产品。
综上所述，生物质水热液化水相产物形成机理与资源回收是一个复杂而重要的研究领域。
深入研究和理解生物质在水热液化过程中的转化机制，并探索高效的产物回收和利用技术，将有助于促进生物质资源的可持续利用，提高能源的利用效率，减少对化石能源的依赖，实现能源和环境可持续发展
综合来看，生物质水热液化是一种有潜力的技术，可以将生物质转化为可再生能源和化工原料。
水热液化过程中产生的液态产物和水相气体产物具有广泛的应用前景，如生物燃料、有机溶剂、催化剂和化学品等。
通过合理的回收和利用技术，可以实现对水热液化产物中不同组分的分离和提纯，从而获得高纯度的产品。
深入研究和理解生物质水热液化的转化机制，并探索高效的产物回收和利用技术，将有助于促进生物质资源的可持续利用，提高能源利用效率，减少对化石能源的依赖，实现能源和环境的可持续发展。