5生物质资源的利用(PPT)

4、乙醇是可再生能源,
若采用小麦、玉米、稻谷 壳、薯类、甘蔗、糖蜜等 生物质发酵生产乙醇,其 燃烧所排放的CO2和作为 原料的生物源生长所消耗 的CO2, 在数量上基本持 平,这对减少大气污染及
燃料乙醇生产设备
抑制温室效应意义重大。

乙 醇 存 储 罐
乙醇市场分析



乙醇的发展前景 乙醇既是一种化工基本原料，又是一种新能源。 尽管目前已有着广泛的用途，但仍是传统观念的市场范围。未来乙醇作 为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面： 一是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃 料乙醇市场，也是近期的（10年内）容量相对于以后较小的市场（在我国约 1000万吨/年）。 二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑以及 新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景，这是乙醇 的中期市场（10-20年内）。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想 的燃料电池燃料。 三是乙醇将成为支撑现代以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来 二十年左右的时间内，由于石油资源的日趋紧张，再加上纤维质原料乙醇生 产的大规模工业化，成本相对于石油原料已具可竞争性，乙醇将顺理成章地 进入石化基础原料领域。如果要做一个形象而夸张的比喻的话，二十世纪后 半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所 替代。
5.1生物炼制过程实例 ——秸秆的生物炼制
餐厨垃圾炼制生物柴油
5.2可再生能源
—燃料乙醇

燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无 水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料。燃 料乙醇是一种可再生能源，可在专用的乙醇发动机
中使用，又可按一定的比例与汽油混合，在不对原
汽油发动机做任何改动的前提下直接使用。使用含 醇汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使 燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放。在 美国和巴西等国家燃料乙醇已得到初步的普及，燃
作为植物生物质的最主要成分的木质素和纤维素每 年以约1640亿吨的速度不断再生，以能量换算，相 当于目前世界石油年产量的15~20倍。 生物质中最值得利用的是木质纤维素，其优 点是： （1）由可降解的葡萄糖组成； （2）生物圈中最丰富的有机物。
生物质资源利用实例
历史悠久的发酵技术
大约5000年前，我国人民已掌握酿酒、酿醋技术。
生物柴油
世界石油资源的枯竭Fra Baidu bibliotek石油资源对国家和个人的影响 2004年中国成为全球第二大石油
消耗大国——3亿吨 生物柴油
生物柴油及生产方法

生物柴油

——一种脂肪酸甲酯类化合物，通过植物油或动
物脂肪与醇类化合物在催化剂存在下进行酯化反
应生成

原料——油料作物、野生油料植物和工程微藻等 水生植物油脂，以及动物油脂、废餐饮油料。


酿酒
原料 蒸煮 糖化 酒化 蒸馏 酒
淀粉酶 酵母菌
酿醋
原料 蒸煮 淀粉酶 糖化 酵母菌 酒化 麸皮、醋酸菌 发酵 醋
生物炼制

生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料
为原料，生产各种化学品、燃料和生物基材料。根据近来研
不可再生资源及生物质
石油
能源、有机化工原料
煤
天然气
生物质 植物 动物 微生物
5.1生物质资源
绿色植物利用叶绿素通过光合作用把CO2和 H2O转化为葡萄糖，并把光能储存在其中，然 后进一步把葡萄糖聚合淀粉、纤维素、半纤维 素木质素等构成植物本身的物质。
生物质应用的优点： （1） 储量丰富，来源广泛； （2） 清洁，无污染； （3） 节省能源； （4） 可再生，符合可持续发展

3、作为汽油添加剂,可减少矿物燃料的应用以及对大气
的污染。乙醇的氧含量高达34.7%,乙醇可以按较甲基叔 丁基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加 7.7%乙醇,氧含量达

到2.7%；如添加10%乙醇,氧含量可以达到3.5%，所以加 入乙醇可帮助汽油完全燃烧,以减少对大气的污染。使用 燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油添加剂,可消除空气中铅 的污染；取代MTBE,可避免对地下水和空气的污染。
什么是生物质？

现代的生物质产业概念，是指利用可再生的有机物 质，包括农作物、树木等植物及其残体、畜禽粪便、 有机废弃物，通过工业加工转化，进行生物基产品 (Biobasedproducts)、生物燃料(Biofuels)和生物 能源(Bioenergy)生产的一种新兴产业。 根据我国生物质资源的特点和技术潜在优势， 可以将燃料乙醇、生物柴油、生物塑料以及沼气发 电和固化成型燃烧作为主导产品。 其中，以生物质为源头几乎可以生产出所有的 基础有机化工原料，并且很多产品已经显现出很好 的经济性。
究开发的不同情况，生物炼制分为3种系列：①木质纤维素 炼制：用自然界中干的原材料如含纤维素的生物质和废弃物 作原料；②全谷物炼制：用谷类或玉米作原料；③绿色炼制： 用自然界中湿的生物质如青草、苜蓿、三叶草和未成熟谷类 作原料。生物炼制大幅扩展可再生植物基原材料的应用，使 其成为环境可持续发展的化学和能源经济转变的手段。
料乙醇在中国也开始有计划地发展。

1、可作为新的燃料替代品,减少对石油的消耗。 乙醇作为可再生能源,可直接作为液体燃料或者同 汽油混合使用,可减少对不可再生能源-石油的依 赖,保障本国能源的安全。
2、辛烷值高,抗爆性能就好。作为汽油添加剂,可 提高汽油的辛值。通常车用汽油的辛烷值一般要

求90或93,乙醇的辛烷值可达到111,所以向汽油中 加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,且乙醇对 烷烃类汽油组分（烷基化油、轻石脑油）辛烷值 调合效应好于烯烃类汽油组分（催化裂化汽油） 和芳烃类汽油组分（催化重整汽油）,添加乙醇还 可以较为有效地提高汽油的抗爆性。
生物柴油的生产方法
直接混合法 微乳化法
｝
物理方法
裂解法
酯化法
酯交换（醇解）法
｝
化学方法
酯化-酯交换联合法生物柴油生产流程
生物柴油的优缺点
1
优点
具有优良的环保优势
运动粘度高 安全性能好 燃烧性能优良 属于天然可再生性能源，减少人们对石油
的依赖 单独使用，也可与石化柴油调和使用，还 可以作为添加剂提高燃烧效率
加油站，2003年生产生物柴油50万t/a

法国——法国有7家生物柴油生产厂，总能力40万t/a 欧洲其他国家的生物柴油生产量为:捷克和斯洛伐克10万 吨/年、比利时2万吨/年（2001年)、意大利12.5万吨/年、 奥地利2.5万吨/年。
2国内生物柴油发展现状

我国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将 发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。生物柴油产 业得到了国务院领导、国家科技部和发改委的大力支持， 并已列入有关部门国家计划中。2005年2月28日国务院颁 布《中华人民共和国可再生能源法》 东南大学采用创新工艺“负载型固体碱催化剂”技术制备 生物柴油日前取得突破性进展，成功避免了目前其他生物 柴油制备技术存在的反应条件苛刻、反应时间过长等弊端， 且转化率高达95％。2006年5月16日 中国生物柴油年产量——3-5万吨
2
缺点
低温启动性能不佳 燃烧排放物中NOx
含量较高 含有微量甲醇与甘油，会使接触 的橡胶零件，如橡胶膜、密封圈、 燃油管等逐渐降解 油脂来源分散，品种复杂
生物柴油的国内外现状
1国外生物柴油发展现状

美国——美国有4家生物柴油生产厂，总能力为30万吨/年。 德国——现有8家生物柴油生产厂，拥有300多个生物柴油

目前由生物质资源进行生物炼制，可以生产出几大 产品体系：C1体系主要包括甲烷、甲醇等；C2体系 主要包括乙醇、醋酸、乙烯、乙二醇等；C3体系主 要包括乳酸、 丙烯酸、丙二醇等；C4体系主要包 括丁二酸、富马酸、丁二醇等；C5体系主要包括衣 康酸、木糖醇等；C6体系主要包括柠檬酸、山梨醇 等。其中一些化学品的生产已在大规模应用，农用 化学品、精细化学品、大宗化学品、药物及高分子 材料等领域的工业化应用也呈现快速增长的趋势。