生物液体燃料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
特点：纤维素在水相可一步转化为乙醇，实验室小批量生产，未大规模生产。
2.3 生物质热解油 (Bio-oil)
生物质原料(通常需经过干燥和粉碎)在隔绝氧气或有少量氧气的条件下， 通过高加热速率、短停留时间在适当的裂解温度下，使生物质裂解为焦炭和 气体，气体分离出灰分后再经过冷凝可以收集到生物油的过程。
第3代生物乙醇：通过对藻类（如海藻或者淡水藻类)进行养殖，收获之后晒干，然后通 过酵母菌发酵生产乙醇。 第4代生物乙醇：通过对藻类进行改造而生产乙醇。例如，对蓝藻进行改造，使其通过 光合作用吸收CO2，直接生产乙醇以及副产品和氧气。
化学催化法
机理：纤维素首先在酸性催化剂水解得到葡萄糖，再在催化剂金属活性中与酸 活性中心(质子酸/Lewis酸)的调配控制下，葡萄糖发生Retro-aldol缩合和氢化作用， 选择性的切断C-C，C-O键反应生成乙二醇；最后，酸活性中心作用下发生加氢脱氧 作用生成乙醇。
生物基材料与化学品
—生物液体燃料
目录
1. 生物质与生物质能 2. 生物质液体燃料
➢ 生物质乙醇 ➢ 生物质热解油 ➢ 生物柴油
1. 生物质与生物质能
1.1 定义
生物质：一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质。 包括所有的动物、植物、微生物及其排泄与代谢物等。 生物质能：太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以 生物质为载体的能量。是唯一一种可再生的碳源，这些能量是人类 发展所需能源的源泉和基础。 生物质能优点：可再生、低污染、低温室效应、分布广、储量大。
发酵法
2.2 生物乙醇 (Bioethanol)
定义 糖基生物质通过生物发酵方式获得的乙醇，可 以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等工 业燃料。 原料 含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马 铃薯；纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。
原理
EMP途径
ED途径
酸、碱水解再经酵母发酵生成法
生 产 工 艺
酶水解方式
直接发酵法(DF) 间接发酵法(BHF)
同时糖化发酵法(BSF)等
第2代燃料乙醇生产技术
➢ 以木质纤维素质为原料。 ➢ 与第1代技术相比，第2代燃料乙醇技术
首先要进行预处理，即脱去木质素，增 加原料的疏松性以增加各种酶与纤维素 的接触，提高酶效率。
酯交换制生物柴油反应原理
酯交换反应流程示意图
使用性能
动力性：热值低，但燃烧完全。 经济性：废气排放，CH排放下降90%，CO排放下降90%，PM排放 下降80%。 安全性：无毒、闪点高、生物降解率是矿物油的2倍。 润滑性：1%掺烧，润滑性能提高30%。
THANKS
生物油产率：40-70 %
500-600 oC，停留时间极短 <1s
2.4 生物柴油 (Biodiesel)
定义 指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、 废餐饮油等为原料油，通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料，这种燃料可 供内燃机使用。 制备方法 稀释法：利用石化柴油来稀释植物油；微乳化法：利用乳化剂降低植物油黏 度；热解法：高温将高分子变成简单分子； 酯交换法：是利用甲醇/乙醇将植物油中的甘油三酸酯中的甘油取代下来，形 成长链的脂肪酸甲酯/乙脂，从而降低碳链的长度； 生物技术法：利用脂肪酶将长链的高分子降解成短链的碳氢化合物。
EMP：糖酵解途径，用酵母使糖变为乙醇的工程称 为生醇发酵。酵母等能使丙酮酸脱羧成乙醛，乙醛 在催化下被NADH还原成乙醇。 ED：乙醇脱氢酶是少数缺乏完整EMP的微生物具有 的一种替代途径，关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡 萄糖酸 (KDPG)的裂解。
第1代燃料乙醇生产技术
以糖质和淀粉质作物为原料生产乙 醇，其工艺流程主要分为五个阶段，即 液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水。
➢ 气体燃料转化
生物质制沼气Байду номын сангаас生物质制合成气 FT合成 汽油、柴油
2. 生生物物质质液体燃燃料料
2.1 定义
生物质燃料：包括植物材料和动物废料等有机物质在内的燃料，是人 类使用的最古老燃料的新名称。 生物质能资源：包括农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工 剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾和能源植物， 它可转换为多种终端能源如电力、气体燃料、固体燃料和液体燃料， 其中受到最多关注的是生物质液体燃料。 包括生物质乙醇、生物质热解油、生物柴油。
转化方式
1.2 生物质能主要利用技术
物理转化
生 物 化学转化 质
直接燃烧 热化学法 化学法
气化 热解 直接液化 间接液化 直接液化
生物转化
水解发酵 沼气技术
固体燃料
热量/电力 生物质燃气 木炭/生物油
液化油 甲醇、醚 生物柴油
乙醇 甲烷
转化状态
➢ 固体燃料转化 ➢ 液体燃料转化
生物质成型
生物质与煤混烧 生物质乙醇 生物质裂解制液体燃料 酯交换制生物柴油
2.3 生物质热解油 (Bio-oil)
生物质原料(通常需经过干燥和粉碎)在隔绝氧气或有少量氧气的条件下， 通过高加热速率、短停留时间在适当的裂解温度下，使生物质裂解为焦炭和 气体，气体分离出灰分后再经过冷凝可以收集到生物油的过程。
第3代生物乙醇：通过对藻类（如海藻或者淡水藻类)进行养殖，收获之后晒干，然后通 过酵母菌发酵生产乙醇。 第4代生物乙醇：通过对藻类进行改造而生产乙醇。例如，对蓝藻进行改造，使其通过 光合作用吸收CO2，直接生产乙醇以及副产品和氧气。
化学催化法
机理：纤维素首先在酸性催化剂水解得到葡萄糖，再在催化剂金属活性中与酸 活性中心(质子酸/Lewis酸)的调配控制下，葡萄糖发生Retro-aldol缩合和氢化作用， 选择性的切断C-C，C-O键反应生成乙二醇；最后，酸活性中心作用下发生加氢脱氧 作用生成乙醇。
生物基材料与化学品
—生物液体燃料
目录
1. 生物质与生物质能 2. 生物质液体燃料
➢ 生物质乙醇 ➢ 生物质热解油 ➢ 生物柴油
1. 生物质与生物质能
1.1 定义
生物质：一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质。 包括所有的动物、植物、微生物及其排泄与代谢物等。 生物质能：太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以 生物质为载体的能量。是唯一一种可再生的碳源，这些能量是人类 发展所需能源的源泉和基础。 生物质能优点：可再生、低污染、低温室效应、分布广、储量大。
发酵法
2.2 生物乙醇 (Bioethanol)
定义 糖基生物质通过生物发酵方式获得的乙醇，可 以制成乙醇汽油、乙醇柴油、乙醇润滑油等工 业燃料。 原料 含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马 铃薯；纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。
原理
EMP途径
ED途径
酸、碱水解再经酵母发酵生成法
生 产 工 艺
酶水解方式
直接发酵法(DF) 间接发酵法(BHF)
同时糖化发酵法(BSF)等
第2代燃料乙醇生产技术
➢ 以木质纤维素质为原料。 ➢ 与第1代技术相比，第2代燃料乙醇技术
首先要进行预处理，即脱去木质素，增 加原料的疏松性以增加各种酶与纤维素 的接触，提高酶效率。
酯交换制生物柴油反应原理
酯交换反应流程示意图
使用性能
动力性：热值低，但燃烧完全。 经济性：废气排放，CH排放下降90%，CO排放下降90%，PM排放 下降80%。 安全性：无毒、闪点高、生物降解率是矿物油的2倍。 润滑性：1%掺烧，润滑性能提高30%。
THANKS
生物油产率：40-70 %
500-600 oC，停留时间极短 <1s
2.4 生物柴油 (Biodiesel)
定义 指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、 废餐饮油等为原料油，通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料，这种燃料可 供内燃机使用。 制备方法 稀释法：利用石化柴油来稀释植物油；微乳化法：利用乳化剂降低植物油黏 度；热解法：高温将高分子变成简单分子； 酯交换法：是利用甲醇/乙醇将植物油中的甘油三酸酯中的甘油取代下来，形 成长链的脂肪酸甲酯/乙脂，从而降低碳链的长度； 生物技术法：利用脂肪酶将长链的高分子降解成短链的碳氢化合物。
EMP：糖酵解途径，用酵母使糖变为乙醇的工程称 为生醇发酵。酵母等能使丙酮酸脱羧成乙醛，乙醛 在催化下被NADH还原成乙醇。 ED：乙醇脱氢酶是少数缺乏完整EMP的微生物具有 的一种替代途径，关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡 萄糖酸 (KDPG)的裂解。
第1代燃料乙醇生产技术
以糖质和淀粉质作物为原料生产乙 醇，其工艺流程主要分为五个阶段，即 液化、糖化、发酵、蒸馏、脱水。
➢ 气体燃料转化
生物质制沼气Байду номын сангаас生物质制合成气 FT合成 汽油、柴油
2. 生生物物质质液体燃燃料料
2.1 定义
生物质燃料：包括植物材料和动物废料等有机物质在内的燃料，是人 类使用的最古老燃料的新名称。 生物质能资源：包括农作物秸秆和农业加工剩余物、薪材及林业加工 剩余物、禽畜粪便、工业有机废水和废渣、城市生活垃圾和能源植物， 它可转换为多种终端能源如电力、气体燃料、固体燃料和液体燃料， 其中受到最多关注的是生物质液体燃料。 包括生物质乙醇、生物质热解油、生物柴油。
转化方式
1.2 生物质能主要利用技术
物理转化
生 物 化学转化 质
直接燃烧 热化学法 化学法
气化 热解 直接液化 间接液化 直接液化
生物转化
水解发酵 沼气技术
固体燃料
热量/电力 生物质燃气 木炭/生物油
液化油 甲醇、醚 生物柴油
乙醇 甲烷
转化状态
➢ 固体燃料转化 ➢ 液体燃料转化
生物质成型
生物质与煤混烧 生物质乙醇 生物质裂解制液体燃料 酯交换制生物柴油