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【摘要】开发利用可再生资源走可持续性发展道路已引起了人们的高度重视,近年来生物质在亚临界水中的液化反应越来越多的得到国内外科研人员的关注,以求得到石油的替代品——生物油。
【关键词】生物质;亚临界水;液化;生物油
1.前言
1.1 能源危机
目前使用的能源大部分是化石能源,尤其在中国大量消耗以煤为主的化石能源给生态环境造成了严重的破坏。随着化石能源资源的日益枯竭,寻找新的替代能源已成为21世纪最为紧迫的任务[1]。
1.2 生物质资源的利用现状
生物质资源分布广,储量大,地球上每年生长的生物质总量约1400亿～1800亿吨,相当于目前世界总能耗的10倍。生物质自身是碳、氢的载体,由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,其中碳、氢元素的重量组分为56%,相当于每千克生物质可产0.672千克的生物油,占生物质总能量的60%以上。无论从能源角度还是环境角度,发展生物质制氢技术都具有积极和重要的意义。
2 亚临界水
水的临界温度是374.3℃, 临界压力是22.05MPa,在此温度和压力之仍低于临界点的高温高压状态也称为亚临界状态,具有许多独特的理化性质。有机可燃物在这种水里便可直接与O2或空气进行燃烧反应,生成水、CO2和一些其他小分子,并且产生耀眼的火焰[2]。在氧化过程中释放出大量热量,反应一旦开始便可以自己维持,无需外界能量。
3 生物质
生物质主要是由纤维素、半纤维素和木质素3种主要组成物以及一些可溶于极性或非极性溶剂的提取物组成的。当加热生物质时,在温度达到200℃之前,其细胞结构已经发生变化。随着温度的升高,生物质中的3种主要组成物以不同的速度进行分解。半纤维素首先在200℃以下开始初步软化,然后在200℃~ 260℃之间发生分解,产生挥发性产物;纤维素在200℃~240℃之间开始软化,然后在240℃~350℃之问发生分解,大部分也是生成挥发性产物;木质素的分解温度最宽,在200℃以下的温度开始软化,但分解主要发.生在280℃~500℃,大部分分解为炭。
4 生物质液化燃油
4.1 生物质液化燃油的物性特点
未经品位升级处理的生物质液化燃油一般称为生物原油。常温下生物质液化燃油呈红褐色,具有良好的流动性,储运、商业营销同石油燃料一样方便。生物质液化燃油的热值一般在18～21MJ/l,闪点60～100℃,不含硫,N含量低于重油,大约为0.01～0.3%,比重为1.15～1.25,pH为2.8～3.8(平均为3.2)。
4.2 生物质液化燃油是最有希望的石油替代品
生物原油可直接用作各种工业燃油锅炉、透平的燃料,也可通过对现有内燃机供油系统进行简单改装,直接作为各种内燃机、引擎的燃料,并且不含硫,不会造成酸雨,其它排放物均在可接受的范围内。另外,它还是用途广泛的化工原料,如何用生物原油为原料生产高质量的粘合剂;也可用它来生产运载工具用柴油、汽油的降排放添加剂。
对生物原油进行催化和品位升级处理,可获得高质量的汽油或柴油。生物原油经这种处理后所得到的产物分别称为生物汽油和柴油,可同石化汽油和柴油一样直接用于汽车、拖拉机和各种内燃机和动力机械,是物美价廉的石化柴油、汽油的替代品。
5 资源潜力及商业开发前景
5.1 资源潜力
生物质能是地球上最普遍的一种洁净而又可再生的能源,其原料资源量大而广,可开发潜力巨大。全世纪每年由光合作用而生成的可利用干生物质(Dried Biomass)约为1700多亿吨,而目前将其作为能源来利用的仅为13亿吨,约占其总产量的0.76%,(不足1%)。然而,这不足1%的生物质能却解决了全世界能源消费的15%,是世界上大约15亿人赖以生存的生活用能的主要来源,目前发挥的能源作用排第四位,仅次于石油、煤和天然气。
5.2 商业开发前景
生物质液化技术在理论上是切实可行的,有着广阔的应用前景。特别是在常规能源日渐减少、环境问题日益严重的今天,作为低硫、无污染的能源替代物,生物质液化具有广泛的社会效益,极具开发价值。我国的生物质资源非常丰富,但生物质转化利用技术还刚起步,水平十分落后,大量生物质在收获季节被白白烧掉,既污染环境,又造成浪费。因此,政府应对从事生物质能利用研究的单位和企业予以支持和优惠,以尽快开展此方面的研究工作,开发出适合我国国情的技术和产品。
因此,对生物质液化反应中的催化剂进行研究具有广泛的商业开发前景。
参考文献
[1]Wu Chengkang, Xu Jianzhong, JinHongguang. The Strategic Development of Energy Science[J]. World Science Technology Research and Development, 2000 , 22 (4) : 1-6
[2]李吉,刘维霞. 燃煤电厂SO2的控制技術[J].环境科学与技术,1996,19(3):41-43
【关键词】生物质;亚临界水;液化;生物油
1.前言
1.1 能源危机
目前使用的能源大部分是化石能源,尤其在中国大量消耗以煤为主的化石能源给生态环境造成了严重的破坏。随着化石能源资源的日益枯竭,寻找新的替代能源已成为21世纪最为紧迫的任务[1]。
1.2 生物质资源的利用现状
生物质资源分布广,储量大,地球上每年生长的生物质总量约1400亿～1800亿吨,相当于目前世界总能耗的10倍。生物质自身是碳、氢的载体,由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,其中碳、氢元素的重量组分为56%,相当于每千克生物质可产0.672千克的生物油,占生物质总能量的60%以上。无论从能源角度还是环境角度,发展生物质制氢技术都具有积极和重要的意义。
2 亚临界水
水的临界温度是374.3℃, 临界压力是22.05MPa,在此温度和压力之仍低于临界点的高温高压状态也称为亚临界状态,具有许多独特的理化性质。有机可燃物在这种水里便可直接与O2或空气进行燃烧反应,生成水、CO2和一些其他小分子,并且产生耀眼的火焰[2]。在氧化过程中释放出大量热量,反应一旦开始便可以自己维持,无需外界能量。
3 生物质
生物质主要是由纤维素、半纤维素和木质素3种主要组成物以及一些可溶于极性或非极性溶剂的提取物组成的。当加热生物质时,在温度达到200℃之前,其细胞结构已经发生变化。随着温度的升高,生物质中的3种主要组成物以不同的速度进行分解。半纤维素首先在200℃以下开始初步软化,然后在200℃~ 260℃之间发生分解,产生挥发性产物;纤维素在200℃~240℃之间开始软化,然后在240℃~350℃之问发生分解,大部分也是生成挥发性产物;木质素的分解温度最宽,在200℃以下的温度开始软化,但分解主要发.生在280℃~500℃,大部分分解为炭。
4 生物质液化燃油
4.1 生物质液化燃油的物性特点
未经品位升级处理的生物质液化燃油一般称为生物原油。常温下生物质液化燃油呈红褐色,具有良好的流动性,储运、商业营销同石油燃料一样方便。生物质液化燃油的热值一般在18～21MJ/l,闪点60～100℃,不含硫,N含量低于重油,大约为0.01～0.3%,比重为1.15～1.25,pH为2.8～3.8(平均为3.2)。
4.2 生物质液化燃油是最有希望的石油替代品
生物原油可直接用作各种工业燃油锅炉、透平的燃料,也可通过对现有内燃机供油系统进行简单改装,直接作为各种内燃机、引擎的燃料,并且不含硫,不会造成酸雨,其它排放物均在可接受的范围内。另外,它还是用途广泛的化工原料,如何用生物原油为原料生产高质量的粘合剂;也可用它来生产运载工具用柴油、汽油的降排放添加剂。
对生物原油进行催化和品位升级处理,可获得高质量的汽油或柴油。生物原油经这种处理后所得到的产物分别称为生物汽油和柴油,可同石化汽油和柴油一样直接用于汽车、拖拉机和各种内燃机和动力机械,是物美价廉的石化柴油、汽油的替代品。
5 资源潜力及商业开发前景
5.1 资源潜力
生物质能是地球上最普遍的一种洁净而又可再生的能源,其原料资源量大而广,可开发潜力巨大。全世纪每年由光合作用而生成的可利用干生物质(Dried Biomass)约为1700多亿吨,而目前将其作为能源来利用的仅为13亿吨,约占其总产量的0.76%,(不足1%)。然而,这不足1%的生物质能却解决了全世界能源消费的15%,是世界上大约15亿人赖以生存的生活用能的主要来源,目前发挥的能源作用排第四位,仅次于石油、煤和天然气。
5.2 商业开发前景
生物质液化技术在理论上是切实可行的,有着广阔的应用前景。特别是在常规能源日渐减少、环境问题日益严重的今天,作为低硫、无污染的能源替代物,生物质液化具有广泛的社会效益,极具开发价值。我国的生物质资源非常丰富,但生物质转化利用技术还刚起步,水平十分落后,大量生物质在收获季节被白白烧掉,既污染环境,又造成浪费。因此,政府应对从事生物质能利用研究的单位和企业予以支持和优惠,以尽快开展此方面的研究工作,开发出适合我国国情的技术和产品。
因此,对生物质液化反应中的催化剂进行研究具有广泛的商业开发前景。
参考文献
[1]Wu Chengkang, Xu Jianzhong, JinHongguang. The Strategic Development of Energy Science[J]. World Science Technology Research and Development, 2000 , 22 (4) : 1-6
[2]李吉,刘维霞. 燃煤电厂SO2的控制技術[J].环境科学与技术,1996,19(3):41-43