生物质炼油

生物质炼油王绍博曾德满目前能源使用情况化石燃料提供了世界能量总量（112亿吨石油当量）的3／4。提示：煤、石油以及与石油有关的天然气（高烃天然气）等含碳能源是地质时代生物遗体演变而成的，因此被称为化石燃料。人均年消耗能源量是6升石油／天（根据2002年世界人口62亿）。各地区数据：北美：世界平均水平的5倍（30升石油／人·天）。欧洲及前苏联地区：北美地区的一半（15升石油／人·天）。世界其它地区：世界平均水平的1／5（1.2升石油／人·天）。世界能耗在过去150年增加了20多倍世界一次能源或主要能源(PrimaryEnergy)的使用量及来源分布2005年一次能源EJ石油天然气煤核能水力发电生物质及其他世界51434％21％26％6％2％11%美国10640％24％25％8％1%3%中国8018％2％62％1％2%15%世界一次能源或主要能源(PrimaryEnergy)的使用量及来源分布当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主石油时代的终结？原油的储量：全球已知的可开采储量是1.01万亿桶。随着勘探规模的扩大和采油技术的提高，可开采储量可达2万亿桶。按照目前全球的原油消耗速度（约300亿桶／年），理论上，原油将在35－70年时间内耗尽。新技术一般要经过约25年时间才能被广泛应用。必须马上推出新的石油替代品。所剩的时间将远远短于石油耗尽的理论时间。目前的原油消耗速度在不断增加，尤其在中国、印度等新兴经济体。供求关系的紧张会在全球范围内产生严重的经济危机和社会冲突。石器时代的结束并不是因为缺少石头；石油时代的结束也不会是因为缺少石油。谢赫·亚马尼——沙特阿伯前石油部长、欧佩克的缔造者之一，1973生物能的特征可再生——前提：及时填补利用掉的部分。可储存、可替代——可替代已有的石油、煤炭动力系统。巨大的储存量——森林树木年生长量相当于全世界一次性能源消耗量的7－8倍。世界上目前生物质能的转换利用技术大致可分为4类：一是直接燃烧，但效率只有15％～20％；二是热化学转化工艺(包括热解和气化)；三是生物化学工艺，有机物通过微生物发酵方法制取液体燃料或气体燃料；四是物理化学加工，将油脂和石油类似物含量高的植物，直接利用或转化为生物柴油。生物质能的转换利用形式生物质炼油生物乙醇玉米、谷物等糖类或淀粉类粮食作物（造价高，和粮食增地等）废树木、农作物秸秆等纤维素类原料生物柴油动植物油工业废油脂地沟油“四不争”原则：不与人争粮，不与粮争地，不与畜争料，不与农争利”生物乙醇厂流程玉米仁α-淀粉酶蒸汽α-淀粉酶葡糖糖化酶湿磨生料浆喷射蒸煮器液化发酵蒸发干燥离心过滤蒸馏脱水洗涤新鲜水冷凝液糖浆酵母蒸汽乙醇干酒糟生物柴油厂流程菜籽油/棉籽油甲醇脂肪酸甲酯甘油生物柴油溶剂润滑剂医药甘油酯交换精制加工精制加工国内外生物炼油厂的设想总流程根据不同原料设想的生物炼油厂流程总流程UsesFuels:EthanolRenewableDieselPower:ElectricityHeatProducts:Plastics,Resins,FoamsPhenolicresinsSolvents,cleaningfluidsChemicalintermediatesAdhesivesFattyacidsCarbonblackPaints,coatingsDyes,Pigments,andInkDetergentsHydraulic&LubricatingFluidsPlantandanimaloilsFeedstocksConversionProcessesTreesGrassesAgriculturalCropsAgriculturalResiduesAnimalWastesMunicipalSolidWasteAcid/EnzymatichydrolysisFermentationBioconversionChemicalConversionGasificationorPyrolysisco-firing处于“婴儿”时期三步概念不同生物质原料的组成、性质不同，生物质炼油厂的技术路线、产品结构也各有特色美国嘉吉公司生物炼油厂设想原料加工精炼合成产品玉米秸杆蛋白质淀粉纤维油木质素糖食物药物甘油脂肪酸乙醇琥珀酸3-羟基丙酸乳酸山梨糖醇多元醇石蜡9-葵烯酸生物柴油燃料四氢呋喃1,4-丁二醇丙烯酸1,3-丙二酸聚乳酸异山梨酯聚氨酯橡胶乙二醇替代物能量淀粉加工厂玉米加工厂美国嘉吉公司设想的生物炼油厂的特点美国嘉吉公司设想的生物炼油厂的特点：将淀粉转化为糖，然后生产各种化工产品主要成份为淀粉的农作物均适用，如玉米、大豆、木薯等中国石化石油化工科学研究院生物质炼油厂的设想菜籽油/棉籽油甲醇脂肪酸甲酯甘油生物柴油溶剂润滑剂高碳醇表面活性剂医药甘油1,3-丙二醇等酯交换精制加工化学加工精制加工化学加工以动、植物油脂为原料的生物柴油炼油厂PureVisionTechnology公司生物炼油厂设想葡萄糖农业残渣/能源作物废弃树木废纸/城市垃圾造纸厂废弃物/工业垃圾乙醇生物质破碎生物质分离发酵蒸馏酶水解发酵蒸馏半纤维素木糖氢电糠醛其它化学品甲醇能量蒸汽发电木质素黏合剂其它化学品纤维素人造纤维纸浆和纸建筑用品山梨醇乳酸其它化学品聚乳酸以废弃生物质为原料的生物炼油厂以农林生物质为原料采用气化工艺的生物炼油厂设想采用树木及其废料、稻草等纤维为原料采用气化工艺转化为合成气（CO和H2），再采用早已工业化的F-T工艺合成燃料与化工产品树木稻草废弃林木气化F-T合成燃料化工产品CO+H2以农林生物质为原料采用高温裂解工艺的生物炼油厂设想采用树木及其废料、稻草等纤维为原料采用高温裂解工艺，生成液体产品作为原料，再加工精制以生产燃料和化工产品树木稻草废弃林木高温裂解加工精制燃料化工产品液体产品生物炼油厂的产品车用燃料乙醇汽油:E10、E15、E85生物柴油:B-2、B-5、B-10、B-20、B-100化工产品美国NREL和PNNL研究表明可生产300种化工产品30种最具发展潜力12种最具市场前景淀粉糖食物药物乙醇琥珀酸3-羟基丙酸乳酸山梨糖醇燃料四氢呋喃1,4-丁二醇丙烯酸1,3-丙二酸聚乳酸异山梨酯能量葡萄糖乙醇发酵蒸馏山梨醇聚乳酸乳酸其它化学品乙醇的化工利用石油汽油乙醇燃料乙醇乙烯乙醇汽油丙醛乙苯环氧乙烷其它化学品乙苯乙二醇其它化学品脱水精制直接合成合成脂肪酸甲酯的化工利用脂肪酸甲酯异丙基酯高级脂肪醇乙氧化脂肪酸酯蔗糖聚酯多羟基烷基酸合成酯α-磺酸脂肪酸甲酯链烷醇酰胺异丙醇菌环氧乙烷SO3/NaOHHN(CH2CH2OH)2H2/CuCr2O4蔗糖三羟甲基丙烷甘油的化工利用碳酸甘油甘油发酵发酵TEMPO催化氧化催化氧化选择酯化多支链聚合物Sonora(杜邦)丙烯酸新型聚酯、尼龙涂料聚合物溶剂化妆品聚缩水甘油树枝状聚合物醇缩水甘油碳酸甘油醚和酯催化剂聚乳酸类似物聚乳酸类似物多支链聚合物HOOHHOOHOROHOCOOHHOCCOOHHOOCCOOHORHOCHO二酯典型的甘油衍生物生物炼油厂科研新动向采用高新技术超临界液体抽提与分馏耦合，从稻草表面抽提植物中药，用于生产化学药品、营养品等微波加热汽化扩大生物质原料从松树生物质（β-Pinene)，经聚合、加氢生产透明、耐热塑料开发新产品膨胀淀粉(比表面面积有1m2/g增大到108m2/g)开发生物炼油厂的意义利用可再生的农林生物质资源发展生物炼油厂，对我国具有重要意义近中期大力发展推广乙醇汽油和生物柴油代替一小部分石油产品，可以缓和石油进口的大量增长；乙醇汽油和生物柴油都是清洁燃料，可以大大降低汽车尾气排放引起的城市空气污染；植物生长过程中将吸收大量的CO2，其中较小的部分作为运输燃料来燃烧，排放的CO2比石油燃料少，可以减少CO2引起的温室效应；可再生资源生产的生物塑料和纤维，具有生物降解性，不会引起白色污染，而生物纤维还不易皱，质量更好；可再生资源还可生产大量有机化工产品，如丙烯酸、甘油、多元醇等；可再生资源还可生产许多高附加值、可生物降解的精细化工产品，如表面活性剂、溶剂、润滑剂等；开发生物炼油厂，发展新兴产业，有利于增加就业机会，农民、林业工人增收，下岗工人就业；从长远发展战略来看，这将是我国启动循环经济、起步迈上生物质经济的开始，是贯彻我国以人为本、全面实行可持续发展的科学发展观的一条途径。结束语长远来看，石油终将枯竭利用取之不尽、用之不竭的农林生物质资源逐步兴起石油碳氢化合物生产的化石燃料，终将被碳水化合物生产的生物质燃料逐渐部分替代“碳氢化合物”的时代即将结束，让我们迎接“碳水化合物”新时代的到来！谢谢大家！