[工学]骆云南会议_木质纤维素类生物质制取车用动力燃料.ppt

2009 生物质资源与生物质能发展研讨会 骆仲泱 教授 浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室 2009.10.22,云南昆明 报告提纲 研究背景 生物燃料技术概述 第一代生物燃料 第二代生物燃料 藻类 木质纤维素类生物质制取车用动力燃料 直接液化路线 热裂解制油技术 生物油的改性提质技术 间接液化路线 生物质气化技术 合成气制取液体燃料 报告总结 生物质能在全球能源供应中的历史地位 我国秸秆利用现状 人工种植能源作物 木质纤维素类生物质资源 宿迁秸秆直燃发电示范项目 宿迁秸秆直燃发电示范项目（运行阶段） 汽车文明 车用燃料 世界范围内车用燃料99%来源于汽油和柴油等石油制品 生物柴油，燃料乙醇等清洁燃料在燃料消耗总量总量中比例极少 车用石化燃料带来的环境问题 NOx, SO2等污染物的大量排放，带来了酸雨，光化学烟雾等环境问题，破坏生存环境，危害人类健康 温室气体的大量排放，加剧了全球变暖的趋势 全球车用动力燃料消耗 常规预测（无重大技术变革）：2030 年全球车用的能源消费和温室气体排放将分别比2005年增加9.44亿吨油当量和24亿吨CO2 2030年车用燃料石油需求250亿桶，占世界石油总需求的57% 车用燃料温室气体排放量占全球温室气体排放总量的19% 全球主要国家石油供求现状 以中国为代表的发展中国家经济的发展带动了汽车需求的进一步激增 车用石化燃料的大量消耗加剧了本已严重的石油供需矛盾 据预测不可再生的石油资源50年之内将开采殆尽 汽车带来的“能源危机” 谁来喂饱“饥饿”的汽车？ 车用替代燃料发展概况 第一代生物燃料 第一代生物燃料以大豆，玉米，甘蔗，油菜等粮食作物为原料 主要应用：玉米乙醇（美国）、生物柴油（欧洲）、甘蔗乙醇（巴西） 第一代生物燃料劣势—以玉米乙醇为例 美国是最大的玉米乙醇生产国，06年产量48.6亿加仑，但是近年来玉米乙醇发展陷入困境 能量投入产出比低：1：1.3 温室气体减排有限：仅比汽油减排22% 以大量消耗玉米等粮食作物为代价，加剧粮食危机，推高粮食价格：装满一辆SUV汽车油箱的玉米乙醇所需要的玉米刚好是一个人一年的口粮 第二代生物燃料 以农林废弃物等木质纤维素类生物质为原料 资源丰富，来源广泛，不与粮争地，有更好的可持续性 更高的能量投入产出比，更良好的生态效应：有望减少最高达96%的温室气体排放 技术突破，降低成本以推动商业化推广 第二代生物燃料技术 生化转化技术：发酵制燃料乙醇；厌氧发酵有机物制氢等 热化学转化技术：热裂解制生物油；生物质气化合成等 热化学转化技术优点：原料利用全面；可持续大规模生产；利用现有合成气化工设施 藻类—第三代生物燃料？ 虽然藻类生物质是“2G”还是“3G”的定义上略有争议，但是普遍认为：藻类是制取的生物燃料的理想来源，其具有如下优势： 光合作用效率更高，生长周期短，生物产量高 在淡水，海水甚至污染水域生长，不与农业争地 能利用水体中的有机物，在制造生物燃料的同时解决水体富营养化等环境难题，变废为宝综合利用 浙江大学生物质高品位应用研究路线 生物质直接液化装置试验台 生物油的主要应用 锅炉中直接燃烧 与煤混烧 乳化代替柴油 精制车用/动力燃料 含氧高是生物油稳定性差的主要原因 生物油的含水率很高，使生物油热值降低加速生物油变质 生物油的粘度在不同的制备方法下差别很大 ，流动性较差 生物油的pH值较低，这是因为生物油中含有10%左右的有机羧酸和其他酸性化合物 生物油中含有的固体颗粒会引起发动机和阀门的磨损、反冲启动等问题 生物油品位提升研究 基于组分分离的生物质提质改性研究 生物油超临界催化反应提质 生物油乳化研究 生物油改性精制路线 生物油分子蒸馏各馏分GC-MS分析 生物油的加氢 乙醇-生物油超临界提质体系 生物质气化合成液体燃料 定向气化装置图 合成气制取乙醇 空速的影响 实验结果比较 催化剂100 h稳定性实验 集成验证方案 报告总结 在能源与环境问题日益突出的背景下，发展木质纤维素类生物质制取车用液体燃料技术，是有效解决石油短缺问题和减缓环境恶化速度的重要路线。 热裂解制取得生物油的高含氧量，高颗粒物含量以及酸性等限制了生物油的高品位利用。生物油经过乳化，超临界催化提质，分子蒸馏改性提质等改性提质处理后显示出的近汽柴油性质，是用于车用动力燃料的保证。 针对生物质基合成气富含二氧化碳的特点，开展生物质定向气化研究，可以更高效利用地将合成气转化为醇，醚等车用动力液体燃料。 谢　　谢请提宝贵意见 0.13 0.24 0.14 0.12 固体不溶物/wt% 2.4 2.2