生物质炼油主题知识讲座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、生物质炼油王绍博 曾德满第1页当前能源使用情况当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）34。提醒：煤、石油以及与石油相关天然气（高烃天然气）等含碳能源是地质时代生物遗体演变而成，所以被称为化石燃料。人均年消耗能源量是6升石油天（依据世界人口62亿）。各地域数据：北美：世界平均水平5倍（30升石油人天）。欧洲及前苏联地域：北美地域二分之一（15升石油人天）。世界其它地域：世界平均水平15（1.2升石油人天）。第2页 世界能耗在过去世界能耗在过去150150年增加了年增加了2020多倍多倍第3页世界一次能源或主要能源世界一次能源或主要能源(Primary Energy)(P

2、rimary Energy)使用量及起源分布使用量及起源分布一次能源 EJ石油天然气煤核能水力发电生物质及其它世界5143421266211%美国1064040242581%3%中国80182626212%15%第4页世界一次能源或主要能源(Primary Energy)使用量及起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第5页石油时代终止？原油储量：全球已知可开采储量是1.01万亿桶。伴随勘探规模扩大和采油技术提升，可开采储量可达2万亿桶。按照当前全球原油消耗速度（约300亿桶年），理论上，原油将在3570年时间内耗尽。新技术普

3、通要经过约25年时间才能被广泛应用。必须马上推出新石油替换品。所剩时间将远远短于石油耗尽理论时间。当前原油消耗速度在不停增加，尤其在中国、印度等新兴经济体。供求关系担心会在全球范围内产生严重经济危机和社会冲突。第6页石器时代结束并不是因为缺乏石头；石油时代结束也不会是因为缺乏石油。谢赫亚马尼沙特阿伯前石油部长、欧佩克缔造者之一，1973第7页生物能特征可再生前提：及时填补利用掉部分。可储存、可替换可替换已经有石油、煤炭动力系统。巨大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78倍。第8页世界上当前生物质能转换利用技术大致可分为4类：一是直接燃烧，但效率只有1520；二是热化学转化工艺(

4、包含热解和气化)；三是生物化学工艺，有机物经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植物，直接利用或转化为生物柴油。第9页生物质能转换利用形式第10页生物质炼油生物乙醇生物乙醇l玉米、谷物等糖类或淀粉类粮食作物玉米、谷物等糖类或淀粉类粮食作物 （造价高，和粮食增地等）（造价高，和粮食增地等）l废树木、农作物秸秆等纤维素类原料废树木、农作物秸秆等纤维素类原料生物柴油生物柴油l动植物油动植物油l工业废油脂工业废油脂l地沟油地沟油“四不争”标准：不与人争粮，不与粮争地，不与畜争料，不与农争利”第11页生物乙醇厂流程生物乙醇厂流程 玉米仁玉米仁 -淀粉酶淀粉酶

5、 蒸汽蒸汽 -淀粉酶淀粉酶 葡糖糖化酶葡糖糖化酶湿湿 磨磨生料浆生料浆喷射蒸煮器喷射蒸煮器液液 化化发发 酵酵蒸蒸 发发干干 燥燥离心过滤离心过滤蒸馏蒸馏脱水脱水洗涤洗涤新鲜水新鲜水冷凝液冷凝液糖浆糖浆酵母酵母蒸汽蒸汽乙醇乙醇干酒糟干酒糟第12页生物柴油厂流程生物柴油厂流程菜籽油菜籽油/棉籽油棉籽油甲甲 醇醇脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯甘甘 油油生物柴油生物柴油溶剂溶剂 润滑剂润滑剂医药甘油医药甘油酯交换酯交换精制加工精制加工精制加工精制加工第13页国内外生物炼油厂构想国内外生物炼油厂构想l 总流程总流程l 依据不一样原料构想生物炼油厂流程依据不一样原料构想生物炼油厂流程第14页总 流 程UsesFu

6、els:Ethanol Renewable DieselPower:Electricity HeatProducts:Plastics,Resins,Foams Phenolic resins Solvents,cleaning fluids Chemical intermediates Adhesives Fatty acids Carbon black Paints,coatings Dyes,Pigments,and Ink Detergents Hydraulic&Lubricating Fluids Plant and animal oilsFeedstocksConversion

7、ProcessesTreesGrassesAgricultural CropsAgricultural ResiduesAnimal WastesMunicipal Solid WasteAcid/Enzymatic hydrolysisFermentationBioconversionChemical ConversionGasification or Pyrolysis co-firingl 处于处于“婴儿婴儿”时期时期l 三步三步概念概念第15页不一样生物质原料组成、性质不一样生物质原料组成、性质不一样，生物质炼油厂技术路不一样，生物质炼油厂技术路线、产品结构也各有特色线、产品结构也各有

8、特色第16页美国嘉吉企业生物炼油厂构想美国嘉吉企业生物炼油厂构想原料原料 加工加工 精炼精炼 合成合成 产品产品玉米玉米秸杆秸杆蛋白质蛋白质淀淀 粉粉纤纤 维维油油木质素木质素糖糖食物药品食物药品甘油甘油脂肪酸脂肪酸乙乙 醇醇琥琥 珀珀 酸酸3-羟基丙酸羟基丙酸乳乳 酸酸山梨糖醇山梨糖醇多元醇多元醇石蜡石蜡9-葵烯酸葵烯酸生物柴油生物柴油燃燃 料料四氢呋喃四氢呋喃1,4-丁二醇丁二醇丙烯酸丙烯酸1,3-丙二酸丙二酸聚乳酸聚乳酸异山梨酯异山梨酯聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶乙二醇替换物乙二醇替换物能能 量量淀粉加工厂淀粉加工厂玉米加工厂玉米加工厂第17页美国嘉吉企业构想生物炼油厂特点美国嘉吉企业构想生物炼

9、油厂特点l 美国嘉吉企业构想生物炼油厂特点：美国嘉吉企业构想生物炼油厂特点：将将淀粉淀粉转化为转化为糖糖，然后生产各种化工产品，然后生产各种化工产品 主要成份为主要成份为淀粉淀粉农作物均适用，如农作物均适用，如玉米、玉米、大豆、木薯大豆、木薯等等第18页中国石化石油化工科学研究院生物质炼油厂构想中国石化石油化工科学研究院生物质炼油厂构想菜籽油菜籽油/棉籽油棉籽油甲甲 醇醇脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯甘甘 油油生物柴油生物柴油溶剂溶剂 润滑剂润滑剂高高 碳碳 醇醇 表面活性剂表面活性剂医药甘油医药甘油1,3-丙二醇等丙二醇等酯交换酯交换精制加工精制加工化学加工化学加工精制加工精制加工化学加工化学加工l

10、以动、植物以动、植物油脂油脂为原料生物柴油炼油厂为原料生物柴油炼油厂第19页Pure Vision Technology 企业生物炼油厂构想企业生物炼油厂构想葡萄糖葡萄糖农业残渣农业残渣/能源作物能源作物废弃树木废弃树木废纸废纸/城市垃圾城市垃圾造纸厂废弃物造纸厂废弃物/工业垃工业垃圾圾乙醇乙醇生物质生物质破破 碎碎生物质生物质分分 离离发发 酵酵蒸蒸 馏馏酶水解酶水解发发 酵酵蒸蒸 馏馏半纤维素半纤维素木糖木糖氢氢电电糠醛糠醛其它化学品其它化学品甲醇甲醇能量能量蒸汽发电蒸汽发电木质素木质素 黏合剂黏合剂其它化学品其它化学品纤维素纤维素人造纤维人造纤维纸浆和纸纸浆和纸建筑用具建筑用具山梨醇山梨

11、醇乳酸乳酸其它化学品其它化学品聚乳酸聚乳酸l 以以废弃生物质废弃生物质为原料生物炼油厂为原料生物炼油厂第20页以农林生物质为原料采取气化工艺生物炼油厂构想以农林生物质为原料采取气化工艺生物炼油厂构想l 采取树木及其废料、稻草等纤维为原料采取树木及其废料、稻草等纤维为原料 采取采取气化气化工艺转化为工艺转化为合成气合成气（COCO和和H H2 2），再采），再采 用早已工业化用早已工业化F-TF-T工艺合成燃料与化工产品工艺合成燃料与化工产品树树 木木稻稻 草草废弃林木废弃林木气气 化化F-TF-T合成合成燃燃 料料化工产品化工产品CO+H2第21页以农林生物质为原料采取高温裂解工艺生物炼油厂构

12、想以农林生物质为原料采取高温裂解工艺生物炼油厂构想l 采取树木及其废料、稻草等纤维为原料采取树木及其废料、稻草等纤维为原料 采取采取高温裂解高温裂解工艺，生成工艺，生成液体产品液体产品作为原料，作为原料，再加工精制以生产燃料和化工产品再加工精制以生产燃料和化工产品树树 木木稻稻 草草废弃林木废弃林木高温裂解高温裂解加工精制加工精制燃燃 料料化工产品化工产品液体产品液体产品第22页生物炼油厂产品生物炼油厂产品l 车用燃料车用燃料 乙醇汽油乙醇汽油:E10 E10、E15E15、E85E85 生物柴油生物柴油:B-2 B-2、B-5B-5、B-10B-10、B-20B-20、B-100B-100l

13、 化工产品化工产品 美国美国NRELNREL和和PNNLPNNL研究研究表明表明 可生产可生产300300种化工产品种化工产品 3030种最具发展潜力种最具发展潜力 1212种最具市场前景种最具市场前景第23页淀淀 粉粉糖糖食物药品食物药品乙乙 醇醇琥琥 珀珀 酸酸3-羟基丙酸羟基丙酸乳乳 酸酸山梨糖醇山梨糖醇燃燃 料料四氢呋喃四氢呋喃1,4-丁二醇丁二醇丙烯酸丙烯酸1,3-丙二酸丙二酸聚乳酸聚乳酸异山梨酯异山梨酯能能 量量第24页葡萄糖葡萄糖乙乙 醇醇发发 酵酵 蒸蒸 馏馏山山 梨梨 醇醇聚乳酸聚乳酸 乳乳 酸酸 其它化学品其它化学品第25页乙醇化工利用乙醇化工利用石油汽油石油汽油乙乙 醇醇

14、燃料乙醇燃料乙醇乙乙 烯烯乙醇汽油乙醇汽油丙丙 醛醛乙乙 苯苯环氧乙烷环氧乙烷其它化学品其它化学品乙乙 苯苯乙二醇乙二醇其它化学品其它化学品脱水脱水精制精制直接合成直接合成合成合成第26页脂肪酸甲酯化工利用脂肪酸甲酯化工利用脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯异丙基酯异丙基酯高级脂肪醇高级脂肪醇乙氧化脂肪酸酯乙氧化脂肪酸酯蔗糖聚酯蔗糖聚酯多羟基烷基酸多羟基烷基酸合成酯合成酯-磺酸脂肪酸甲酯磺酸脂肪酸甲酯链烷醇酰胺链烷醇酰胺异异丙丙醇醇菌菌环氧乙烷环氧乙烷SO3/NaOHHN(CH2CH2OH)2H2/CuCr2O4蔗糖蔗糖三羟甲基丙烷三羟甲基丙烷第27页甘油化工利用甘油化工利用碳酸甘油碳酸甘油甘甘 油油发酵发

15、酵发酵发酵TEMPOTEMPO催化氧化催化氧化催化氧化催化氧化选择酯化选择酯化多支链聚合物多支链聚合物Sonora(Sonora(杜邦杜邦)丙烯酸丙烯酸新型聚酯、尼龙新型聚酯、尼龙涂涂 料料聚聚 合合 物物溶溶 剂剂化化 妆妆 品品聚缩水甘油聚缩水甘油树枝状聚合物树枝状聚合物醇醇缩水甘油缩水甘油碳酸甘油醚和酯碳酸甘油醚和酯催化剂催化剂聚乳酸类似物聚乳酸类似物聚乳酸类似物聚乳酸类似物多支链聚合物多支链聚合物HO OHHO OHHO OHHO OH OR ORO OHO COOHHO COOHHOC COOHHOC COOHHOOC COOHHOOC COOH OR ORHO CHOHO CHO二

16、酯二酯经典甘油衍生物经典甘油衍生物第28页生物炼油厂科研新动向生物炼油厂科研新动向l采取高新技术采取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、营养品等学药品、营养品等微波加热汽化微波加热汽化l扩大生物质原料扩大生物质原料从松树生物质（从松树生物质（-Pinene)-Pinene)，经聚合、加氢生产透明、耐热塑料，经聚合、加氢生产透明、耐热塑料l开发新产品开发新产品膨胀淀粉膨胀淀粉 (比表面面积有比表面面积有 1m1m2 2/g/g 增大到增大到108m108m2 2/g/g)第29页开发生物炼油厂意义

17、开发生物炼油厂意义 利用可再生农林生物质资源发展生利用可再生农林生物质资源发展生物炼油厂，对我国含有主要意义物炼油厂，对我国含有主要意义第30页l近中期大力发展推广乙醇汽油和生物柴油代替一小部分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，能够缓解石油进口大量增加；石油产品，能够缓解石油进口大量增加；l乙醇汽油和生物柴油都是清洁燃料，能够大大降低汽车乙醇汽油和生物柴油都是清洁燃料，能够大大降低汽车尾气排放引发城市空气污染；尾气排放引发城市空气污染；l植物生长过程中将吸收大量植物生长过程中将吸收大量COCO2 2，其中较小部分作为运输，其中较小部分作为运输燃料来燃烧，排放燃料来燃烧，

18、排放COCO2 2比石油燃料少，能够降低比石油燃料少，能够降低COCO2 2引发引发温室效应；温室效应；l可再生资源生产生物塑料和纤维，含有生物降解性，不可再生资源生产生物塑料和纤维，含有生物降解性，不会引发白色污染，而生物纤维还不易皱，质量更加好；会引发白色污染，而生物纤维还不易皱，质量更加好；第31页l可再生资源还可生产大量有机化工产品，如丙烯酸、甘油、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；多元醇等；l可再生资源还可生产许多高附加值、可生物降解精细化工产可再生资源还可生产许多高附加值、可生物降解精细化工产品，如表面活性剂、溶剂、润滑剂等；品，如表面活性剂、溶剂、润滑

19、剂等；l开发生物炼油厂，发展新兴产业，有利于增加就业机会，农开发生物炼油厂，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；民、林业工人增收，下岗工人就业；l从久远发展战略来看，这将是我国开启循环经济、起步迈上从久远发展战略来看，这将是我国开启循环经济、起步迈上生物质经济开始，是落实我国以人为本、全方面实施可连续生物质经济开始，是落实我国以人为本、全方面实施可连续发展科学发展观一条路径。发展科学发展观一条路径。第32页结束语结束语l 久远来看，石油终将枯竭久远来看，石油终将枯竭l 利用取之不尽、用之不竭农林生物质资源逐步利用取之不尽、用之不竭农林生物质资源逐步 兴起兴起l 石油碳氢化合物生产化石燃料，终将被碳水化石油碳氢化合物生产化石燃料，终将被碳水化 合物生产生物质燃料逐步部分替换合物生产生物质燃料逐步部分替换“碳氢化合物碳氢化合物”时代即将结束，时代即将结束，让我们迎接让我们迎接“碳水化合物碳水化合物”新时代到来！新时代到来！第33页谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！第34页