生物质能源基础及技术发展

    b. 

 

国内生物柴油生产技术

国内主要以高酸值的废弃油脂为原料，大多采用硫酸、有机磺酸等液体酸催化剂进行酸催
化的酯化－酯交换制备生物柴油。中石化开发了基于超临界的生物柴油生产技术，即将工
业化。
    另外，国内外还在研究:
     a. BtL 生产生物柴油的术：植物油如同石油一样资源，每年的产量是有限的，以其为
原料生产生物柴油不能满足大规模使用生物柴油的需要和经济性；其次，除低芥酸、低硫

“

”

甙的 双低 菜子油外，其他原料油生产的生物柴油只能以 2-20%比例与石油基柴油混合，
不能 100%地使用。因此必须开发新的技术，利用具有巨大资源潜力的生物质和有机废弃
物（包括农业残余物、动物内脏、城市固体废物、污水、以及旧轮胎等）把其转化为高质量
的清洁燃油、化肥和化工产品，即 BtL 技术。应用化学法从生物质中生产生物柴油包括生
物质气化再经 FT（Fischer-Tropsch，FT）合成生物柴油和 DTP（Thermal 
Depolymerization，TDP）热分解生产生物柴油技术。
    b. TDP 生产生物柴油技术: DTP 技术是将生物质通过快速热解生产液体燃料的技术，
利用该技术可以将生物质变为清洁燃料-生物柴油，作为石油产品的替代品。自 1980 年以
来，DTP 技术取得了很大进展，成为最有开发潜力的生物柴油生产技术之一。国际能源署
（IEA）组织了美国、加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国等国的十余个研究小组包括 Batelle、
麻省理工学院等国家著名大学及实验室进行了 10 余年的研究及开发工作，工作的重点围
绕该技术发展潜力、技术经济可行性等。到 1995 年初，在加拿大、美国、意大利及芬兰等国
已有 20 余套生物质快速裂解试验装置，规模从每小时几十到几百千克的生物质的处理量。
TDP 技术一般包括预处理、热解、分离和收集三个过程。
    我国在生物质热裂解制取液体燃料的研究基本上都处于试验研究阶段。沈阳农业大学
在 UNDP 的资助下，从荷兰的 BTG 引进一套 50kg/h 旋转锥闪速热裂解装置并进行了相关
的试验研究；上海理工大学也利用旋转锥闪速热裂解装置对生物质进行了热解试验研究；
浙江大学在上世纪末成功开发了以流化床技术为基础的生物质热裂解液化反应器；山东
工程学院、中国科学院广州能源研究所和中国科学院过程研究所也在进行相关的生物质热
裂解液化研究。
    TDP 技术的关键过程是热解，该过程必须严格控制反应温度及原料的滞留时间，以确
保在极快的加热和热传导速率下原料能迅速转变为热解蒸汽。对于热解过程产生的热解蒸
汽必须快速、彻底的进行分离，以避免炭和灰份在热解蒸汽的二次裂解中起催化作用。美
国已经在 Philadelphia（费城）建立了一个采用 TDP 技术利用有机废弃物生产生物柴油的
中试厂，最近又在密苏里州（Missouri）的 Carthage 投资 2000 万美圆建设了一座采用
TDP 技术日处理 200 吨火鸡加工废弃物产 274 桶柴油的工厂。但由于液体产物收率低、成
分复杂，加之成本较高等原因使该技术在推广上尚有难度。
3. 气体生物燃料
    气体生物燃料包括沼气、生物质气化、生物质制氢等技术，以及沼气净化后作为运输燃
料 GtL（Gas to Liquid Fuel）。
1)沼气与 GtL
    沼气是指有机物质（如作物秸杆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥及城市生活污水和工业有
机废水等）在厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类微生物的分解代谢，
最终产生的以甲烷（CH4）为主要成分的气体，此外还有少量其它气体，如水蒸气、硫化
氢、一氧化碳、氮气等。沼气发酵过程一般可分为三个阶段，即水解液化阶段、酸化阶段和
产甲烷阶段。沼气发酵包括小型用户沼气池技术和大中型厌氧消化技术。