生物质合成燃料二甲醚的技术

作者/来源：   日期： 2008-04-24   点击率：1391

    摘要 本文对生物质合成燃料二甲醚技术进行了简单的综述，对生物质基合成气的制备工艺和合成气组分调整工艺进行了介绍和分析，提出了生物质合成液体燃料二甲醚的工艺路线，展望了生物质合成二甲醚技术的前景。　　生物质气化是生物质热转化技术中历史最长、最具实用性的一种技术。空气气化产生的低热值气体可直接用于各种工业炉窑，富氧气化产生的高热值气体可用于管道煤气或燃气轮机。此外，通过在气化技术中引入催化技术，一方面调整气化后的气体组成，一方面对其净化处理制备合成气，也可通过间接液化的方法生产醇、醚 及各种烃类燃料。　　目前，国外的生物质能利用技术主要分为两大类，一是生物质转化为电力的技术，二是将生物质转化为优质燃料，主要集中在制取液体燃料和氢燃料方面。美国环保署（EPA）和加州大学合作进行了Hynol Process的研究，将生物质和氢气转化为合成气，从而合成醇醚燃料，在实验室规模，生物质碳转化率达到75%，并建立了中试规模的示范工厂[1,2]。日本三菱重工（MHI）由NEDO项目资助的一个生物质合成醇醚液体燃料示范工程，已于2002年2月启动，预计将于2004年完成，之后进入商业化运行 [3]。美国能源部（DOE）所属的国家可再生能源实验室（NREL），已成功完成了通过生物质气化及随后的燃料合成制备甲醇、二甲[1]醚、甲烷、汽油和柴油等技术。NREL的目标是建立一套整体的生物质制备燃料工业化装置，最终商业化[4]。德国太阳能和氢能研究中心与意大利环境研究所合作，对不同的生物质合成工艺进行了研究，并进行了技术经济评价，目的是探索最优化的生物质合成醇醚燃料的技术路线 [5]。　　国内在生物质气化技术上，已经积累了较为丰富的经验，并逐步扩大了商业化运作的规模，但生物质能利用形式，多集中在农村生物质管道煤气、生物质气化发电以及生物质燃料乙醇等技术上。华东理工大学等单位近年来开展了生物质直接液化技术的研究，但所得的液体燃料成分十分复杂，精制十分困难和昂贵。通过生物质间接液化技术，可定向合成洁净的液体燃料，目前在国内的研究甚少。由于合成气合成二甲醚的技术已经作了大量的研究，而生物质合成二甲醚技术的重点在于生物质合成气的制备和组分调整工艺，本文重点阐述这方面的工作。1 生物质基合成气的制备工艺技术　　在C1化学合成工业中，合成气的生产成本约占总成本的60%，因此合成气的生产工艺对整个合成工艺影响显著。我国是农业大国，农业生物质极为丰富，利用可再生的生物质气化催化重整产生合成气，是值得考虑的方法。1.1生物质气化工艺　　生物质挥发份高，固定碳含量低，活性强，而且含S、N 等有害元素极少，所以非常适合于气化。目前生物质气化技术中采用的气化介质主要有四种：空气气化、富氧气化、空气-水蒸汽气化和水蒸汽气化。前三种气化方式所需能量由部分生物质气化炉内燃烧自给，水蒸汽气化需由额外能量产生高温（大于700℃）的水蒸汽。四种气化方式相应的气化气组分如表1所示：　　空气气化所需设备简单，操作和维护均十分简便，运行成本较低。其气化气组成中氢气含量较低，H2/CO仅约为0.5，且含有约40%的氮气，氮气在合成气中为惰性气体，不会参与二甲醚的合成反应，直接用于合成不合适。由于所得气化气中大量氮气的稀释作用，使得氢气含量处于爆炸下限以下，在燃气发电机组中无爆燃现象，因此是目前已经商业化运作的气化发电技术中普遍采用的气化工艺。　　富氧气化需在....