生物能源ppt课件.ppt
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1、曹毅曹毅四川大学四川大学生物能源生物能源1主要内容 第一节 生物质和生物能源 第二节 生物柴油 第三节 燃料乙醇 第四节 其它生物能源 第五节 我国生物能源的现状和未来发展2第一节 生物质和生物能源31.1 世界能源概况化石能源是主流,化石能源是主流,但仅能支撑但仅能支撑300年年的大规模开采的大规模开采4能源安全成为各国关注的问题伊拉克战火炸伊拉克战火炸毁了输油管毁了输油管5使用化石能源导致全球气候变化Hurricane Katrina, late August 20052005年有年有8个台风登陆个台风登陆我国,海棠、麦莎、我国,海棠、麦莎、泰利、卡努、达维和泰利、卡努、达维和龙王均在龙王
2、均在12级以上级以上 6世界各国二氧化碳排放量:1950 年至今的总排放量7可再生能源是未来发展的重点81.2 生物质和生物能 生物质是指由光合作用而产生的各种有机体,人们常将生物质所含有的能量简称为生物能。 生物质是以C、H为基本组成的有机化合物,生物能属于化学能。 能源特征:洁净性、低能源品位、分散性9生物能源的主要形式 薪柴:直接燃烧,热效率低 生物质发电 燃料乙醇:粮食或纤维素发酵 生物柴油:生物油脂进行酯交换反应 生物油和合成气:生物质热化学转化 生物制氢:微生物发酵生物质制氢气 沼气:微生物发酵农作物秸秆、禽畜粪便等有机物,主产物是甲烷10世界生物能源现状 巴西和美国在燃料乙醇上处
3、于领先:巴西(甘蔗)和美国(谷物)2005年的燃料乙醇产量分别为165和162亿升。 欧盟在生物柴油上处于领先:德国、法国、意大利等国已经在公交车领域使用生物柴油。欧盟以油菜为原料,2001年生物柴油的产量超过100万吨,计划到2010年至少生产600万吨,占欧盟全部燃料的2。11美国当前的能源结构12美国把生物能源摆在重要位置13美国生物质计划的任务14美国生物质计划体系15美国生物能源的发展目标 Biopower:到2030年之间每年增加2%。2010年达到总能源的4%,2020年达到5%。 Biobased Transportation Fuels:从2001年占总消耗能源的0.5%,到
4、2010年增加到4%,2020年的10%,2030年的20%。 Biobased Products:从2001年的12.5 billion pounds,总量的5%,到2010年增加到12%,2020年的18%,2030年的25%。161.3 生物炼制biorefinery 生物炼制是指将生物质转化为具有附加值产品的过程。这些产品主要包括生物材料、乙醇、燃气、化工和其它材料生产的关键中间体等。 生物炼制基于机械、化学和生物化学过程的技术平台。17生物炼制生物质的转化18第二节 生物柴油 生物柴油(Biodiesel),又称脂肪酸甲酯,是以植物油、动物脂肪、或废弃的食用油等作原料,与低碳醇类(甲
5、醇、乙醇)经酯交换反应获得。 192.1 生物柴油的生产路线20脂交换法菜籽油菜籽油麻风树油麻风树油豆油豆油棕榈油棕榈油废油废油微微藻,微藻,微生物生物价格低价格低产率高产率高可循环利用可循环利用21各种生物柴油原料的组成Perfect22生物柴油产业链脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯生物柴油(生物柴油(20%)表面活性剂表面活性剂增塑剂增塑剂润滑剂润滑剂等等甘油甘油1,2丙二醇丙二醇聚酯聚酯丁二酸丁二酸等等232.2 生物柴油的性质24生物柴油的优点 原料来源广泛 可再生性 可作为柴油代用品 可用于现有石化柴油设备(或仅做微调) 可减少温室气体的释放 可减少车辆尾气释放,减小环境污染 可得到经济价值较高
6、的副产品甘油 贮存、运输和使用都很安全25使用生物柴油可显著降低尾气排放particulate matterhydrocarbon26生物柴油的缺点 热值比石化柴油低 低温流动性差 增加了NOx的释放 可降解或软化某些橡胶化合物 与某些金属(铜、铅、锡、锌)和塑料(聚乙烯、聚丙烯)不兼容272.3 世界生物柴油的发展1991-2005年世界生物柴油的产量变化年世界生物柴油的产量变化282005年生物柴油生产前五强国家产量(亿升)德国19.2法国5.11美国2.9意大利2.27澳大利亚0.8329美国生物柴油加工厂的分布30生物柴油发展的瓶颈是原料成本2006年生物柴油与石化柴油的价格对比年生物
7、柴油与石化柴油的价格对比31选择合适的原料是关键不同原料的生物燃料产量不同原料的生物燃料产量32第三节 燃料乙醇 乙醇是一种重要的工业原料 能源特点:燃烧值较高,清洁,环保,安全,可再生,适用于汽油发动机等 1907年,福特制造出世界上第一台燃烧纯乙醇的发动机333.1 谷物发酵法生产燃料乙醇 技术工艺已经成熟:原料的前处理,菌种培育,发酵,乙醇的浓缩。 粮食供应和降低原料成本是关键34湿磨增效路径图35干磨增效路径图363.2 纤维素法是未来的趋势37纤维素法制乙醇的主要过程38木质纤维素原料来源丰富价格低廉速生草速生草甘蔗甘蔗秸秆秸秆木屑木屑废纸废纸39木质纤维素的组成和结构酚类酚类15-
8、25%6C糖均聚物糖均聚物38-50%5C、6C糖聚合物糖聚合物23-32%40木质纤维素的组成和结构41生物质从田间到生物炼制厂42纤维素法制乙醇的关键问题 原料的来源和价格 木质纤维素的水解 纤维素酶水解效率低、价格高纤维素酶水解效率低、价格高 半纤维素酶制剂的开发落后半纤维素酶制剂的开发落后 5C糖的发酵43444546473.3 世界燃料乙醇的发展1975-2005年世界燃料乙醇的产量变化年世界燃料乙醇的产量变化 482005年燃料乙醇生产前五强492006年美国乙醇工厂分布502006年燃料乙醇与汽油的价格比51不同原料的乙醇产量52第四节 其它生物能源 4.1 氢能源 氢是一种理想
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