研究和评论:微生物学和雷竞技苹果下载生物技术杂志》上
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P - ISSN: 2347 - 2286
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1林业学院、西北农村可再生能源的研究中心能源开发利用农业部、西北大学& F,杨凌712100年,中华人民共和国
2北京木质纤维素的化学重点实验室,北京林业大学,北京100083年,中华人民共和国
收到日期:2016年10月22日;接受日期:2016年12月22日;发表日期:2016年12月26日
引用:Mbamalu,安图内斯E, Silosini N, Samsodien H, Syce J(2016)高效液相色谱法测定选择相应类黄酮苷及其苷配基Sutherlandia frutescens材料。地中海5:246 Aromat植物。doi: 10.4172 / 2167 - 0412.1000246
版权:©2016 Mbamalu等。这是一个开放的文章下分布式知识共享归属许可条款,允许无限制的使用、分配、和繁殖在任何媒介,被认为提供了原作者和来源。
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政府、学术和工业社区讨论技术方案开发首选生物燃料生产途径。最理想的技术途径应该提供biobased燃料产品具有成本效益,高能源强度和高兼容现有的内燃机。基于公开的实验数据和数学模型在液体生物燃料生产过程中,一个简单的技术经济分析,对比生产biosynfuels通过生物气化和水解和发酵纤维素材料的生物乙醇和生物气化之间的比较和固体生物质气化进行了经济可行性评价的流程和液体生物燃料产品的关键属性。我们的分析表明,运营成本生产biosynfuels通过biooil气化是最低的所有液体生物燃料生产过程和biosynfuels通过生物气化和费托合成有最好的兼容性与常规碳氢燃料。这证明生物气化可以发挥重要的作用作为一个合适的中介技术在不久的将来生产合成气进行进一步处理(例如,CO加氢或费托合成)。
液体生物燃料可以显著减少我们对化石燃料的依赖,创造新的就业机会,改善农村经济,减少温室气体排放,提高国家安全。所谓的第一代生物燃料的一个重要生产从植物油(生物柴油),糖和淀粉(乙醇)一直在发达世界。显然,第一代生物燃料的生产是与食品/饲料行业竞争伦理和道德问题出现时食用生物质产品转化成生物燃料。因此,开发第二代生物燃料的技术来源于木质生物质(木变薄、蔗渣等残留物,米糠皮,稻草,等等)就成为必要。木质生物质是丰富的,便宜的,可以快速生产和成本显著低于粮食作物。简而言之,木质生物质持有的关键供应社会的基本需求的可持续生产液体生物燃料而不影响食品供应。第二代生物燃料可以由(1)生化木质生物质转化为乙醇;(2)对木质纤维生物质气化合成气,并进一步转化为甲醇和汽油/柴油;和(3)木质生物质快速热解液化或生物进一步升级,通过生物油气化、费托合成,或生物hydrodeoxygenation [1- - - - - -3]。所有的液体生物燃料无疑是环境友好、可再生和可持续的。因此,瓶颈液体生物燃料生产和实际使用的是选择或开发一种低成本的加工工艺路径,可有效地将大部分的木质生物质转化为液体燃料。这个途径必须商业吸引力和提出一个很好的机会成为主流技术,液体生物燃料的生产。这个简短的评论的目的是证明生物燃油的生产意义和良好前景通过快速热解技术途径的分析生物质气化与后续生物燃油运输气化和费托合成或CO加氢过程在一个集中的运输燃料的炼油厂和比较与其他rapiddeveloping液体生物燃料生产技术。
本文进行了分析和比较,我们证实的观点主要基于出版文件包括评论、研究论文、书籍、学术论文和技术报告。雷竞技苹果下载液体生物燃料生产技术的评估标准包括液体生物燃料生产的操作成本,液体生物燃料的热值和耐水性。营业成本包括生物质原料成本,运输成本,劳动力成本,资本折旧,公用事业费用,等等。热值通常被认为是在一加仑燃料的能量。这个指数非常密切相关的数量每加仑英里每加仑乘坐fuel-miles (mpg)。还有些司机词填满的频率。容水率是非常重要的分离和提纯的燃料由于高接触水的可能性。雷竞技网页版所以好的液体生物燃料non-hydrophilic属性是非常可取的。
技术和经济分析的基础上,石油的汽车燃料行业的特点是巨大的炼油厂,加工石油速度相当于瓦的电力。这种情况存在,因为工厂运营成本是由规模经济,导致工厂运营成本增加更缓慢变大。因此,很明显,单位成本的发动机燃料化石燃料原料减少植物变大。然而,高宽分布的生物量及其低年度收益率(通常小于10吨每公顷(干燥和无灰)导致的交货单位生物质燃料成本增加后增加能力的植物,因为长途运输(4]。此外,运输大量的生物质会严重影响交通基础设施和社区附近的工厂。克服这些缺点的生物量、生物燃油必须生产规模匹配的大小高效率生物质收集和存储。例如,所有的生物都运输到最近的港口,然后一起运来的许多其他热解厂,一个中心站点,在生物油是气化、合成气催化地转换为biosynfuels如乙醇,甲醇,更高的醇类、二甲醚和费托合成柴油在任何的时间(5]。事实上,生物质运输单位成本约0.7132美元每吨每公里;然而,生物燃油运输的单位成本约0.14美元每吨每公里。低运输成本将导致更大的最佳大小的biosynfuel biosynfuels生产设施和较低的单位成本。因此,分布式处理的生物质转化为生物气化合成气的生物燃油和催化转换biosynfuels提供成本优势传统的集中式的生物质气化系统和化学合成或CO加氢。分布式处理的另一个优点是不交付成本和作物产量的变化。这很重要,因为运费很难预测由于运输燃料成本的变化,和区域的考虑。分布式处理结合非常大的集中生物燃油加工厂,接受生物催化升级到运输燃料,实现成本低至1.43美元总燃料生产能力超过25亿专家组(加仑汽油当量)。,一项研究表明,传统的集中的生物质气化和化学合成的植物可以产生液体的费为1.53美元每加仑汽油当量(专家组)的最佳大小的工厂每年4.86亿专家组(6,7]。这些事实也可能足以让biosynfuels源自biogasification和随后的CO加氢与传统化石燃料的经济竞争力。
绝大多数人认为乙醇作为唯一的液体生物燃料,从生物质乙醇生产已用于汽车燃料作为高辛烷值,含氧添加剂改善燃烧,它允许空气清洁标准得到满足。木质生物质转化为乙醇需要打破紧凑的植物组织分离纤维素,半纤维素和木质素8]。大部分的纤维素和半纤维素可以进一步通过酶法水解转化成可发酵糖,而木质素不能转化为糖由于其特殊的结构,构成了其储存能量的40%。此外,生产无水酒精的乙醇发酵白酒需要一个能源密集型的恒沸蒸馏和罚款。此外,使用乙醇的缺点完全替代汽油不仅成本高而且其能量密度低。据报道,乙醇汽油(只有三分之二的能量密度9,10]。生产生物燃油的biosynfuels气化和随后的CO加氢有许多明显的优点。首先,将biosynfuels转化为费托合成柴油和二甲醚在本质上是相同的目前来自石油,只不过他们是由生物气化。因此,它不需要修改现有的基础设施(如管道、发动机)和biosynfuel精炼过程可以转移到现有的燃料生产系统石油精炼厂。其次,biosynfuels是能源相当于燃料来自石油。相比之下,低能源乙醇的密度不会处罚在油耗biosynfuels费托合成柴油和二甲醚。第三,即使生产乙醇生物气化和随后的CO加氢是一个昂贵的,能源消耗蒸馏步骤是不必要的。第四,这样biosynfuels通过生物气化产生高温,它能使你更快的转换反应较小的核反应堆。生物质转化成biosynfuels发生四到五个数量级速度比生物路线,允许小反应堆系统几千倍。因此,处理单元可以放置接近生物质来源甚至运输卡车拖车。第五,所需的水量处理此类biosynfuels通过生物气化可以大大减少(如water-gas-shift反应可以是必要的H2 / CO比率的调整通过生物气化合成气为每个目标biosynfuel产品),较稀糖酶是受限的解决方案。最后,用于化学合成或CO加氢异构催化剂本质上是可回收的(11]。因此,他们可以使用在几个月甚至几年,这大大降低了成本与生物催化剂。消除能源密集型蒸馏、反应速率越高,和小得多的过程脚印最终导致生物燃料成本低于目前生产纤维素乙醇的生物通路。此外,从纯经济的角度来看,生物化学纤维素乙醇需要2.4亿,生产能力兼顾的植物纤维素乙醇至少1.78美元/专家组的营运成本,这是最高的三种过程在这个简短的评论4,12]。
尽管可以由生物质气化合成气,然后可以转化成biosynfuels,生物质气化可能有一些缺点13- - - - - -16]。首先,生物质气化条件通常与合成气不匹配适当的要求。直接生物质气化是在相对较低的温度下进行与蒸汽/空气或氧气混合物,避免灰融化。因此产生的合成气中包含大量的氮(空气)和高焦油和甲烷浓度(17,18]。这些惰性化合物降低催化剂的选择性和反应应用于进一步的处理。操作直接生物质气化的纯氧需要蒸汽气化温度降低。生物质是昂贵的,其次,增压和生物质气化炉尚未开发的大气条件。高压合成气处理需要昂贵的合成气压缩约60条。最后,生物质气化炉的设计是不同的,由于固体生物质处理的特殊要求(19]。然而,生物燃油的使用,而不是固体生物质不仅提供了一种简单的方式来降低运输成本和促进了气化过程,但也有以下优点,(1)生物油是一种统一的、容易处理(泵、雾化、增压);(2)生物相对清洁,促进二级处理采用生物燃油生产的催化剂可以适应当地条件的生物质价格和可用性,然而,其大规模利用气化(例如英尺燃料合成)将集中在一个适当的位置(工业区附近的一个港口)。集合的物流、运输、存储、特别是装卸的液体,预计将更简单和更便宜的比固体生物质。上述比较鼓励考虑气化的生物替代固体生物质气化,这是一个主要的步骤在大规模的FT合成或biosynfuels CO加氢生产。在这种情况下,可以使用传统的夹带流气化炉(20.]。这个反应堆在大型石油气化中十分常见的植物。扩大规则很简单,它具有转换效率高、气体质量很好(低焦油含量和小甲烷)由于高温应用(1200 - 1500°C,这取决于使用空气或氧气)。虽然携入的流动反应器适用于煤粉气化,它从未被认为是固体生物质气化。原因还不清楚,但可能与以下几个方面有关:首先,固体生物质预处理干燥粉原料(< 20μm)非常昂贵,它不能碎如煤;其次,喂好,毛茸茸的,和低密度生物质加压反应器是困难和昂贵的。综上所述,由于饲养技术的简化,提高气化效率,更便宜的气化设备,气体净化便宜,等,生物气化肯定是有吸引力的替代固体生物质气化技术(21]。
在整个转换链、快速热解是一个相对成熟的技术。例如,加拿大公司,Dynamotive公司,建立了一个快速热解在圭尔夫在2006年设计产能200吨/天。在1990年代初,Ensyn Technologies Inc。在渥太华,发达的工业应用所谓的快速热处理(RTP),其中木本生物质转化为热解液体作为有价值的化学品和燃料来源。到2007年,八个RTP™植物在商业运作,从1到100吨/天(5]。生物科技集团(巴西),在荷兰,瓦格纳博士的旋转锥反应堆技术,扩大和销售世界上第一个商业快速热解单元50 t / d所谓空果串(EFB)马来西亚在2004年(22]。此外,如果清洁合成气与所需的H2 / CO-ratio气化产生的生物油、尾部步骤,即催化合成气转化为液体合成燃料,这是相同的所有XTL -过程包括细胞毒性t淋巴细胞(液体煤),GTL液体(气体)和线下(生物质液体)。事实上,线下植物可以应用已知的CTL和GTL技术小修改。因此,对于整体转换链,生物气化生产所需的高质量的合成气与H2/ CO-ratio起着重要的作用。
分布式快速热解生物质生物其次是气化合成气的生物燃油和催化转换费液体提供了操作成本优势超过其他液体生物燃料生产过程。在分布式处理途径,费液体获得只是柴油或汽油具有高能量密度和nonhydrophilic。的实现途径几乎完全依靠生物气化因为不仅生物燃油的生产运输成本远低于固体生物质,也是高质量的生产合成气与所需的H2/ CO-ratio很大程度上依赖于生物气化技术的发展。总之,通过生物气化生产biosynfuels将有一个光明的前景,一个伟大的技术和市场潜力。
作者想表达他们的感谢公共服务行业的特殊研究项目(201503135 - 18),中国的金融支持自然科学基金(31430092)、中国国际科技合作计划(2015 DFG31860),陕西省的国家自然科学基金(批准号2015 jq3067)和玉林科技计划项目(2014 cxy-03李奉儒朱)。