《生物基燃料技術(shù)經(jīng)濟評估》由陳俊武院士主持選定各章節(jié)的題目和內(nèi)容并擔(dān)任主審。
《生物基燃料技術(shù)經(jīng)濟評估》的生物基燃料技術(shù)經(jīng)濟評估立足于國內(nèi)外新技術(shù)進步成果,并結(jié)合我國國情,展望今后25-35年的發(fā)展趨勢,采用了當今先進的評估方法:TEA(技術(shù)經(jīng)濟分析)、NER(凈能量比)和LCA(生命周期分析),對具有產(chǎn)業(yè)化前景的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為運輸燃料的十多種途徑(原料包括:草本植物、木本植物、微藻、脂肪類生物質(zhì),產(chǎn)品包括:醇類燃料、酯類燃料、烴類燃料、氫氣等)做出科學(xué)評估,對于每條路徑都給出具體的技術(shù)經(jīng)濟指標,分析路徑自身的特色優(yōu)勢和障礙不足,對技術(shù)進步可能引起的突破性進展進行分析和預(yù)測,書末通過技術(shù)經(jīng)濟綜合論證,推薦提出優(yōu)化的生物質(zhì)替代石油基運輸燃料的路徑,既近期可行,又兼顧長遠發(fā)展。本專著與國內(nèi)外同類專著相比,在內(nèi)容覆蓋面、論證廣度和深度以及資料數(shù)據(jù)的新穎性等方面,均具有鮮明的特色。鑒于生物運輸燃料產(chǎn)業(yè)化正處于起步階段,本專著的編制或能為國家能源戰(zhàn)略的決策提供有意義的參考。
《生物基燃料技術(shù)經(jīng)濟評估》學(xué)術(shù)性和實用性強,具有一定的理論水平,讀者對象是從事石油和石油化工行業(yè)、能源行業(yè)、化學(xué)行業(yè)的廣大科技工作者和管理人員,包括教育、科研、設(shè)計、生產(chǎn)等方面的專業(yè)人員和高等院校學(xué)生。
孫培勤 鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師!笆脱a充替代能源研究”河南省創(chuàng)新型科技團隊和河南省院士工作站的骨干成員。長期從事催化與高分子、石油補充替代能源、生物質(zhì)制運輸燃料的科研工作,出版的著作有《實驗設(shè)計數(shù)據(jù)處理與計算機模擬》《催化工藝開發(fā)》。
第一章生物質(zhì)資源(1)
第一節(jié)前言(1)
第二節(jié)生物質(zhì)能源應(yīng)用現(xiàn)狀和前景(1)
一、生物質(zhì)能源應(yīng)用現(xiàn)狀(1)
二、先進生物燃料生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景(2)
第三節(jié)生物質(zhì)資源評述(3)
一、說明(3)
二、世界生物質(zhì)資源數(shù)據(jù)匯總(4)
三、專用生物能源作物(6)
四、農(nóng)業(yè)/林業(yè)廢料可供應(yīng)量(10)
五、生物質(zhì)資源的可持續(xù)性(12)
六、中國的生物質(zhì)能資源(18)
七、美國的生物質(zhì)能資源(21)
第四節(jié)不同情景預(yù)測的生物質(zhì)原料需用量(26)
一、IEA預(yù)測2050年一次能源和生物能需用量及GHG減排效應(yīng)(27)
二、WEO-2009預(yù)測的生物燃料需用量(27)
三、ETP-2008(能源技術(shù)展望-2008)的預(yù)測結(jié)果(29)
四、WEO-2012預(yù)測的生物燃料用量和生物能發(fā)電量(30)
五、生物質(zhì)資源的幾點結(jié)論(31)
第五節(jié)能源資源和GHG減排問題(32)
一、工業(yè)化推動了煤炭、石油的消費(32)
二、能源資源(34)
三、能源消費和GHG減排(36)
四、氣候變化和GHG排放(41)
第六節(jié)生物質(zhì)的性質(zhì)(44)
一、纖維素生物質(zhì)的分析數(shù)據(jù)(45)
二、纖維素生物質(zhì)中的有機化合物組分(47)
三、纖維素生物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)組成與化石燃料區(qū)別(50)
第二章生物質(zhì)資源供應(yīng)鏈(53)
第一節(jié)生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈(53)
一、生物質(zhì)原料種類(53)
二、生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈組成(54)
三、生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈技術(shù)(55)
四、生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈模式(59)
五、生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈研究和開發(fā)(61)
第二節(jié)生物質(zhì)原料收集經(jīng)濟評價(61)
第三節(jié)生物質(zhì)原料貿(mào)易(65)
一、生物質(zhì)資源商品交易(65)
二、生物質(zhì)資源交易的影響(66)
第四節(jié)生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈展望(67)
一、獲取更多的生物質(zhì)資源(67)
二、優(yōu)化生物質(zhì)供應(yīng)鏈(67)
三、建立生物質(zhì)燃料標準(68)
四、政府政策扶持(68)
第三章生物質(zhì)氣化生產(chǎn)合成氣(70)
第一節(jié)概述(70)
第二節(jié)生物質(zhì)氣化生產(chǎn)合成氣工藝技術(shù)(72)
一、生物質(zhì)氣化原料的預(yù)處理(72)
二、生物質(zhì)氣化(74)
三、生物質(zhì)合成氣的凈化(75)
四、生物質(zhì)合成氣的轉(zhuǎn)化和調(diào)制(77)
第三節(jié)生物質(zhì)氣化爐型特點(78)
一、生物質(zhì)氣化爐的選擇標準(78)
二、生物質(zhì)氣化可用的爐型(81)
第四節(jié)生物質(zhì)和煤共同氣化(90)
一、概述(90)
二、生物質(zhì)和煤共同氣化的特點(90)
三、生物質(zhì)和煤共同氣化的實例(92)
第五節(jié)生物質(zhì)氣化生產(chǎn)合成氣技術(shù)經(jīng)濟(92)
一、概述(92)
二、單位產(chǎn)氣指標(93)
三、制造合成氣過程若干重要技術(shù)指標(94)
四、投資指標(96)
五、成本和產(chǎn)品出廠售價指標(101)
第六節(jié)生物質(zhì)合成氣制氫(104)
一、概述(104)
二、生物質(zhì)合成氣制氫的工藝(105)
三、生物質(zhì)合成氣制氫的經(jīng)濟性(106)
第四章合成氣制合成油(113)
第一節(jié)歷史回顧(113)
第二節(jié)工藝過程和產(chǎn)品(114)
一、費托合成產(chǎn)品分布規(guī)律(114)
二、合成氣制合成油的工藝過程(115)
三、合成油加工的產(chǎn)品方案(117)
四、生物質(zhì)制取合成油的路線(118)
第三節(jié)催化劑(122)
一、概述(122)
二、催化劑的開發(fā)方向(122)
三、鐵催化劑和鈷催化劑的比較(123)
第四節(jié)反應(yīng)器(124)
一、概述(124)
二、反應(yīng)器的研究開發(fā)(125)
三、反應(yīng)器型式的比較(126)
四、微通道新型反應(yīng)器設(shè)想(128)
第五節(jié)合成油品加工(130)
一、生產(chǎn)常規(guī)油品(131)
二、生產(chǎn)高檔潤滑油品和精細化工產(chǎn)品(131)
三、少產(chǎn)液化石油氣和石腦油產(chǎn)品(132)
第六節(jié)合成油技術(shù)經(jīng)濟(132)
一、前言(132)
二、合成油工廠投資(133)
三、合成油生產(chǎn)成本(134)
四、技術(shù)經(jīng)濟指標的進一步估計(136)
五、靈敏度分析(137)
第七節(jié)合成油工廠的碳減排(138)
一、合成油工廠的碳衡算(138)
二、天然石油基低硫柴油的碳排放(139)
三、合成柴油的碳排放(139)
第五章合成氣制合成乙醇(142)
第一節(jié)概述(142)
第二節(jié)合成氣制合成乙醇催化劑(144)
一、催化劑的分類研究(144)
二、催化劑的開發(fā)方向和方法(145)
第三節(jié)合成燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化反應(yīng)工藝和產(chǎn)品分離工藝(146)
一、間接氣化制合成乙醇(146)
二、直接氣化制合成乙醇(150)
第四節(jié)生物質(zhì)氣化制乙醇技術(shù)經(jīng)濟評估(152)
一、間接氣化制合成乙醇(152)
二、直接氣化制合成乙醇(154)
三、工藝參數(shù)變化對乙醇價格的影響(155)
四、技術(shù)進步指標(157)
五、研究開發(fā)方向(158)
第六章合成氣發(fā)酵制乙醇(161)
第一節(jié)合成氣發(fā)酵產(chǎn)乙醇微生物(161)
第二節(jié)發(fā)酵原理(162)
第三節(jié)發(fā)酵工藝(163)
第四節(jié)工業(yè)化現(xiàn)狀(167)
第五節(jié)技術(shù)經(jīng)濟分析(169)
第六節(jié)合成氣發(fā)酵制乙醇的發(fā)展前景(172)
一、培育高產(chǎn)耐氧性好的菌種(172)
二、氣化方法(172)
三、優(yōu)化反應(yīng)條件(173)
第七章生物質(zhì)快速熱解制生物原油(175)
第一節(jié)概述(175)
一、生物質(zhì)快速熱解的概念(175)
二、生物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)研究現(xiàn)狀(175)
三、存在的問題和發(fā)展趨勢(176)
第二節(jié)生物質(zhì)快速熱解機理和影響因素(177)
一、生物質(zhì)熱解的基本過程(177)
二、生物質(zhì)熱解的反應(yīng)機理(178)
三、生物質(zhì)熱解的影響因素(179)
第三節(jié)生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器(180)
一、鼓泡流化床反應(yīng)器(180)
二、循環(huán)流化床反應(yīng)器(181)
三、自混合下行循環(huán)流化床(182)
四、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器(182)
五、真空式熱解反應(yīng)器(182)
六、燒蝕渦流式熱解反應(yīng)器(183)
第四節(jié)生物質(zhì)快速熱解工藝(184)
第五節(jié)生物質(zhì)快速熱解油的性質(zhì)和用途(187)
一、生物原油的性質(zhì)(187)
二、生物原油的用途(188)
第六節(jié)生物質(zhì)快速熱解的技術(shù)經(jīng)濟性分析(190)
一、熱解裝置的技術(shù)指標(191)
二、熱解裝置的建設(shè)投資(191)
三、熱解裝置的加工費用和生物原油成本(192)
第七節(jié)創(chuàng)新的熱解技術(shù)(193)
一、催化熱解(193)
二、混合熱解(194)
三、臨氫熱解(194)
第八章生物原油制運輸燃料(199)
第一節(jié)前言(199)
第二節(jié)研發(fā)成果及技術(shù)現(xiàn)狀(199)
一、生物油加氫處理早期試驗(199)
二、生物油在煉油廠加工的試驗(200)
三、生物油催化裂化試驗(200)
四、熱解木質(zhì)素加氫改質(zhì)試驗(201)
五、熱解生物油加氫改質(zhì)工藝方案(202)
六、生物油加氫改質(zhì)技術(shù)的近期研究成果(202)
七、快速熱解-加氫改質(zhì)的技術(shù)現(xiàn)狀和今后研發(fā)課題(204)
第三節(jié)生物油改質(zhì)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化方案(205)
一、熱解工廠建廠方案(206)
二、工廠規(guī)模(207)
三、裝置規(guī)模(207)
四、生物原油加氫改質(zhì)技術(shù)(207)
五、加氫裂化技術(shù)(208)
六、加氫改質(zhì)反應(yīng)器(208)
七、制氫裝置(208)
八、生物油加氫改質(zhì)技術(shù)的研發(fā)課題(208)
第四節(jié)生物油加氫改質(zhì)工程設(shè)計(209)
一、工程設(shè)計方案匯總說明(209)
二、快速熱解裝置(210)
三、生物原油加氫改質(zhì)裝置(210)
四、加氫裂化和產(chǎn)品分離回收裝置(212)
五、制氫裝置(213)
第五節(jié)生物油加氫改質(zhì)的技術(shù)經(jīng)濟評估(213)
一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(213)
二、建設(shè)投資(213)
三、汽柴油的出廠最低銷售價格(214)
四、經(jīng)濟性的靈敏度分析(214)
五、兩組經(jīng)濟評估數(shù)據(jù)的比較(215)
第六節(jié)快速熱解-加氫改質(zhì)過程的GHG減排效應(yīng)分析(216)
一、GHG減排相關(guān)標準(216)
二、生物質(zhì)快速熱解-加氫改質(zhì)的GHG減排效應(yīng)結(jié)果匯總(217)
三、快速熱解-改質(zhì)路線的生命周期GHG減排效應(yīng)過程分析(218)
第七節(jié)快速熱解路線生產(chǎn)運輸燃料技術(shù)發(fā)展前景(219)
一、說明(219)
二、生物質(zhì)快速熱解途徑的工業(yè)化生產(chǎn)前景(220)
三、美國產(chǎn)業(yè)界提出的先進生物燃料生產(chǎn)方案(222)
第八節(jié)生物油重整制氫(223)
一、前言(223)
二、生物油制氫的原理(223)
三、生物油重整制氫工藝(224)
四、生物油制氫經(jīng)濟性(225)
第九章纖維素發(fā)酵制乙醇(228)
第一節(jié)纖維乙醇的發(fā)展現(xiàn)狀(228)
第二節(jié)纖維素發(fā)酵制乙醇原理(229)
第三節(jié)纖維素發(fā)酵制乙醇工藝(230)
一、纖維原料的預(yù)處理(230)
二、纖維原料的水解和纖維素酶(234)
三、發(fā)酵制乙醇(237)
四、乙醇提取(242)
五、副產(chǎn)物利用(242)
第四節(jié)纖維素乙醇技術(shù)經(jīng)濟分析(243)
一、纖維素乙醇技術(shù)工藝(243)
二、纖維乙醇的經(jīng)濟性分析(250)
三、纖維素發(fā)酵制乙醇的研發(fā)(255)
第五節(jié)生物質(zhì)乙醇燃料的生命周期(256)
一、能量分析(257)
二、環(huán)境分析(258)
第六節(jié)我國生物質(zhì)乙醇發(fā)展預(yù)測(262)
一、秸稈乙醇的發(fā)展預(yù)測(262)
二、能源作物類生物乙醇發(fā)展預(yù)測(263)
第七節(jié)生物燃料乙醇的使用(263)
第八節(jié)發(fā)酵乙醇繼續(xù)轉(zhuǎn)化為烴基柴油組分(265)
第十章發(fā)酵法制生物丁醇(269)
第一節(jié)背景與現(xiàn)狀(269)
第二節(jié)發(fā)酵原理(271)
一、產(chǎn)酸期(272)
二、產(chǎn)溶劑期(272)
第三節(jié)丁醇發(fā)酵技術(shù)工藝(272)
一、發(fā)酵菌種及改良(272)
二、丁醇發(fā)酵原料的選擇(274)
三、丁醇發(fā)酵工藝(274)
四、丁醇的抑制及消除(276)
第四節(jié)生物丁醇技術(shù)經(jīng)濟分析(278)
第五節(jié)生物丁醇的應(yīng)用與展望(282)
第十一章生物油脂制生物柴油和噴氣燃料(286)
第一節(jié)概述(286)
第二節(jié)第一代生物柴油(288)
一、工藝技術(shù)(288)
二、政策和法律(292)
三、生物柴油燃料的標準和質(zhì)量管理(293)
四、原料來源和適用性(295)
五、生物柴油經(jīng)濟分析(298)
六、生命周期LCA分析(299)
第三節(jié)第二代柴油和噴氣燃料(302)
一、主要加氫化學(xué)反應(yīng)(303)
二、催化劑(305)
三、工藝流程(305)
四、物料平衡(306)
五、生產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化進展(307)
六、產(chǎn)品性能及飛行試驗(309)
七、第二代生物柴油經(jīng)濟性分析(310)
八、噴氣燃料生命周期碳排放(311)
第四節(jié)生物柴油發(fā)展建議(314)
一、商業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀(314)
二、建議(315)