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秸秆的飞天梦想:纤维素合成技术机遇问题并存
既然“加氢法”有着自己难以跨过的门槛,那么其他方法又是否可行呢?
能源所方面就表示,他们在研究着一种以纤维、木质等生物质为原料生产生物航空燃料的技术,那就是“水相合成”法,这种方法与加氢法的技术路径不同,它是通过生物质降解糖化—水相催化合成的手段制造生物航煤的,水相合成法中除了脱氧反应以外,还包括碳链增长、异构及芳构化等一系列反应。
目前能源所拥有着国内唯一一家研究该技术的团队,该所也建起了全国唯一的水相合成制炼生物航油的“中试装置”,并已在实验室环境下实现了生产。
该团队向记者详细介绍了整个制造过程:“我们首先要进行‘糖化’,也就是把纤维素类生物质原料进行水解,变成水溶性碳水化合物。说白了就是和做酒精一样,感觉就像把草变成酒精,这一步的技术已经比较成熟了”。
紧接着,进行关键的第二步,也就是“水相合成”了,“和‘加氢法’在原理上差不多,我们也要对这些碳水化合物进行加氢脱氧,只是这次是在水溶液里面加氢,所以较为复杂”。
在“水相合成”反应完成之后,剩下来要做的就是“相分离”,“这一步很好理解,在水中形成油之后,油会浮在水面上,我们只要直接进行回收就好了。”团队研究人员表示,回收方便是“水相合成”技术的一大优点。
与此同时,油脂转化所面临的原料缺乏问题也不会在纤维素转化技术上体现出来。“我国的纤维素产量非常高,根据2010到2011年的数据,一年就差不多有7亿吨的产量,大家看到的秋天满大街的秸秆都是纤维素。而我们现在差不多每8吨生物质秸秆就能转化为1吨生物航煤,以此推算,如果全部转化,至少也能得到8000万吨到9000万吨的产量。”团队研究人员认为,纤维素原料的供给能力十分可观,可达油脂原料的几十甚至上百倍。
而在中国石油规划总院罗艳托所撰写的《中国航空煤油市场现状分析与趋势预测》一文中,专家预测,我国2015年和2020年国内航空煤油需求量分别将达到2800万吨和4000万吨,纤维素原料转化可获得的生物航煤产量确可在理论上满足我国航空产业的发展需求。
当然该技术也有着自己的门槛。“这个和“加氢法”的技术路径完全不同,加氢法中的所有反应都是在油里进行的,所以比较稳定。而水相合成技术的加氢环节则是在水里进行的,制约很大。水在高温下就会蒸发,但实验又要求水溶液能在高温的情况下保持液态,这就是最大的难点。”研究人员表示,现在已能够在实验室阶段克服这些问题。
“国际上从2005年才开始研究水相合成技术,很多方面都不成熟。我们实验室阶段的产品需要进行工艺放大后才能真正看到产品商业化后可能出现的问题,所以水相合成的大工业装置和催化剂等都需要进一步研发,目前我们的项目也还处于中试阶段。”能源所方面表示,产品距离“上天试飞”也还有着一段距离。
中石化方面表示,除了“加氢法”外,费托合成也被认为是目前生产生物喷气燃料的一项主要工艺,该公司目前也正在此项技术上加紧研究,但整个研究进度仍然不如“加氢法”。
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