我國(guó)木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)資源豐富,而石油資源相對(duì)貧乏,通過(guò)木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)制取液體燃料,不僅是廢棄物的資源化利用,還對(duì)我國(guó)能源安全具有重要意義。目前木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)液化各項(xiàng)技術(shù)均進(jìn)展緩慢,從宏觀角度確定制約應(yīng)用的突破點(diǎn)和難點(diǎn),有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展和商業(yè)進(jìn)步。從能源-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)三個(gè)維度,選擇技術(shù)相對(duì)成熟的三條路線作為研究對(duì)象:生物化學(xué)轉(zhuǎn)化制取纖維素乙醇、快速熱解超臨界乙醇提質(zhì)制取生物油、氣化費(fèi)托合成制取生物航空燃料。在Aspen plus軟件上分別建立對(duì)應(yīng)的工藝仿真模型,獲得相應(yīng)的物流、能流和熱力學(xué)數(shù)據(jù)作為后續(xù)分析計(jì)算的基礎(chǔ)。能量利用方面,應(yīng)用?分析方法,計(jì)算了生物液體燃料生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)的支付?、收益?、?效率和?損失。結(jié)果表明,系統(tǒng)外部?損較小,主要?損來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部不可逆因素。三者的能量轉(zhuǎn)化率分別是42.40%、47.37%和37.44%,?效率分別是45.09%、59.02%、40.74%。環(huán)境效益方面,應(yīng)用全生命周期方法,計(jì)算了生產(chǎn)上游、生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)下游各環(huán)節(jié)的環(huán)境影響潛值。結(jié)果表明,三條路線相對(duì)于化石汽油均有較好的環(huán)境表現(xiàn),其中生物航煤環(huán)境性最優(yōu)。此外,用可再生氫和生物乙醇替代化石... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

中國(guó)2018年能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論3圖1.2現(xiàn)代生物質(zhì)能利用方式分類(lèi)1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1木質(zhì)纖維素類(lèi)生物質(zhì)液化技術(shù)研究1.2.1.1生物質(zhì)醇類(lèi)燃料生物醇類(lèi)，尤其是生物乙醇，被視為最有前景的替代燃料之一，已經(jīng)在我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)通過(guò)摻入汽油開(kāi)始推廣使用。生物乙醇是一種環(huán)境友好型含氧燃料，因?yàn)樗?4.7％的氧，而汽油中不含氧，導(dǎo)致乙醇的燃燒效率比汽油高約15％[6]，從而減少了顆粒和氮氧化物的排放。與汽油相比，乙醇的硫含量可以忽略不計(jì)，這兩種燃料的混合有助于降低燃料中的硫含量以及硫氧化物的排放，硫氧化物是一種致癌物質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致酸雨等環(huán)境問(wèn)題。生物乙醇也是甲基叔丁基醚（MTBE）的更安全的替代品，甲基叔丁基醚通常用作汽油的辛烷值增強(qiáng)劑，并添加到汽油中以進(jìn)行清潔燃燒，從而減少一氧化碳和二氧化碳的產(chǎn)生[7]。從糖和淀粉獲得的乙醇被稱(chēng)為第一代生物乙醇，而源于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)和藻類(lèi)的分別稱(chēng)為第二代和第三代生物乙醇。第一代生物乙醇已有商業(yè)化應(yīng)用，但由于“與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地”等問(wèn)題仍具有較大爭(zhēng)議，本文研究的是第二代生物乙醇，主要是纖維素乙醇，主要原理如圖1.3所示。發(fā)展纖維素乙醇無(wú)需額外的土地利用，也不會(huì)干擾糧食或飼料作

作用，化學(xué)預(yù)處理主要包括堿和酸，它們通過(guò)脫木素作用于生物質(zhì)，降低纖維素的聚合度和結(jié)晶度[10-12]，物理化學(xué)預(yù)處理主要是蒸汽爆炸、氨纖維爆炸（AFEX）、氨滲濾循環(huán)（ARP）、均熱氨水（SAA）、濕氧化、CO2爆炸等方法，生物預(yù)處理可以使用微生物進(jìn)行，其中白腐菌是最有效的天然菌種。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，半纖維素幾乎完全水解成其單糖，但大部分纖維素仍需要進(jìn)一步水解，最終轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖。發(fā)酵可以通過(guò)三種模式進(jìn)行，分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵后通過(guò)蒸餾或蒸餾與吸附結(jié)合的方法從發(fā)酵液中回收生物乙醇[13]。圖1.3纖維素乙醇生產(chǎn)主要過(guò)程對(duì)于生物乙醇生產(chǎn)，原料和預(yù)處理技術(shù)對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的影響已被廣泛研究，但對(duì)生產(chǎn)生物乙醇的工藝類(lèi)型進(jìn)行詳細(xì)成本分析的研究相對(duì)較少。如上所述，有許多因素需要考慮，為了對(duì)游離細(xì)胞和固定化細(xì)胞進(jìn)行實(shí)際的經(jīng)濟(jì)比較，Dickson等人[14]每個(gè)過(guò)程進(jìn)行了單獨(dú)評(píng)估，以允許考慮所有相關(guān)的參數(shù)，包括發(fā)酵類(lèi)型、反應(yīng)器配置、基質(zhì)類(lèi)型和用于發(fā)酵的微生物。盡管已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，纖維素生物乙醇生產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)上還不能與化石燃料生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)。通過(guò)確保最佳傳質(zhì)條件來(lái)提高發(fā)酵性能仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。細(xì)胞的固定化和共固定化在纖維素乙醇生產(chǎn)中顯示出很大的潛力，因?yàn)樗漠a(chǎn)率高，污染風(fēng)險(xiǎn)低，而且所得到的

【參考文獻(xiàn)】：
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