全绿色化工的进展及前景.doc

全绿色化工的进展及前景 周家贤全绿色化工的进展及前景3 全绿色化工的进展及前景 周家贤上海寰球石油化学工程有限公司上海200032 摘要全绿色化工是缓解资源与环境问题的理想途径.全绿色化工是以生物质为原料,采用清洁工 艺,生产绿色产品.本文介绍了生物质气化或液化,生物质塑料方面的进展,以及生物质转化中主要副产 品二氧化碳及甘油利用等情况. 关键词生物质全绿色化工资源环境 资源与环境是当今世界的两大问题,随着社 会的发展,人类对资源的需求越来越多,但是化 石资源的储藏量逐渐减少,不可再生能源正面临 枯竭.进人工业化时代,由于大量消耗煤,石油 及天然气,使大气中二氧化碳,硫化物的含量急 剧增加.污染不仅给全球造成很大的经济损失, 而且对我们的生存环境产生巨大不利影响. 资源与环境对人类生存提出了挑战.面对挑 战,全绿色化工应运而生.所谓全绿色化工,采 用无毒,无害的生物质原料;在无毒,无害的条 件下生产,少产,甚至不产废物,达到零排放, 其产品是安全的,环境友好的. 生物质是指所有动物,植物和微生物,以及 由这些生命体排泄和代谢的可再生的或可循环的 有机物质.生物质是直接或间接通过植物的光合 作用,将太阳能以化学能的形式贮存在生物质体 内的一种能量形式,广义上,生物质能是太阳能 的一种形式,它可转化为许多有用物质,是取之 不尽,用之不竭的可再生资源. 大力发展全绿色化工既能解决资源问题,又 能解决环保问题. 全绿色化工的进展主要表现在生物质气化或 液化,生物质塑料及加工过程中主要的副产品利 用等方面. 1生物质气化 1.1沼气… 以农作物秸秆,粪便,有机废水等有机废弃 物通过微生物在厌氧环境发酵产生一种以甲烷为 主要成分的可燃性混合气体,即沼气.生物质沼 气技术应用较早,早在20世纪7O年代就开始, 得到普遍推广,其成套技术现已日趋成熟,但是 发展沼气存在问题主要是:厌氧消化产气率低, 系统运行和管理自动化水平不高. 1.2发电 生物质气化及发电技术在发达国家受到广泛 重视,生物质电能在总能源消耗中所占的比例增 加迅速.1988年丹麦诞生了世界第一座生物秸 秆燃烧发电厂,而后芬兰,比利时,奥地利等国 也有这种发电厂,美国在利用生物质能发电方面 处于世界领先地位,各类生物质发电站有350多 座,发电总装机容量达700Mw.据有关专家估 计,到2010年,生物质发电装机容量将达到 13000Mw.小型生物质气化可采用固定床气化 设备,大中型生物质气化以流化床气化为主,目 前,正在进行实验室研究的还有气流床气化和旋 风分离床气化.此外,美国的Battelle(63MW) 和夏威夷(6MW)项目一B—IGCC(整体气化 联合循环)气化发电示范工程代表生物质发电 技术的世界先进水平. 1.3合成气 生物质气化可制得富含H和CO的合成气, 可制氢,甲醇和二甲醚等化工产品.从20世纪 50年代开始,美国,日本,欧洲等就开始了生 物质气化制取甲醇/二甲醚的研究工作,目前已 ?周家贤:高级工程师.1981年毕业于上海化工专科学校无机化工专业,1995年毕业于华东理工大学获法学硕士学位.从事咨 询和技术开发工作.联系电话:(o21 4CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工设计2010,20(1) 经取得了相当的进展;瑞典已建立了生物质合成 二甲醚中试装置;日本NHI的生物质气化甲醇 合成(BGMS)近年也已完成中试,结果表明该 技术具有足够的工业化潜力. 2生物质液化 2.1生物柴油儿 2.1.1传统制备方法 目前,比较成熟的生物柴油制备方法主要有 热解法和酯交换法.相对于热解法,酯交换法生 产生物柴油费用低,工艺简单,而且制得的产品 性质优良而成为当今研究的主流.根据催化剂的 不同,酯交换法可以分为化学催化合成法和生物 酶催化合成法. (1)化学催化合成法的转化率相对较高, 但工艺复杂,耗醇量大,能耗高,甘油回收困 难,生产过程产生较多的废水. (2)生物酶催化合成法的反应条件温和, 原料品质要求较低,副产品分离工艺简单,产生 废水少,设备要求较低.但生物酶催化法的转化 率较低,这一缺点很大程度上抑制了生物酶催化 法的发展. 2.1.2第二代制备方法 近年来,国内外一些研究者提出了基于催化 加氢过程的生物柴油合成技术路线,动植物油脂 通过加氢脱氧,异构化等反应得到类似柴油组分 的直链烷烃,形成了第二代生物柴油制备技术. 比较典型的是加拿大Sakatehewan研究委员会 (SRC)和NaturalResourceCanada合作提出了植 物油加氢脱氧制备生物柴油的工艺.该工艺首座 工业生产装置于2007年5月在芬兰南部建成投 产,其生产能力达到170kt/a. 2.1.3新工艺 制取生物柴油的新工艺很多,现举两个