綠色化學(xué)課程論文-副本

1、存檔日期： 存檔編號(hào): 北京化工大學(xué)本科生課程論文 課程名稱：綠色化學(xué)導(dǎo)論課程代號(hào)：CHM40100T任課教師：完成日期：年月日專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué) 號(hào)：姓 名：班 級(jí) 成 績(jī)：目錄一 摘要二 引言三 生物質(zhì)能的概念四 生物質(zhì)能的特點(diǎn)五 生物質(zhì)能的分類六 生物質(zhì)能的利用方法七 生物質(zhì)的熱解液化技術(shù)八 生物質(zhì)與綠色化學(xué)九 我國(guó)生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀十 參考資料及文獻(xiàn)9生物質(zhì)能源一 摘要: 眾所周知如今能源問題十分突出,因此各個(gè)國(guó)家都在積極尋找能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源的新能源,在這樣的大背景下生物質(zhì)能源得到了足夠的重視,生物質(zhì)能作為一種能夠進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的可再生能源對(duì)于緩解能源危機(jī),保護(hù)國(guó)家安全等都有著

2、極其重要的意義。本文從生物質(zhì)的概念出發(fā)介紹了生物質(zhì)的潛力，利用現(xiàn)狀，利用技術(shù)，以及我國(guó)的生物質(zhì)利用現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能 能源 生物質(zhì)熱解 利用 二 引言: 作為綠色化學(xué)的結(jié)課論文，正好這學(xué)期選修了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工程這門課，因此我選擇了生物質(zhì)能源作為結(jié)課論文。本文介紹了了生物質(zhì)的概念著重介紹了生物質(zhì)的熱解技術(shù)，采用圖表與數(shù)據(jù)的結(jié)合介紹生物質(zhì)的構(gòu)成及利用技術(shù)等。 三 生物質(zhì)能的概念 生物質(zhì)能是指有機(jī)物中除化石燃料外的所有來源于動(dòng)植物能再生的物質(zhì)。生物質(zhì)能是直接或間接地通過綠色植物的光合作用，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后固定和儲(chǔ)藏在生物質(zhì)體內(nèi)的能源。包括植物動(dòng)物和微生物。比如：農(nóng)作物，農(nóng)作物廢棄物，以及以植

3、物、微生物為食物的動(dòng)物及其生產(chǎn)的廢棄物等。或者指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實(shí)以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料等。生物質(zhì)能課轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源，可再生，低污染，分布廣泛，可實(shí)現(xiàn)能源的永續(xù)利用。補(bǔ)充 表 植物對(duì)太陽(yáng)能的固定生 態(tài) 系 統(tǒng)面  積（×108m2）年  產(chǎn)  量（×108t）（t/m2）陸地?zé)釒в炅譁貛淞趾畮Ъ笆枇植?#160; 原干旱半干旱地區(qū)耕  地沼澤湖泊合   計(jì)24.512.020.532.042.

4、014.04.0149.0494.0149.0156.0200.022.791.0148.01260.720.1612.427.616.250.546.5037.008.46海洋外  洋大陸架其  它合  計(jì)322.026.62.4361.0411.090.039.0540.01.283.3816.251.50全球合計(jì)510.01800.73.53四 生物質(zhì)能的特點(diǎn)1） 可再生性 生物質(zhì)能從太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來，通過植物的光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，與風(fēng)能、太陽(yáng)能等同屬可再生能源，可實(shí)現(xiàn)能源的永續(xù)利用。2） 低污染性 生物質(zhì)的硫含量、碳含量低、

5、燃燒過程中生成的sox，Nox較少;清潔、低碳。生物質(zhì)能源中的有害物質(zhì)含量很低，屬于清潔能源。同時(shí)，生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)化過程是通過綠色植物的光合作用將二氧化碳和水合成生物質(zhì)，生物質(zhì)能源的使用過程又生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循環(huán)排放過程，能夠有效減少人類二氧化碳的凈排放量，降低溫室效應(yīng)。3) 廣泛分布性 生物質(zhì)能源的來源很廣，可以來源于動(dòng)植物體，農(nóng)作物及其廢棄物，樹木及木質(zhì)纖維素等，隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展，生物質(zhì)資源還會(huì)越來越多。根據(jù)世界自然基金會(huì)的預(yù)計(jì)，全球生物質(zhì)能源潛在可利用量達(dá)350EJ/年（約合82.12 億噸標(biāo)準(zhǔn)油，相當(dāng)于2009年全球能源消耗量的73%）。根據(jù)我國(guó)可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃

6、統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)生物質(zhì)資源可轉(zhuǎn)換為能源的潛力約5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，今后隨著造林面積的擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為能源的潛力可達(dá)10 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在傳統(tǒng)能源日漸枯竭的背景下，生物質(zhì)能源是理想的替代能源，被譽(yù)為繼煤炭、石油、天然氣之外的“第四大”能源五 生物質(zhì)能的分類¡ 按原料來劃分，主要包括如下幾類： l 木質(zhì)類：木塊、木屑、樹皮、樹根等； l 農(nóng)業(yè)廢棄物：秸稈、果核、玉米芯等； l 水生植物：藻類、水葫蘆等； l 油料作物：棉籽、麻籽、烏柏、油桐等； l 加工廢棄物：食品加工廠、屠宰場(chǎng)、紙廠排放的廢渣、廢液以及城市垃圾等； l 糞便：人及牲畜的糞便 ¡ 根據(jù)能否大規(guī)

7、模的代替化石能源，分為傳統(tǒng)生物質(zhì)和現(xiàn)代生物質(zhì)。 ¡ 傳統(tǒng)生物質(zhì)包括：家庭使用的薪柴和木炭、稻草，也包括稻殼、其他的植物性廢棄物、動(dòng)物的糞便。 ¡ 現(xiàn)代生物質(zhì)指那些可以大規(guī)模用于代替常規(guī)能源亦即礦物類固體、液體和氣體燃料的各種生物質(zhì)。巴西、瑞典、美國(guó)的生物能計(jì)劃便是這類生物質(zhì)。補(bǔ)充： 表 不同生物質(zhì)化學(xué)成分/%六 生物質(zhì)能的利用方法現(xiàn)代生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)主要分為物理轉(zhuǎn)化、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物化學(xué)轉(zhuǎn)化三種，其相應(yīng)的開發(fā)技術(shù)分別為：生物質(zhì)的固化成型；生物質(zhì)的氣化、熱解、液化以及生物質(zhì)直接燃燒；生物質(zhì)厭氧發(fā)酵和制取乙醇。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)旨在改變傳統(tǒng)的生物質(zhì)開發(fā)利用方式，把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成

8、為使用便利、清潔環(huán)保的高品位能源產(chǎn)品。下面用一個(gè)圖表來說明：下面著重介紹一種方法：七 生物質(zhì)的熱解液化技術(shù) 1 生物質(zhì)熱解的概念生物質(zhì)熱解是指利用熱能切斷大分子量的有機(jī)物、碳?xì)浠衔?，使生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楹紨?shù)少的低分子量可燃?xì)怏w、液體及固體的過程。熱解既可以作為一個(gè)獨(dú)立的過程，也可以是燃燒、氣化、液化等過程的一個(gè)中間環(huán)節(jié)。生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的一般工藝流程由物料的干燥、粉碎、熱解、產(chǎn)物炭和灰的分離、氣態(tài)生物油的冷卻和生物油的收集等幾個(gè)部分組成。2 生物質(zhì)熱解液化技術(shù)的流程*原料干燥和粉碎 生物油中的水分會(huì)影響油的穩(wěn)定性、粘度、PH值、腐蝕性以及一些其它特性，而天然的生物質(zhì)原料中含有較多的自由水，相比

9、從生物油中去除水分，反應(yīng)前物料的干燥要容易的多，因而在一般的熱解工藝中，為了避免將自由水帶入產(chǎn)物，物料要求干燥到水份含量低于10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）?？焖贌峤庵朴凸に囈蟾叩膫鳠崴俾?，除了從反應(yīng)器的傳熱方面入手，原料尺寸也是重要的影響因素，通常對(duì)原料需要進(jìn)行粉碎處理，不過隨著原料的尺寸變得越小，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本也會(huì)相應(yīng)提高。*熱裂解反應(yīng)器 反應(yīng)器是熱解的主要裝置，反應(yīng)器類型的選擇和加熱方式是各種技術(shù)路線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。適合于快速熱解的反應(yīng)器型式是多種多樣的，但所有熱解制油實(shí)用性較強(qiáng)的反應(yīng)器都具備了三個(gè)基本特點(diǎn)：加熱速率快，反應(yīng)溫度中等和氣相停留時(shí)間短。*焦炭和灰的分離 在生物質(zhì)熱解制油工藝中，一些細(xì)小

10、的焦炭顆粒不可避免地進(jìn)入到生物油液體當(dāng)中。研究表明：液體產(chǎn)物中的焦炭會(huì)導(dǎo)致生物油不穩(wěn)定，加快聚合過程，使生物油的粘度增大，從而影響生物油的品質(zhì)。同時(shí)，生物質(zhì)中幾乎所有的灰分都保留在焦炭當(dāng)中，而灰分是影響生物質(zhì)熱解液體產(chǎn)物收率的重要因素，它的存在將大大催化揮發(fā)成分的二次分解，所以分離焦炭也會(huì)影響分離灰分。分離焦炭除了采用熱蒸汽過濾外，還可以通過液體過濾裝置（濾筒或過濾器等）來完成，目前，后者仍處于研究開發(fā)階段。焦炭的分離雖然很困難，但是對(duì)所有的系統(tǒng)而言都是必不可少的。*液體生物油的收集 液體的收集一直以來都是整個(gè)熱解過程中運(yùn)行最困難的部分，目前幾乎所有的收集裝置都不能很有效的收集。這是因?yàn)榱呀鈿?/p>

11、產(chǎn)物中揮發(fā)份在冷卻過程中與非冷凝性氣體形成了煙霧狀的氣溶膠形態(tài)，是一種由蒸汽、微米級(jí)的小顆粒、帶有極性分子的水蒸氣分子組成的混合物，這種結(jié)構(gòu)給液體的收集帶來困難。在較大規(guī)模的反應(yīng)系統(tǒng)中，采用與冷液體接觸的方式進(jìn)行冷凝收集，通?？梢允占酱蟛糠值囊后w產(chǎn)物，但進(jìn)一步的收集則需要依靠靜電捕捉等對(duì)處理微小顆粒比較有效地技術(shù)了。3 三種熱解方法根據(jù)熱解溫度、加熱速率、固體停留時(shí)間及物料顆粒度等可以把生物質(zhì)熱解分成慢速熱解、快速熱解以及瞬時(shí)熱解。三種熱解方法的主要參數(shù) 熱解類型慢速熱解快速熱解瞬時(shí)熱解熱解溫度（）30070060010008001000加熱速率（/s）0.11102001000固體停留時(shí)間

12、（s）60060000.550.5物料顆粒度（mm）5501粉末狀八 生物質(zhì)與綠色化學(xué)從上面的介紹中我們可以看見生物質(zhì)比傳統(tǒng)化石燃料更加清潔，更環(huán)保，符合綠色化學(xué)的概念，生物質(zhì)能不但比傳統(tǒng)化石燃料綠色環(huán)保，而且是一種土生土長(zhǎng)的可再生廉價(jià)能源，很少或完全不需要從國(guó)外進(jìn)口為其提供原料，可獲得性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化石燃料。通過生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)改變生物質(zhì)原料的形態(tài)，可以將生物質(zhì)加工轉(zhuǎn)化成固體、液體、氣體燃料便于貯存和運(yùn)輸，使其能夠在商品能源經(jīng)濟(jì)中發(fā)要的作用。 因此，生物質(zhì)能是一種理想的可再生綠色能源，大力開發(fā)高效的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)，不但可以滿足世界各國(guó)日益增長(zhǎng)的能源需求，而且可以減輕使用礦物燃料所造成的環(huán)境污染，

13、獲得巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)合效益，有利于實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。九 我國(guó)生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀 我國(guó)的生物質(zhì)資源豐富、種類繁多、數(shù)量巨大，較常見的有秸稈，稻殼，薪材，鋸沫，甘蔗渣，生活垃圾等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)作物秸稈可收集量每年約4.5億噸，折合標(biāo)準(zhǔn)煤1.8億噸；稻殼5000萬噸 ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2000萬噸；林業(yè)加工過程中產(chǎn)生的木質(zhì)廢棄物約2400萬M3；折合標(biāo)準(zhǔn)煤150萬噸；各種天然薪材的合理提供量為1.4億噸。我國(guó)目前的大多數(shù)生物質(zhì)資源都被浪費(fèi)了，通常是通過直接燃燒的方式或者還沒有很好的收集利用。十 參考資料及文獻(xiàn)1 何艷峰，方云明；生物質(zhì)課程課件；北京化工大學(xué)，2015。2中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)統(tǒng)計(jì)年