木质纤维素生物质的催化水热液化用于生物原油生产及工艺优化

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：Catalytic hydrothermal liquefaction of lignocellulosic biomass for biocrude production and process optimization

水热液化技术处理橙皮、奶牛粪便和食品废物生产生物原油，添加钾碱催化剂可显著提升产率（32%）和能量回收率（橙皮达54.4%），优化条件为250℃、25%固形物、3% K2CO3和30分钟反应。生物原油理化性质接近柴油，热值32-38 MJ/kg，闪点90-108°C，蒸馏后柴油组分占比45%，具备直接替代石化柴油潜力。

　　

摘要

热液液化是一种处理湿木质纤维素生物质的有前景的技术，无需进行耗能较大的干燥过程。本研究的目的是探讨在添加或不添加催化剂的情况下，从木质纤维素生物质（橙皮、乳品废弃物和食物废弃物）中回收生物原油，并优化工艺参数，以提高生物原油的数量和质量。钾碱催化剂在生物质化学降解为生物原油的过程中更为有效；在催化和非催化条件下，橙皮的能源回收率均较高，约为54.4%，而乳品废弃物为36%，食物废弃物为28.5%。经过实验确定，实现最高生物原油产率（按重量计为32%）的理想工艺参数为：温度250°C、总固体浓度25%、添加3%的K₂CO₃以及反应时间30分钟。提取出的生物原油具有与柴油和生物柴油相似的燃料特性，热值在32至38 MJ/kg之间，闪点介于90至108°C之间。生物原油的蒸馏结果显示，其柴油成分占比高达45%，沸点范围为270–345°C，属于传统柴油燃料的典型沸点范围。这表明生物原油的很大一部分可以直接使用或进一步精炼，作为石油基柴油的替代品，从而增强了其作为可再生运输燃料的可行性。