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生物质能是一种可以代替化石能源的可再生能源。在我国,生物质储藏量大,然而目前的利用率却只有30%左右,改变现有的能源利用方式,利用生物质制取高品位液体燃料足可再生能源发展的重要趋势,本文围绕生物质热化学催化制备含氧液体燃料新工艺,依托“十二五”“863计划”——“生物质制备含氧液体燃料”,将生物油进行水相与油相(非水溶相)分离,对油相生物油通过化学链方法制氢,提供“氢源”给水相生物油在浆态床中催化加氢,加氢后的产物(多元醇类混合物)直接通过分离提纯获得含氧液体燃料,建成千吨级生物质生物油催化制备含氧液体燃料示范工程。本文以该千吨级生物质含氧液体燃料示范工程为研究对象,基于Aspen Plus流程模拟软件和生命周期评价方法,进行系统的全生命周期碳循环分析。 在Aspen Plus平台上对各个单元进行建模,并模拟计算系统的主要参数,由于生物油成分非常复杂,所以在建模过程中选择具有代表性的模化物作为生物油的组分,对于生物质热解制取生物油部分,将固态热解产物碳,回收再利用,为系统提供热量。对水相生物油催化加氢部分,采用低温、高温分步加氢的工艺流程。第一步是将不饱和成分加氢转化为稳定化合物,第二步加氢主要是增加多元醇的产率。将热解反应与加氢反应耦合,形成完整的生物质制备含氧液体燃料的工艺系统,选用四种不同原料的生物质原料对该系统进行模拟计算。 根据生命周期评价方法,确定系统边界,围绕生物质种植,生物质获取、装置建设、生物质转化以及产品消费五个方面,对系统各个阶段的碳排放进行计算得,在生物质种植阶段的碳排放为-1361.89Kg/t玉米秸秆,在生物质获取阶段的碳排放为100.18Kg/t玉米秸秆,在装置建设过程中的碳排放为30.86Kg/t玉米秸秆,在转化过程中的碳排放为1072.48Kg/t玉米秸秆,在产品消费阶段的碳排放量为285.5Kg/t玉米秸秆。 根据对生命周期各个阶段的碳排放计算,分析系统生命周期内的碳排放情况,对运输距离、产率以及使用年限三个变量参数进行敏感性分析,并将生物质制备含氧液体燃料系统与生物质直燃发电系统进行比较,生物质制各含氧液体燃料系统单位产量的碳排放为246.67Kg/t玉米秸秆,而生物质直燃发电系统单位产电的碳排放为163.79Kg/t玉米秸秆,相比较而言,生物质制备含氧液体燃料系统碳排放量较大,而酸性、可吸入无机物、固体废弃物的环境影响相对较小。