全球面临着实现能源安全与环境安全平衡的问题,储量丰富的生物质具有环境友好性、可再生性和利用方法多元化等突出优势,因而利用生物质制备可替代化石基燃料的生物燃料被认为是解决该问题的可行途径。为此,本文以生物质气化费托合成-分馏提质（Gasification and Fischer-Tropsch synthesis with fractionation upgrading,GFT-FU）和生物质热解气化低碳烯烃合成-烯烃齐聚（Pyrolysis and gasification to low-carbon olefin synthesis with olefin polymerization,PG-OP）两种制取生物液体燃料工艺为研究对象,对所研究的对象分别建立了工艺系统的仿真流程,并进行流程模型的模拟运算,在得到的数据基础上对传统的气化费托合成工艺进行优化,并对优化后的GFT-FU工艺和PG-OP工艺分别进行能量、环境、经济三方面的评价与研究,为生物质气化制备液体燃料技术的商业化利用提供指导方向。首先,构建以玉米秸秆为原料制备液体燃料的生产路线,使用Aspen Plus软件建立两种工艺系统的仿真流程,并对GFT-FU工艺进行优化,处理量为1 t/h生物质。结果表明优化前后的GFT-FU工艺和PG-OP工艺的主要燃料产物航空燃油产量分别为7.2、8.1和9.3 kg/百千克生物质,三条路线的液体燃料产率分别为10.4%、11.6%和11.4%。除了满足自消耗电量外,三条路线还分别输出41.5、24.28和58.22 k W电量/百千克生物质。优化前后的GFT-FU工艺和PG-OP工艺的能量转化率分别为30.42%、35.22%、33.71%,若将电能也计入能量收益中,优化前后的GFT-FU工艺能量转化率分别为39.65%和40.82%,PG-OP工艺能量转化率为49.45%。其次,以Aspen Plus软件模拟得到的质量流、能量流参数为基础,对优化后的GFTFU工艺和PG-OP工艺进行了能量分析,利用基于热力学第二定律的（火用）分析方法,分别计算了两条工艺各单元和全系统的（火用）损失和（火用）效率。结果表明:当航空燃油和电能计入收益（火用）时,GFT-FU工艺和PG-OP工艺的总（火用）效率分别为29.43%、31.58%;若将汽油等燃料也计入收益（火用）时,两种工艺的（火用）效率分别为37.50%、38.27%。GFT-FU工艺（火用）损失的主要贡献者为气化反应器和费托合成反应器,PG-OP工艺（火用）损失的主要贡献者则为预处理系统和热解气化反应器。然后,采用全生命周期评价方法对两种工艺进行环境评价,分析了优化后的GFTFU工艺和PG-OP工艺从种植到生产再到下游使用全过程的环境排放和资源消耗,计算了七种不同的典型环境影响潜值并分析了不同阶段的环境影响分布,同时比较了生物航油与传统化石基航油的环境性以及不同秸秆类生物质原料之间的环境性。结果表明:两种工艺均是农业过程的环境影响占比较大,生产阶段则是碳排放的主要贡献源;两种工艺在环境性上各有优势,GFT-FU工艺在化石能源耗竭潜值、全球变暖潜值和光化学臭氧形成潜值上的表现优于PG-OP工艺,而PG-OP工艺则是在臭氧层耗竭潜值、酸化潜值、富营养化潜值和人体毒性潜值上呈现出较优的环境性;对比化石航油,生物航油在温室气体减排方面效果显著,GFT-FU工艺和PG-OP工艺较传统化石航油生产工艺在GWP一项上分别减少了77.4%和73.9%。在GFT-FU工艺中比较了三种不同秸秆类生物质原料的环境影响负荷,以玉米秸秆为生产原料环境性最佳。最后,运用技术经济分析方法对两种工艺生产航空燃料的固定投资和生产成本进行计算,对于日处理量为2000 t生物质的生物燃料工厂,GFT-FU工艺和PG-OP工艺的固定投资分别为113783.91万元和89181.43万元。若不考虑副产物收益,GFT-FU工艺和PG-OP工艺生产成本分别为14977.10元/t和16234.68元/t;若考虑副产物收益,两种工艺生产的航空燃料最低成本分别为10036.29元/t和12557.01元/t。生产成本中的可变成本是两种工艺生产航空燃油成本中占比最大的部分,分别占总成本的61.07%和75.24%。