生物质最大的优势在于它是唯一含碳的可再生资源,可通过热化学和生物化学等转化方法制取生物燃料,生物质液体燃料因可替代传统化石燃料作为交通运输燃料使用而具有广阔的应用前景。生物原油是生物质通过快速热裂解直接制备的液体燃料,自身存在含水量高、含氧量高、热值低、酸性强等不足,因此需对生物原油进行改性提质制取高品位车用燃料。本文以国家973项目“生物质转化为高品位燃料的基础问题研究”和“生物质制取高品位液体燃料基础问题研究”,国家自然科学基金“生物质热化学转化为高品位能源的基础问题研究”为依托,以稳定易燃的含氧有机化合物为提质目标,开展了生物原油在超临界乙醇体系催化改性提质实验研究,结合催化改性提质实验数据,使用全生命周期评价方法对生物质快速热裂解及生物原油催化改性提质技术路线进行评估,同时对生物原油催化加氢制取汽柴油技术路线进行评估,对比分析了两条技术路线的环境效益。首先使用双金属催化剂2%Pt/10%Ni/HZSM-5对稻壳热解油进行乙醇和氢气氛围下一步催化改性提质实验,结果表明,改性提质后所有工况下无水提质油热值均由无水生物原油的21.89MJ/kg提高至27MJ/kg以上,提质油中目标组分含量均由56.09%增加至73%以上；随着初始氢气压力的升高,提质油中目标组分含量增加,无水提质油产率增加,提质反应的能量效率增加,较高的初始氢气压力抑制催化剂上固体焦炭类物质的沉积；随着输入醇油比的增大,提质反应实际消耗的醇油比也逐渐增大,目标产物的含量逐渐增加,但乙醇自身副反应逐渐显著；随着反应温度的升高,目标产物的含量均有所降低,单位催化剂积碳量逐渐增大。其次使用单金属催化剂5%Pt/SO427ZrO2/SB A-15(5%Pt/SZr)对生物原油进行乙醇和氢气氛围下催化改性提质实验,结果均表明除输入醇油比为1的工况外,提质后无水提质油热值均增加至27MJ/kg以上,提质油目标组分含量提高至75%以上；在较高的初始氢气压力条件下,目标产物含量较高,无水提质油产率和提质过程能量效率均较高,单位催化剂积碳量明显降低；在较高输入醇油比的工况下,提质油目标组分含量和无水提质油热值均较高,单位催化剂积碳量较小；随着反应温度的升高,目标产物含量降低,无水提质油热值有所增加,但单位催化剂积碳量明显增大。基于选定的反应条件进行不同催化剂下改性提质实验研究,结果表明当初始氢气压力为2.0MPa,输入醇油比为5,反应温度为260℃时,使用以HZSM-5为载体的催化剂5%Pd/HZSM-5和以SBA-15为载体的催化剂5%Pt/SZr提质效果较好。结合生物原油在超临界乙醇体系催化改性提质实验数据,对玉米秸秆快速热裂解及生物原油在超临界乙醇体系催化改性提质方案进行了全生命周期评价,结果表明与生产1MJ传统汽柴油过程不可再生净能耗和温室气体净排放相比,基于玉米秸秆乙醇的催化改性提质方案相应指标分别降低96.6%和91.4%,基于甘蔗渣乙醇的催化改性提质方案相应指标分别降低88.0%和85.7%,基于玉米乙醇的催化改性提质方案相应指标分别降低53.1%和31.6%；生物原油在超临界乙醇体系催化改性提质方案均表现出良好的环境效益,改性提质过程中纤维素乙醇的引入具有更好的环境效益。结合Aspen Plus模拟结果,在GREET软件平台上建立了玉米秸秆快速热裂解及生物原油催化加氢制取汽柴油三种方案的全生命周期模型,结果表明与生产1MJ传统汽柴油过程不可再生净能耗和温室气体净排放相比,生物原油催化加氢制取汽柴油的三种方案均呈现出良好的环境效益；与基于玉米乙醇的生物原油超临界改性提质技术路线相比,生物原油加氢制取汽柴油三种方案均具有较低的不可再生净能耗和温室气体净排放；若生物原油超临界改性提质过程使用纤维素乙醇,超临界改性提质路线比生物原油全部催化加氢方案和生物原油部分水相重整制氢方案具有更好的环境效益。生物原油全部水相重整制氢方案在所有方案中环境效益最为显著。