可再生资源催化技术是一个核心的体系。这个体系会使用生物质、废旧塑料、农业废弃物这些原料。它们是再生的资源。在这个过程中, 会借助催化剂。条件必须是特定的。转化会把它们变成液态燃料、合成气。也会把部分资源转化为高附加值的化学品。它有一个核心的使命存在。要用催化反应的方法来打打破瓶颈。
什么是瓶颈呢。是在热力学和动力学方面。目的是为了能让资源进行升值。低值、分散的资源能够高效地变成可用的能源。这个过程要在温和的条件下完成。到了2025年, 全球范围内生物质催化转化产业的规模已经超过420亿美元, 在中国实施的十四五规划里面, 这项技术被明确列为关键性的绿色低碳技术发展方向。
在目前这个阶段, 产业化实现程度处于最高水平的技术路径一共有三条, 它们分别是。
一、采用热催化裂解技术的时候, 温度要控制在四百到六百摄氏度的区间内。这个过程是把以ZSM-5以及HZSM-5分子筛作为核心的催化剂利用起来, 让木质纤维素直接被裂解成为包含苯、甲苯、二甲苯在内的芳烃组分。
在这样的条件下, 它的单程转化率可以达到百分之六十五以上。最后出来的产物是能够直接去兼容现有的汽油调配体系的。
二、进行催化加氢升级处理。把初步热解所得到的生物质油, 也就是Bio-oil这种物料, 放到加氢催化剂里面去反应。所用的加氢催化剂是CoMo/Al₂O₃或者NiMo/Al₂O₃。
在这个过程中会对油品进行深度脱氧以及加氢操作。最终产出的是烃类燃料。这种烃类燃料的光谱和石化柴油的光谱高度兼容。它的热值能够到达39到41兆焦每千克的范围。并且能够符合国家现行的GB 19147柴油指标要求。
三、先把可再生资源通过催化气化这个过程, 把它变成由一氧化碳和氢气组成的合成气。然后呢, 再用铁基的催化剂或者钴基的费托催化剂, 把这些合成气转化成十个碳原子以上的长链烃。最后生成的这些产物,主要就是为了适配那些需要用来生产航空煤油的场合可再生资源催化技术:从资源到能源生产, 以及生产超低硫柴油的场合。
催化材料体系是整条技术链的核心。分子筛类包括ZSM-5和Y型分子筛这些, 负责选择性裂解以及骨架异构工作。贵金属类包括Pt/Al₂O₃和Pd/C这些, 承担深度脱氧的任务。
非贵金属类有MnO₂这样的还有TiO₂这样的, 来实现低温下的催化活化效果。
在近年来的发展当中,单原子这种催化剂类型像是用氧化铝来负载镍原子那样的情况可再生资源催化技术:从资源到能源生产,它们使得活性位点的利用率实现了大幅度的提升青岛高世电气科技有限公司, 因为所有原子都是分散开的, 达到了单个原子的级别, 在实验环境里的条件下进行工作, 其催化转化的能力表现已经超过了百分之九十二这个数值, 此外也带来了一个很显著的好处, 那就是贵金属被使用的总量下降了, 所以相关的费用也减少了。
在产业化标准这一方面, 它是依据GB/T 41608-2022《生物质成型燃料》以及ISO 17225国际规范而来的。可再生催化转化燃料必须满足水分小于或者等于百分之十, 灰分小于或者等于百分之五, 热值高过或者达到每千克十六兆焦耳等等这些硬性指标的要求。
在国内地区里面, 山东、吉林、黑龙江都已经建成了多个万吨级的生物质催化制油示范装置。关于工艺放大的情况, 以及连续运行的验证工作, 基本上都已经完成了。
在政策和前景方面, 需要知道的是, 到二零二六年的时候, 欧盟的REPowerEU计划已经把可再生催化转化燃料纳入了必须完成的那个目标里面。另外, 中国的《十四五现代能源体系规划》也明确地表示要支持那种利用生物质进行催化来制造化学品以及燃料的大规模落地工作。
根据行业的预测结果来看, 等到二零三零年的时候采用催化技术的路径, 将贡献全球可再生液体燃料产量的百分之三十五以上。这就让它成为了摆脱对化石能源依赖的关键技术支柱。
