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法律研究生物质的水热液化和气化
水热液化 (HTL)
水热液化只是从生物质（如藻类、木材等）中获取能量的几种方法之一。该过程在极端温度和压力下使用水作为溶剂。在此，生物质或基于化石燃料的富碳材料在高温下，无燃烧且氧气供应受控的情况下转化为一氧化碳、氢气和二氧化碳气体。
在此，湿生物质转化为原油的过程也发生在地球表面以下的自然过程中。通过此过程获得的油被称为生物油或生物原油。
该过程在适中的温度和高压下进行数分钟。在此过程中，诸如湿生物质（可能是垃圾、木材、作物、垃圾填埋气、酒精燃料等）、煤炭、污水污泥、动物粪便等有机物质与水在无氧条件下混合，温度在 250°C – 550°C 之间，并施加 5 – 25 MPa 的高压在此混合物上，并保持 20-60 分钟。
在此保留时间内，尽管使用较高和较低的温度来优化气体或液体，但会发生化学反应。在这些温度下，水根据条件变得亚临界或超临界，并充当溶剂、反应物和催化剂，以促进生物质到生物油的反应。
在此，生物质最初水解并分解形成低分子量化合物，然后这些化合物重新聚合形成粘稠的粗生物油。然后该过程冷却并降低压力，并分离成三相，CO2、水和生物原油。
这种生物原油具有高密度和较低的热值。根据工艺的不同，这种燃料也可以通过升级为柴油、汽油和喷气燃料，用于大型发动机，如船舶和铁路。
影响原油质量的因素
影响通过 HTL 工艺生产的原油质量和产率的一些因素包括以下因素。
原料或生物质中纤维素、半纤维素和木质素等成分来自不同的来源，会影响生物原油的产率和质量。
理想温度通常取决于所使用的生物质，任何高于此理想值的温度都会增加焦炭和气体的形成。如果温度低于理想值，则会降低解聚和产率。
压力是另一个决定整体反应动力学的因素。
由于 HTL 是一个快速过程，因此解聚发生的保留时间将较短。此 RT 又取决于原料、溶剂比率和温度。因此，优化 RT 是必要的。
生物质的水热气化
生物质气化是主要的创新热化学过程，通过该过程，通过在有限的空气供应下燃烧固体生物质形成可燃气体作为最终产物。价值较低的生物质可用于转化可再生气体。此过程特别适用于干物质含量约为 5-50% 的废水，例如工业废水、甲烷化装置的液体残留物、牲畜粪便的废水、污水处理厂的污泥。
该过程在约 1000°C 的温度下进行，燃烧发生反应器被称为气化炉。在此，在气化炉中，湿生物质被压缩至约 300 巴。然后，盐分离器排出所有无机固体残留物，如用于农业的矿物盐。
气化过程包括碳的高转化率，约为 90%，转化为甲烷气体、氢气和 CO2。气体形成后剩余的液体是有用的富氮水。
此过程必须持续一整天，但在 2 分钟内即可完成。由于热回收过程，所得产物具有很高的能源效率，约为 60-70%。由于输出气体通常具有高压，因此将其净化并作为低碳和可再生气体注入，以替代天然气。
以下是生产氢气所涉及的步骤。
进行干燥以减少生物质中的水分含量。
在高温下发生分解和热解。
发生生物质气化，其中反应涉及将生物质转化为氢气。
之后，将产生的气体与其他副产物分离。
结论
随着世界面临着污水污泥等湿性废弃物带来的日益严重的的环境问题，许多处置方法正变得越来越昂贵。因此，为了将这种废弃生物质转化为可再生能源，许多热化学转化方法确实很有帮助。
这些包括水热液化和气化，分别生产液体原油和合成气。在此，在水热液化中，长链碳分子和生物质在热力学上分解成水和二氧化碳，并使用催化剂来提高产率和产品质量。
生物质中的碳和氢原子在热化学上转化为原油，这是一种疏水性化合物。水热气化基于将来自不同来源的生物质热化学转化为称为甲烷气体的可再生气体。在此，工艺中提供的氧气量和蒸汽量会影响氢气的产率。
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