Жидкие топлива из растительной биомассы

Исследования процесса термического растворения (или ожижения древесины) имеют давнюю историю. Так, начались они примерно в конце 20-х годов прошлого века в странах, не имеющих собственных запасов нефти. Было установлено, что при обработке древесины органическими растворителями при повышенных температурах и давлении можно добиться полного или значительного превращения ее в жидкие продукты. Эффективность ожижения повышается в атмосфере водорода в присутствии катализаторов гидрирования.

Ожижение растительной биомассы водородом или водорододонорними растворителями требует больших затрат водорода на удаление содержащегося в ней кислорода в виде воды. С экономической точки зрения более целесообразно использовать моноксид углерода для удаления кислорода биомассы в виде СО₂:

С_nH_mО + СО → С_nH_m + СО₂

Превращение карбогидратов в жидкие углеводороды изучено на многих древесных материалах, включая индивидуальные компоненты древесины. Катализаторами реакций деполимеризации растительных полимеров являются соединения щелочных и щелочноземельных металлов, кобальта, никеля и др. Так, при добавлении NiСО₃ или К₂СО₃ к суспензии опилок древесины в воде конверсия древесины возрастает в три раза.

При умеренных температурах процесса не достигается глубокого превращения древесины, и полученный при 250⁰С продукт представляет собой в обычных условиях мягкий битумоподобный материал, плавящийся примерно при 100⁰С. С повышением температуры процесса до 380⁰С и выше образуется жидкий продукт с низкой вязкостью и пониженным содержанием кислорода. Однако в этих условиях существенно повышается давление в реакторе.

Древесное сырье может растворяться под действием многоатомных алифатических спиртов, а также при использовании антраценового масла и кислородсодержащих растворителей (крезолы, дифениловый эфир).

Древесину можно непосредственно превратить в углеводородные смеси, аналогичные бензину, применяя двухстадийный процесс. На первой стадии древесину ожижают в среде моноксида углерода и водного раствора щелочи при высоком давлении, а на второй стадии жидкие продукты подвергают облагораживанию с применением промышленных катализаторов гидроочистки нефтяного сырья. Превращение жидкого биосырья в облагороженные углеводородные фракции по сравнению с нефтяным сырьем отличается некоторыми особенностями, связанными с высокой концентрацией в так называемой биогенной нефти алифатических и циклоалифатических спиртов, кетонов и сложных эфиров. При каталитическом гидрокрекинге происходит разрушение кислородсодержащих соединений и высококипящих компонентов, насыщение водородом продуктов крекинга.