甘蔗渣生物油催化加氢裂解一体化评估：可持续生产柴油与汽油的创新路径

本文创新性地将甘蔗渣快速热解（fluidized-bed fast pyrolysis）、催化加氢处理（hydrotreatment）与生物油加氢裂解（hydrocracking）技术整合至传统蔗糖工业，通过Aspen Plus?模拟验证了生产"即用型"（drop-in）柴油和汽油的可行性。研究表明，当50%以上甘蔗渣用于生物燃料生产时，燃料等效价格可低至0.56美元/升，投资回收期仅3.4年，显著优于传统热电联产系统（cogeneration）。敏感性分析揭示资本投入、原料处理能力及融资条件为关键影响因素，为生物质循环经济（circular bioeconomy）提供了新范式。

　　

亮点

• 开创性工业配置结合蔗糖厂热电联产（cogeneration）与流化床快速热解（fluidized-bed fast pyrolysis）

• 催化加氢裂解（hydrocracking）使生物油能量密度提升50%，达42-44 MJ/kg（与石化燃料相当）

• 蒸汽重整（steam reforming）实现系统内氢能自给，形成闭环生产

技术性能

如表2所示，当70%以上甘蔗渣用于热解时，燃料产量激增但电力输出出现缺口。最佳平衡点为50%原料分配，此时：

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  柴油产率：0.18 kg/kg_bagasse

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  汽油产率：0.15 kg/kg_bagasse

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  系统总能效达78.3%，较传统模式提升21%

结论

本研究证实了将先进热化学转化技术整合至甘蔗生物精炼厂（biorefinery）的"双赢"潜力：

1. 1.

   经济性：燃料等效价格（0.56美元/升）低于2024年国际均价（0.91美元/升）

2. 2.

   环境效益：每吨甘蔗渣减排CO₂当量达1.2吨

3. 3.

   技术突破：通过级联催化（cascade catalysis）实现氧含量从40wt%降至<3wt%

作者贡献声明

Edvan Vinícius Gon?alves主导了从概念设计到模拟验证的全流程工作，Bruno Bertolo Caetano协助完成经济模型构建，团队在Melissa Gurgel Adeodato Vieira教授指导下攻克了高压加氢反应器（hydrotreater）的工程放大难题。

第二个结论

该集成方案为发展中国家提供了一条兼具工业化落地与碳中和目标的现实路径，其模块化设计尤其适合现有蔗糖厂改造。未来研究将聚焦催化剂寿命延长与副产物高值化利用。