[01584423]生物质下行床毫秒热解及其产品梯级综合利用技术

目前我国每年农林废弃物约8.8亿吨以上,由于缺乏大规模高效高值化清洁综合利用技术而不得不焚烧或废弃,不仅浪费了资源,也引起了雾霾天气、大气污染、土壤矿化、火灾和交通事故等众多社会经济与生态问题,成为政府、社会和舆论关注的焦点。生物质快速热解液化是一种最有望在本世纪实现工业化应用的生物能利用技术,目前,是生物能转化领域的国际研发热点,也是我国战略新兴产业-新能源领域的前沿探索项目。下行循环流化床具有气固径向分布均匀、返混小、停留时间短等优点,在国际上被公认为快速热解技术的最佳反应器类型,被誉为“二十一世纪取代提升管的新技术”,但亟待工业化。 本项目在国家自然科学基金、国家863课题、国家星火计划和教育部新世纪优秀人才等项目资助下,发明了具有自主知识产权的生物质自混合下行循环流化床快速热解工艺和装备以及产品高值化利用技术,并实现工业化应用和示范。 ①利用热载体分级循环将加热和热解过程耦合,发明了生物质自混合下行循环流化床快速热解工艺。其特点为原料适应广、毫秒高温热解、油品收率高、含灰量低（＜0.1%）,实现了热电自给、原料吃干榨净、过程无三废排放。与代表国际先进水平的工业化技术（荷兰Twente大学和加拿大Ensyn工程师协会）相比,解决了超短接触热质传递与反应调控、油中带灰、产品高含水、油气结焦堵塞、半焦载体异重返料、生物油加热自聚、流化气稀释耗能、含钾载体熔融结焦死床、原料余热干燥、反应器机械运动部件高温磨损等影响生物质热解技术工业放大和长周期运行十大国际难题。 ②将下行管快速热解和提升管再生加热设备结构耦合。发明了双管下行超短接触循环流化床装备技术,形成了简单和紧凑的“O”型循环结构,热载体流动循环与分离良好,温度和压力平衡易于控制。满足了毫秒热解工艺热质传递快、反应快和分离快的“三快”要求,解决了装备大型化和长周期稳定运行的难题,在国际上首次实现了下行床热解和提升管再生技术耦合的工业化应用。 ③按照馏分轻重,发明了系列生物质热解产品高值化利用技术,提取的高活性高纯度腐植酸用于生产系列生态修复治理产品,实现生态绿色修复;通过超临界酯化、浅度加氢以及甲醇乳化生产优质车用代用燃料,生物半焦生产蜂窝活性炭和球形活性炭,实现了产品梯级综合利用,提高了生物质快速热解提炼技术的经济社会和生态效益以及市场竞争力。 目前,生物质快速热解工业化装置达到万吨规模的在世界范围内不足10套,其中本项目为5套,并于2012年在山东东营建成投产处理能力为20万吨/年的国际首座最大规模生物质快速热解装置（国外单套最大规模为3.6万吨/年）。 本项目授权发明专利10项、实用新型10项;发表论文17篇,SCI/EI收录10篇;培养博硕士8名;近三年的工业应用和示范新增直接经济效益2.17亿元,实现利税3767万元,为大规模高效高值化清洁利用农林废弃物、减少秸秆焚烧产生的环境污染提供了技术支撑,大幅度提升了我国环境科学技术核心竞争力,推动环境保护科技进步和生物能化工学科发展,应用前景广阔。