專(zhuān)利名稱(chēng)：利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法，對(duì)沿海 地區(qū)用于經(jīng)濟(jì)性工業(yè)開(kāi)發(fā)后的大量富余海藻及我國(guó)相對(duì)緊缺的陸上生物質(zhì)資源 進(jìn)行綜合潔凈利用，最大可能地利用了無(wú)污染可再生的生物質(zhì)能。屬于生物工 程與新能源領(lǐng)域。
技術(shù)背景世界范圍內(nèi)能源緊缺日益嚴(yán)重，化石燃料的利用對(duì)環(huán)境的污染也日趨惡化。 《京都協(xié)議書(shū)》、巴里島會(huì)議都關(guān)注著"溫室效應(yīng)"的問(wèn)題。新的可再生能源的 開(kāi)發(fā)顯得格外緊迫。而生物質(zhì)能作為一種可再生能源，居于世界能源消費(fèi)總量 的第四位。日前全世界大范圍對(duì)生物質(zhì)資源的利用主要是陸上的木料與農(nóng)作物，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在生物質(zhì)能的利用上已經(jīng)技術(shù)成熟，優(yōu)勢(shì)明顯。盡管我國(guó)是一個(gè) 農(nóng)業(yè)大國(guó)，但木材，秸稈等農(nóng)作物依然分散，大多數(shù)還用于農(nóng)村日常燃燒。我 國(guó)的國(guó)情決定了單純用木材和秸稈等生物質(zhì)熱解制取燃料，資源相對(duì)緊缺。而 海洋生物資源開(kāi)發(fā)的潛力巨大，其中海藻植物約有一萬(wàn)多種，尤其我國(guó)有廣闊 的海疆，海島沿岸14200多公里，生長(zhǎng)著三四千種海藻，包括紅藻、褐藻及綠 藻等種群(中國(guó)海藻志.第二巻紅藻門(mén)，第三冊(cè)石花菜目隱絲藻目胭脂藻 目.科學(xué)出版社，2004年，vii-ix頁(yè))，部分海藻產(chǎn)量居世界首位。海藻相對(duì)于 陸上生物質(zhì)有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，生長(zhǎng)速度快，便于養(yǎng)殖；生長(zhǎng)在海里，不占用耕地 資源；吸收C02，種類(lèi)繁多，可以交替大量繁殖，保證全年資源充足，能夠作為 陸上生物質(zhì)的有力補(bǔ)充，解決了生物質(zhì)資源分散和受季節(jié)限制等大規(guī)模應(yīng)用的 瓶頸問(wèn)題。陸上生物質(zhì)(秸稈，木材)含氧量較高，對(duì)油品的質(zhì)量不利，而海藻具有 含氧量較低的特性。陸上生物質(zhì)含灰量較低，可以提高生物油的產(chǎn)率；海藻含 較多無(wú)機(jī)鹽，可對(duì)熱解制油過(guò)程能起催化劑作用。同時(shí)海藻熱解時(shí)能釋放熱量，其熱量能供給同時(shí)發(fā)生熱解的陸上生物質(zhì)，從而減少系統(tǒng)外部供給熱量。因而， 將海藻與陸上生物質(zhì)經(jīng)混合后熱解，能夠和諧利用兩者的優(yōu)點(diǎn)，制取高品質(zhì)高 產(chǎn)量的生物油。世界上一些國(guó)家正在關(guān)注海藻能源的利用開(kāi)發(fā)LiveFuels公司宣稱(chēng)2010年 美國(guó)將實(shí)現(xiàn)海藻-生物質(zhì)原油的轉(zhuǎn)化；石油公司雪佛龍(Chevron)與美國(guó)國(guó)家可 再生能源實(shí)驗(yàn)室(the National Renewable Energy Labs)也正在合作研發(fā)可用于燃 料生產(chǎn)的海藻。但資料表明還尚未有將海藻與陸上生物質(zhì)混合制油的報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用海藻與陸上生物質(zhì) 共同熱解制取生物油的方法，對(duì)海藻及陸上生物質(zhì)資源進(jìn)行綜合優(yōu)化利用，提 高生物油的品質(zhì)，提高產(chǎn)油率。為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明根據(jù)海藻和陸上生物質(zhì)的熱解特性與灰熔點(diǎn)選擇 熱解利用品種，將灰熔點(diǎn)不低于700度的大型海藻及陸上生物質(zhì)分別采集篩選、 烘干、粉碎后，按照一定比例混合送入熱解反應(yīng)器，控制熱解溫度和反應(yīng)時(shí)間， 使反應(yīng)物快速熱解，經(jīng)氣、固分離后，冷凝后的氣體即為目標(biāo)產(chǎn)物生物油。本發(fā)明的方法具體實(shí)現(xiàn)步驟為1、 首先根據(jù)大型海藻和陸上生物質(zhì)的熱解特性與灰熔點(diǎn)選擇熱解利用品種， 一般選擇熱解揮發(fā)分含量高于40%，灰熔點(diǎn)不低于700度的物種。2、 將采集的大型海藻和陸上生物質(zhì)分別進(jìn)行篩選、曬干，粉碎或切割成長(zhǎng) 度為0.1-10mm顆粒。3、 將大型海藻和陸上生物質(zhì)按質(zhì)量比1: 0.5-2混合。4、 將混合物料送入熱解反應(yīng)器，熱解反應(yīng)器溫度控制在400—600'C，高加 熱速率為100—100(TC/S，熱解氣高溫滯留期通常為0.5-5S，使熱解產(chǎn)生的氣體 和焦炭在分離器中被分離，分離后的氣體通過(guò)多級(jí)冷凝器后冷凝至30(TC以下， 得到生物油。本發(fā)明中，所述大型海藻選擇條滸苔、馬尾藻、海帶、片滸苔、巨藻、紫 菜等所有能提供生物質(zhì)的海藻。所述陸上生物質(zhì)選擇杉木屑、秸稈、玉米芯、稻殼等所有陸上種植的木質(zhì) 纖維類(lèi)生物質(zhì)。本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)是(l)資源優(yōu)化利用。我國(guó)陸上生物質(zhì)資源相對(duì)分散緊缺， 海藻資源豐富，混合使用符合我國(guó)國(guó)情。(2)節(jié)約能源消耗。因?yàn)楹Ｔ鍩峤鈺r(shí)會(huì) 釋放熱量，海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解時(shí)能夠耦合能量，可節(jié)省外部能量的供 給。(3)海藻與陸上生物質(zhì)互有優(yōu)勢(shì)，互相配合，陸上生物質(zhì)灰分較少，產(chǎn)油率 高；海藻類(lèi)生物質(zhì)本身含有大量無(wú)機(jī)鹽，能夠?qū)峤膺^(guò)程起催化作用。(4)海藻 除了可以大量栽培用于海洋生態(tài)修復(fù)，還能和陸上生物質(zhì)共同熱解制取液體生 物油，能夠開(kāi)發(fā)新的能源資源，節(jié)省石油等不可再生化石能源。(5)陸上生物質(zhì) 含氧量較高，生產(chǎn)的生物油含氧量較高；而海藻含氧量相對(duì)較低，能夠有效減 少混合制油的氧含量，提高生物油的品質(zhì)。本發(fā)明將沿海地區(qū)大量海藻與陸上生物質(zhì)相配合，進(jìn)行潔凈能源利用，最 大可能因地制宜地利用了海藻這種豐富的海洋可再生能源，也解決了環(huán)境污染 問(wèn)題。本發(fā)明創(chuàng)新地和諧利用了海藻和陸上生物質(zhì)資源特色和物料性質(zhì)，優(yōu)化 生產(chǎn)生物油，為生物油的制取開(kāi)辟了一條新的道路，具有巨大的市場(chǎng)潛力與社 會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例11、 根據(jù)熱解揮發(fā)分含量高于40%，灰熔點(diǎn)不低于700度，選擇大型海藻和 陸上生物質(zhì)品種為條滸苔和杉木屑。2、 分別將條稱(chēng)苔和杉木屑曬干，切割成長(zhǎng)度為lmm的顆粒。3、 按條滸苔與杉木屑質(zhì)量比為1: 2配比均勻混合。4、 將混合物料送入熱解反應(yīng)器，熱解反應(yīng)器溫度控制在6(KTC，高加熱速 率為100°C/S，熱解氣高溫滯留期為5S，熱解產(chǎn)生的氣體和焦炭在分離器中被 分離，分離后的氣體通過(guò)多級(jí)冷凝器后急冷至300。C以下，得到生物油。實(shí)施例21、 根據(jù)熱解揮發(fā)分含量高于40%，灰熔點(diǎn)不低于700度，選擇大型海藻和 陸上生物質(zhì)品種為馬尾藻和秸稈。2、 分別將馬尾藻和秸稈曬干，切割成長(zhǎng)度為2mm。3、 按馬尾藻與秸稈質(zhì)量比為1: l配比均勻混合。4、 將混合物料送入熱解反應(yīng)器，熱解反應(yīng)器加熱到50CTC，高加熱速率為 500°C/S，熱解氣高溫滯留期為3S，熱解產(chǎn)生的氣體和焦炭在分離器中被分離， 分離后的氣體通過(guò)多級(jí)冷凝器后冷凝至30(TC以下，得到生物油。實(shí)施例31、 根據(jù)熱解揮發(fā)分含量高于40%，灰熔點(diǎn)不低于700度，選擇大型海藻和 陸上生物質(zhì)品種為海帶和玉米芯。2、 將海帶和玉米芯曬干，粉碎或切割成長(zhǎng)度為lOmra。3、 按海帶與玉米芯質(zhì)量比為2: l配比均勻混合。4、 將混合物料送入熱解反應(yīng)器內(nèi)，熱解反應(yīng)器加熱到400°C，高加熱速率 為1000°C/S，熱解氣高溫滯留期為0. 5S，熱解產(chǎn)生的氣體和焦炭在分離器中被 分離，分離后的氣體通過(guò)多級(jí)冷凝器后冷凝至30(TC以下，得到生物油。
權(quán)利要求
1、一種利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法，其特征在于包括如下步驟1)根據(jù)大型海藻和陸上生物質(zhì)的熱解特性與灰熔點(diǎn)選擇熱解利用品種，選擇熱解揮發(fā)分含量高于40％，灰熔點(diǎn)不低于700度的物種；2)分別將采集的大型海藻和陸上生物質(zhì)進(jìn)行篩選、曬干，粉碎或切割成長(zhǎng)度為0.1-10mm顆粒；3)將大型海藻和陸上生物質(zhì)按質(zhì)量比1∶0.5-2混合；4)將混合物料送入熱解反應(yīng)器，熱解反應(yīng)器溫度控制在400-600℃，高加熱速率為100-1000℃/S，熱解氣高溫滯留期為0.5-5S，使熱解產(chǎn)生的氣體和焦炭在分離器中被分離，分離后的氣體通過(guò)多級(jí)冷凝器后急冷至300℃以下，得到生物油。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法， 其特征在于所述大型海藻選擇條滸苔、馬尾藻、海帶、片滸苔、巨藻或紫菜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法， 其特征在于所述陸上生物質(zhì)選擇杉木屑、秸稈、玉米芯或稻殼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法。根據(jù)海藻和陸上生物質(zhì)的熱解特性與灰熔點(diǎn)選擇熱解利用品種，將灰熔點(diǎn)不低于700度的大型海藻及陸上生物質(zhì)分別采集篩選、烘干、粉碎后，按照一定比例混合送入熱解反應(yīng)器，控制熱解溫度和反應(yīng)時(shí)間，使反應(yīng)物快速熱解，經(jīng)氣、固分離后，冷凝后的氣體即為目標(biāo)產(chǎn)物生物油。本發(fā)明利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解時(shí)的耦合能量節(jié)省外部能量的供給，利用海藻類(lèi)生物質(zhì)對(duì)熱解過(guò)程的催化作用提高產(chǎn)油率，同時(shí)因減少混合制油原料的氧含量而提高生物油的品質(zhì)。本發(fā)明針對(duì)大型海藻與陸上生物質(zhì)的資源特色和物料性質(zhì)，優(yōu)化生產(chǎn)生物油，提高大型海藻的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)C10G1/00GK101333447SQ200810041468
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者劉建國(guó), 姜秀民, 爽 王, 輝 王, 韓向新 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)