[發明專利]秸稈快速熱裂解生產燃料的方法及其燃料產品

無效

• 申請號: 200910158221.0
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN101602954A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 丁赤民;李建隆
• 申請（專利權）人: 丁赤民;李建隆
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10L1/32;C10K1/04;C10K1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于秸稈熱裂解技術領域，更明確地說涉及秸稈快速熱裂解生產 燃料的方法及其燃料產品的創新。

背景技術

生物能是指從生物質中獲得的能量，是一種可再生且環境友好的能源， 其能量載體的碳元素來自大氣中的CO₂，燃燒或裂解后又以CO₂形式返回到 大氣，從而構成碳的生態循環鏈。生物能作為一種可再生能源，在能源結構 中的地位越來越重要。生物質快速熱裂解技術是其關鍵之一。

生物質熱裂解是指生物質在完全缺氧或有限氧供應條件下的熱降解，最 終生成炭、可冷凝氣體(生物燃油)和可燃氣體(不可冷凝)的過程。生物質熱 裂解是復雜的熱化學反應過程，包含分子鍵斷裂、異構化和小分子聚合等反 應。生物質的三種主要組成物常常被假設獨立地進行熱分解，半纖維素主要 在225～350℃分解；纖維素主要在325～375℃分解；木質素在250～500℃分 解。半纖維素和纖維素主要產生揮發性物質，而木質素主要分解成炭。

熱裂解過程由外至內逐層進行，生物質顆粒被加熱時成分迅速裂解成木 炭和揮發分。一次裂解反應生成生物質炭、一次生物質油和不可冷凝氣體。 在多孔隙生物質顆粒內部和高溫氣相中的揮發分還會進一步裂解，形成不可 冷凝氣體和二次生物質油，進一步裂化分解，稱為二次裂解反應。生物質熱 解過程最終形成生物質油、不可冷凝氣體和生物炭。為了得到高產率的生物 質油，需快速除去一次熱解產生的氣態產物，以抑制二次裂解反應的發生。

我國石油資源匱乏，石油安全問題日益突出，同時大氣污染、酸雨、溫 室效應等問題形勢嚴峻，必須找出一條保障能源安全的根本途徑和替代方 法。但我國又是生物質資源豐富的大國，僅農作物秸稈的產量就達到了7億 噸/年。然而，目前的利用率僅為7％，多數秸稈就地焚燒，既造成了大氣污 染又浪費了資源。

開發利用秸稈的途徑很多，諸如熱化學轉化技術、生物化學轉化技術等。 其中熱裂解制油技術被認為是熱化學轉化技術的前沿課題，可將秸稈轉化成 生物質油，所產生的氣體可作燃料，固體物為高質量木炭。

生物質油是一種液體含氧含碳氫化合物的混合物，也包括酸、堿和醛酮 等含氫化合物，性能不穩定性，尤其是它的熱不穩定性，限制了其應用范圍。 生物質油具有高含氧量、有一定腐蝕性、黏度大、化學成分復雜、相對不穩 定等弱點。其含水率為25％時熱值為17MJ/Kg，相當于汽油/柴油燃料值的 40％。

生物質快速裂解的研究始于20世紀70年代。目前存在的主要問題是快 速裂解的條件較難控制，條件控制不好，對產率影響較大；生成的生物質油 在高溫下是氣體，并夾帶一定量的超細炭粉，當氣體冷卻時，超細炭粉會在 設備和管道內產生污垢或堵塞，并導致冷卻得到的油品中含固體懸浮物。

國內在快速熱裂解技術開發中，尚未突破規模化生產和成套設備的大 關。還沒見到形成一定生產規模的企業報道。生物質快速熱裂解的生物質油 和木炭產品以及生物質油、生物炭和水的新型燃料產品在國內市場中尚屬空 白。由于燃料的短缺，需求這些產品的潛在客戶則很多，尤其是熱電廠，供 熱、供暖鍋爐站房等。

綜上所述，目前以生物質快速熱裂解生產生物質液體燃料的技術還不成 熟。因此，降低原材料和熱裂解生產的成本、提高生物質燃料的產出率；改 善生物質的使用性能，開發有價值的生物質油、生物炭和水的新型燃料產品， 便成為亟待解決的重要課題。

發明內容

本發明的目的，就在于克服上述缺點和不足，提供一種秸稈快速熱裂解 生產燃料的方法及其燃料產品。它可將秸稈經快速熱裂解轉化并加工為生物 質油、生物炭和水的新型燃料產品，生產成本較低，生物質燃料的產出率較 高，快速熱裂解方法以及生產生物質液體燃料的技術比較成熟，快速熱裂解 的條件控制較好。燃料產品熱值高，含硫量低，燃用時不易堵塞管路和燃燒 噴頭，性能穩定，便于輸運與存儲。可廣泛應用于熱電廠及供暖鍋爐站房等。

為了達到上述目的，本發明包括以下步驟：