[發明專利]海藻生物質回轉窯干餾制油系統

有效

• 申請號: 201410045386.8
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103740388A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉加勛;姜雪;劉建國;韓向新;姜秀民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/06;C10B49/16;C10B57/00;C10G1/00;F23C10/00;F01K11/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種用于特定的固態原物料或特殊形式的固態原物料的干餾技術領域的系統，具體是一種海藻生物質回轉窯干餾制油系統。

背景技術

當今人們越來越面臨能源資源匱乏的嚴峻挑戰。全球石油需求將以每年1.9%的速度增長，2025年全球石油平均日需求量將從2001年的7700萬桶上升到1.21億桶，其中美國和亞洲發展中國家的增長量占到60%左右，美國能源部能源信息署.國際能源展望2004，清華大學出版社，2004年。據美國《Oil?and?Gas?Journal》2003年統計表明，世界石油剩余可采儲量為1567億t，約合11486億桶，照此需求供給，不到30年石油就面臨枯竭。并且，現今的石油產量不斷遞減，在今后10～20年間石油的供求之間將會出現巨大的差距。當前我國能源供需矛盾尖銳，石油資源短缺已成為嚴重制約我國國民經濟和社會可持續發展的“瓶頸”。2005年我國石油進口已達到1.36億t，對外依存度達到42.9%。預計2010年我國的石油對外依存度將達到50%，如此發展到2020年，這一數字將上升到60%以上，中國新能源資源潛力及前景展望，天然氣工業，2008年，第28卷第1期，149～153頁。

隨著化石能源的日益枯竭和環境惡化問題的日趨嚴重，開發潔凈可再生能源已經成為21世紀全球緊迫的問題。生物質能作為一種豐富的可再生能源，受到世界各國的重視，多年來一直在進行各自的研究，并形成了各具特色的生物質能源研究與開發體系。

海藻中含有豐富的有機和無機物質，除了可以提供豐富的食物和藥物以外，海藻還可以為人們提供潛力巨大的生物質能資源。海藻相對于陸上生物質有其獨特優勢，生長在海里，不占用土地資源；海藻沒有葉、莖、根，即，沒有無用生物量，故整個藻體都可用于能源利用；而且其生長速度快，便于養殖；種類繁多，各類海藻生長季節不單一，可以交替大量繁殖，保證全年資源充足，解決了生物質資源分散和受季節限制等大規模應用的瓶頸問題。陸地生物質的生產要求使用世界上最優良的土地與環境，而海藻類植物的生存環境是海洋，其在種植空間、生長速度和吸收二氧化碳方面與陸地植物相比有很大的優勢。

在作為能源轉化利用方面，陸上生物質以木質素、纖維素等難熱解成分為主，因此所需的熱解條件，如：溫度、升溫速率等較高，所需成本也更高。而藻類含有較多的脂類、可溶性多糖和蛋白質等易熱解化學組分，故熱解條件更容易滿足。另外，同樹木相比，藻類的光能利用效率更高，生長更快，生物產量也更高。海藻中不含有木質素，對于制取生物油有一定優勢。

海藻的能源轉化方法較多，可以直接燃燒供熱、發電，干餾制油，生物法，化學合成法等。常規的干餾制取生物燃油容易調整控制干餾工況，轉換速度快，缺點是熱量需要外部提供。如微藻制油，其制成品的價格是目前石油的不止4倍；其需要大型的培養場地；從微藻中提煉油的方法均存在能耗大或溶劑損失代價高的問題，成為制約其發展的瓶頸問題。因此如果能夠在生物質干餾制油時實現熱量自供給平衡，將使得生物質干餾制油技術更具優勢。

干餾爐的正確選擇和設計對大型海藻生物質轉化工藝技術成功并獲得良好的經濟性至關重要。熱重分析儀、修正鋁甄等微型裝置多用來進行熱解機理性研究；固定床和小型流化床可進行熱解試驗研究，考察不同的干餾反應條件對大型海藻生物質熱解產物產率及成分分布的影響，為裝置的放大生產提供技術參考。流化床中流化氣可以稀釋油氣濃度并快速將油氣帶出反應器，相比固定床的優點是鼓泡相中氣固接觸少，油氣二次焦化反應和裂解反應程度低，油產率高。回轉窯進料尺寸適應性強，窯體的回轉使得物料充分混合并不斷破碎，大型海藻生物質顆粒的傳熱傳質速率高，熱解充分；僅通過反應器轉速和傾角便可靈活調節海藻在窯內的停留時間、混合強度和及處理量，從而控制熱解反應程度；適應不同種類的大型海藻生物質。其中回轉窯的大型海藻生物質利用率和油收率比較高，而循環流化床燃燒效率高，燃燒溫度低，燃燒煙氣中SO₂、NO_x等生成物少，兩者都有很好的放大性，通過試驗研究可以為工藝放大提供設計參考數據。該工藝是實現大型海藻生物質綜合利用、城市煤氣化、集中供熱、熱電聯產、發展人造石油和大型海藻化學工業的先進工藝。