CN101333447B - 利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法。根据海藻和陆上生物质的热解特性与灰熔点选择热解利用品种，将灰熔点不低于700度的大型海藻及陆上生物质分别采集筛选、烘干、粉碎后，按照一定比例混合送入热解反应器，控制热解温度和反应时间，使反应物快速热解，经气、固分离后，冷凝后的气体即为目标产物生物油。本发明利用海藻与陆上生物质共同热解时的耦合能量节省外部能量的供给，利用海藻类生物质对热解过程的催化作用提高产油率，同时因减少混合制油原料的氧含量而提高生物油的品质。本发明针对大型海藻与陆上生物质的资源特色和物料性质，优化生产生物油，提高大型海藻的经济价值。

Description

利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法

技术领域

本发明涉及一种利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法，对沿海地区用于经济性工业开发后的大量富余海藻及我国相对紧缺的陆上生物质资源进行综合洁净利用，最大可能地利用了无污染可再生的生物质能。属于生物工程与新能源领域。

背景技术

世界范围内能源紧缺日益严重，化石燃料的利用对环境的污染也日趋恶化。《京都协议书》、巴里岛会议都关注着“温室效应”的问题。新的可再生能源的开发显得格外紧迫。而生物质能作为一种可再生能源，居于世界能源消费总量的第四位。日前全世界大范围对生物质资源的利用主要是陆上的木料与农作物，西方发达国家在生物质能的利用上已经技术成熟，优势明显。尽管我国是一个农业大国，但木材，秸秆等农作物依然分散，大多数还用于农村日常燃烧。我国的国情决定了单纯用木材和秸秆等生物质热解制取燃料，资源相对紧缺。而海洋生物资源开发的潜力巨大，其中海藻植物约有一万多种，尤其我国有广阔的海疆，海岛沿岸14200多公里，生长着三四千种海藻，包括红藻、褐藻及绿藻等种群(中国海藻志.第二卷红藻门，第三册石花菜目隐丝藻目胭脂藻目.科学出版社，2004年，vii-ix页)，部分海藻产量居世界首位。海藻相对于陆上生物质有其独特优势，生长速度快，便于养殖；生长在海里，不占用耕地资源；吸收CO₂，种类繁多，可以交替大量繁殖，保证全年资源充足，能够作为陆上生物质的有力补充，解决了生物质资源分散和受季节限制等大规模应用的瓶颈问题。

陆上生物质(秸秆，木材)含氧量较高，对油品的质量不利，而海藻具有含氧量较低的特性。陆上生物质含灰量较低，可以提高生物油的产率；海藻含较多无机盐，可对热解制油过程能起催化剂作用。同时海藻热解时能释放热量，其热量能供给同时发生热解的陆上生物质，从而减少系统外部供给热量。因而，将海藻与陆上生物质经混合后热解，能够和谐利用两者的优点，制取高品质高产量的生物油。

世界上一些国家正在关注海藻能源的利用开发：LiveFuels公司宣称2010年美国将实现海藻-生物质原油的转化；石油公司雪佛龙(Chevron)与美国国家可再生能源实验室(the National Renewable Energy Labs)也正在合作研发可用于燃料生产的海藻。但资料表明还尚未有将海藻与陆上生物质混合制油的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法，对海藻及陆上生物质资源进行综合优化利用，提高生物油的品质，提高产油率。

为实现这一目的，本发明根据海藻和陆上生物质的热解特性与灰熔点选择热解利用品种，将灰熔点不低于700度的大型海藻及陆上生物质分别采集筛选、烘干、粉碎后，按照一定比例混合送入热解反应器，控制热解温度和反应时间，使反应物快速热解，经气、固分离后，冷凝后的气体即为目标产物生物油。

本发明的方法具体实现步骤为：

1、首先根据大型海藻和陆上生物质的热解特性与灰熔点选择热解利用品种，一般选择热解挥发分含量高于40％，灰熔点不低于700度的物种。

2、将采集的大型海藻和陆上生物质分别进行筛选、晒干，粉碎或切割成长度为0.1-10mm颗粒。

3、将大型海藻和陆上生物质按质量比1∶0.5-2混合。

4、将混合物料送入热解反应器，热解反应器温度控制在400-600℃，高加热速率为100-1000℃/S，热解气高温滞留期通常为0.5-5S，使热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，分离后的气体通过多级冷凝器后冷凝至300℃以下，得到生物油。

本发明中，所述大型海藻选择条浒苔、马尾藻、海带、片浒苔、巨藻、紫菜等所有能提供生物质的海藻。

所述陆上生物质选择杉木屑、秸秆、玉米芯、稻壳等所有陆上种植的木质纤维类生物质。

本发明突出优点是：(1)资源优化利用。我国陆上生物质资源相对分散紧缺，海藻资源丰富，混合使用符合我国国情。(2)节约能源消耗。因为海藻热解时会释放热量，海藻与陆上生物质共同热解时能够耦合能量，可节省外部能量的供给。(3)海藻与陆上生物质互有优势，互相配合，陆上生物质灰分较少，产油率高；海藻类生物质本身含有大量无机盐，能够对热解过程起催化作用。(4)海藻除了可以大量栽培用于海洋生态修复，还能和陆上生物质共同热解制取液体生物油，能够开发新的能源资源，节省石油等不可再生化石能源。(5)陆上生物质含氧量较高，生产的生物油含氧量较高；而海藻含氧量相对较低，能够有效减少混合制油的氧含量，提高生物油的品质。

本发明将沿海地区大量海藻与陆上生物质相配合，进行洁净能源利用，最大可能因地制宜地利用了海藻这种丰富的海洋可再生能源，也解决了环境污染问题。本发明创新地和谐利用了海藻和陆上生物质资源特色和物料性质，优化生产生物油，为生物油的制取开辟了一条新的道路，具有巨大的市场潜力与社会经济效益。

具体实施方式

实施例1

1、根据热解挥发分含量高于40％，灰熔点不低于700度，选择大型海藻和陆上生物质品种为条浒苔和杉木屑。

2、分别将条浒苔和杉木屑晒干，切割成长度为1mm的颗粒。

3、按条浒苔与杉木屑质量比为1∶2配比均匀混合。

4、将混合物料送入热解反应器，热解反应器温度控制在600℃，高加热速率为100℃/S，热解气高温滞留期为5S，热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，分离后的气体通过多级冷凝器后急冷至300℃以下，得到生物油。

实施例2

1、根据热解挥发分含量高于40％，灰熔点不低于700度，选择大型海藻和陆上生物质品种为马尾藻和秸秆。

2、分别将马尾藻和秸秆晒干，切割成长度为2mm。

3、按马尾藻与秸秆质量比为1∶1配比均匀混合。

4、将混合物料送入热解反应器，热解反应器加热到500℃，高加热速率为500℃/S，热解气高温滞留期为3S，热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，分离后的气体通过多级冷凝器后冷凝至300℃以下，得到生物油。

实施例3

1、根据热解挥发分含量高于40％，灰熔点不低于700度，选择大型海藻和陆上生物质品种为海带和玉米芯。

2、将海带和玉米芯晒干，粉碎或切割成长度为10mm。

3、按海带与玉米芯质量比为2∶1配比均匀混合。

4、将混合物料送入热解反应器内，热解反应器加热到400℃，高加热速率为1000℃/S，热解气高温滞留期为0.5S，热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，分离后的气体通过多级冷凝器后冷凝至300℃以下，得到生物油。

Claims (3)

1.一种利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)根据大型海藻和陆上生物质的热解特性与灰熔点选择热解利用品种，选择热解挥发分含量高于40％，灰熔点不低于700度的物种；

2)分别将采集的大型海藻和陆上生物质进行筛选、晒干，粉碎或切割成长度为0.1-10mm颗粒；

3)将大型海藻和陆上生物质按质量比1∶0.5-2混合；

4)将混合物料送入热解反应器，热解反应器温度控制在400-600℃，高加热速率为100-1000℃/S，热解气高温滞留期为0.5-5S，使热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，分离后的气体通过多级冷凝器后急冷至300℃以下，得到生物油。

2.根据权利要求1的利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法，其特征在于所述大型海藻选择条浒苔、马尾藻、海带、片浒苔、巨藻或紫菜。

3.根据权利要求1的利用海藻与陆上生物质共同热解制取生物油的方法，其特征在于所述陆上生物质选择杉木屑、秸秆、玉米芯或稻壳。