[发明专利]海藻生物质回转窑干馏制油系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于特定的固态原物料或特殊形式的固态原物料的干馏技术领域的系统，具体是一种海藻生物质回转窑干馏制油系统。

背景技术

当今人们越来越面临能源资源匮乏的严峻挑战。全球石油需求将以每年1.9%的速度增长，2025年全球石油平均日需求量将从2001年的7700万桶上升到1.21亿桶，其中美国和亚洲发展中国家的增长量占到60%左右，美国能源部能源信息署.国际能源展望2004，清华大学出版社，2004年。据美国《Oil and Gas Journal》2003年统计表明，世界石油剩余可采储量为1567亿t，约合11486亿桶，照此需求供给，不到30年石油就面临枯竭。并且，现今的石油产量不断递减，在今后10～20年间石油的供求之间将会出现巨大的差距。当前我国能源供需矛盾尖锐，石油资源短缺已成为严重制约我国国民经济和社会可持续发展的“瓶颈”。2005年我国石油进口已达到1.36亿t，对外依存度达到42.9%。预计2010年我国的石油对外依存度将达到50%，如此发展到2020年，这一数字将上升到60%以上，中国新能源资源潜力及前景展望，天然气工业，2008年，第28卷第1期，149～153页。

随着化石能源的日益枯竭和环境恶化问题的日趋严重，开发洁净可再生能源已经成为21世纪全球紧迫的问题。生物质能作为一种丰富的可再生能源，受到世界各国的重视，多年来一直在进行各自的研究，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系。

海藻中含有丰富的有机和无机物质，除了可以提供丰富的食物和药物以外，海藻还可以为人们提供潜力巨大的生物质能资源。海藻相对于陆上生物质有其独特优势，生长在海里，不占用土地资源；海藻没有叶、茎、根，即，没有无用生物量，故整个藻体都可用于能源利用；而且其生长速度快，便于养殖；种类繁多，各类海藻生长季节不单一，可以交替大量繁殖，保证全年资源充足，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。陆地生物质的生产要求使用世界上最优良的土地与环境，而海藻类植物的生存环境是海洋，其在种植空间、生长速度和吸收二氧化碳方面与陆地植物相比有很大的优势。

在作为能源转化利用方面，陆上生物质以木质素、纤维素等难热解成分为主，因此所需的热解条件，如：温度、升温速率等较高，所需成本也更高。而藻类含有较多的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解化学组分，故热解条件更容易满足。另外，同树木相比，藻类的光能利用效率更高，生长更快，生物产量也更高。海藻中不含有木质素，对于制取生物油有一定优势。

海藻的能源转化方法较多，可以直接燃烧供热、发电，干馏制油，生物法，化学合成法等。常规的干馏制取生物燃油容易调整控制干馏工况，转换速度快，缺点是热量需要外部提供。如微藻制油，其制成品的价格是目前石油的不止4倍；其需要大型的培养场地；从微藻中提炼油的方法均存在能耗大或溶剂损失代价高的问题，成为制约其发展的瓶颈问题。因此如果能够在生物质干馏制油时实现热量自供给平衡，将使得生物质干馏制油技术更具优势。

干馏炉的正确选择和设计对大型海藻生物质转化工艺技术成功并获得良好的经济性至关重要。热重分析仪、修正铝甄等微型装置多用来进行热解机理性研究；固定床和小型流化床可进行热解试验研究，考察不同的干馏反应条件对大型海藻生物质热解产物产率及成分分布的影响，为装置的放大生产提供技术参考。流化床中流化气可以稀释油气浓度并快速将油气带出反应器，相比固定床的优点是鼓泡相中气固接触少，油气二次焦化反应和裂解反应程度低，油产率高。回转窑进料尺寸适应性强，窑体的回转使得物料充分混合并不断破碎，大型海藻生物质颗粒的传热传质速率高，热解充分；仅通过反应器转速和倾角便可灵活调节海藻在窑内的停留时间、混合强度和及处理量，从而控制热解反应程度；适应不同种类的大型海藻生物质。其中回转窑的大型海藻生物质利用率和油收率比较高，而循环流化床燃烧效率高，燃烧温度低，燃烧烟气中SO₂、NO_x等生成物少，两者都有很好的放大性，通过试验研究可以为工艺放大提供设计参考数据。该工艺是实现大型海藻生物质综合利用、城市煤气化、集中供热、热电联产、发展人造石油和大型海藻化学工业的先进工艺。