农林废弃物快速热解制液体燃料新技术中试及产业化.doc

农林废弃物快速热解制液体燃料新技术中试及产业化 可行性研究报告 一、研究的立项依据 1.国内外研究概况、水平和发展趋势及存在问题 农林废弃物快速热解生产液体燃料加热速率快，滞留时间短且产物快速冷却，是一个瞬间完成的过程。该技术始于上世纪70年代末，迄今，为降低快速热解法的生产成本，各国已经对多种反应器和工艺进行了研究，特别是欧、美等发达国家，在进行全面的理论研究的基础上，已建立了相应的实验装置。快速热解法生产的液体燃料可以替代许多锅炉、发动机及透平机所用的燃油，而且还可以从中萃取或衍生出一系列化学物质，如食品添加剂、树脂、药剂等。由于生成的是液体燃料，所以可以很容易地储存和运输，不受地域限制，也正因为这些优势，快速热解技术日益受到关注，工艺发展有了长足的进步。我国在农林废弃物快速热解方面的研究起步较晚，但近几年已有不少科研院所开展了这方面的工作。 欧洲各国多采用鼓泡流化床反应器，现已在西班牙和英国建成了200Kg/h 的试验厂，意大利建成了500Kg/h的示范装置。为了方便学术交流和技术合作，欧洲在1995年成立了PyNE组织（Pyrolysis Network for Europe），拥有18个成员国；2001年成立了GasNet （Europe Biomass Gasification Network），现拥有20个成员国以及8家工业单位成员。这些组织在快速热解技术的开发以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。 我国沈阳农业大学开展了国家科委“八五”重点攻关项目“农林废弃物热裂解液化技术”的研究工作，在农林废弃物热裂解过程的实验和理论分析方面做了很有成效的工作。中国科技大学、浙江大学、中科院化工冶金研究所和广州能源所、山东科技大学、河北省环境科学院等单位近年来也进行了农林废弃物流化床或循环流化床液化实验。尤其山东科技大学在青岛市经济技术开发区和青岛广拓科技风险投资公司的资助下，已建起了国内最大的3000吨/年的农林废弃物快速热解中试试验平台，并获第十七届全国发明展览会银奖。 因为反应器能够极大地影响化学反应体系的热量、动量、质量传递过程，改善物料、温度在反应体系的分布，从而影响化学反应的速度和进行程度，国外的研究工作偏重于不同类型的快速热解反应器的开发，来提高生物油的产率。从实践中看，国外研制的某些反应器具有非常高的生物油产率。实际上在农林废弃物快速热解生产液体燃料的各种工艺中，反应器都是其核心部分，因为反应器的类型及其加热方式的选择在很大程度上决定了产物的最终分布，所以，反应器类型的选择和加热方式的选择是各种技术路线的关键环节。山东科技大学已拥有热物质快速热解反应器专利两项。目前的国外开发的反应器种类很多，主要可分为如下几类： 机械接触式反应器 这类反应器的共同点是通过一灼热的反应器表面直接或间接与生物质接触，将热量传递给生物质，使其高速升温，从而达到快速热解。其采用的热量传递方式主要为热传导，常见的有烧蚀热解反应器、丝网热解反应器、旋转锥反应器等。但是机械设备也存在高温时焦渣磨损设备和设备的移动部分容易出现故障以及难以工业化放大的问题。 间接式反应器 这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热解的所需热量，其主要通过热辐射进行热量传递,常见的热天平可归属此类。作为实验室研究设备，难以工业化放大。 混合式反应器 混合式反应器主要是借助热气流或气固多相流对生物质进行快速加热，起主导热量传递的方式主要为对流换热，但热辐射和热传导也不可忽略，常见的有流化床反应器、快速引射床反应器、循环流化床反应器等。其中，循环流化床装置因能解决热量转化，实现热量自给，很好地满足快速热解对温度和升温速率的要求而被广泛采用。目前用于商业运行的只有从输运床和循环流化床系统。但由于现有设备农林废弃物颗粒与热载体固固混合需要使用载气，热效率较低，实际应用时将会加大投资成本以及运行难度。 真空热解反应器 生物质颗粒进入反应器后被送到两个水平的恒温金属板间受热解，裂解产生的挥发分依靠反应器的真空状态很快被带出反应器，直接输入到两个冷凝系统，一个收集重油，一个收集轻油和水分。该系统最大的优点是，真空下一次裂解产物能很快脱离反应器，从而降低了二次反应的几率，但需要真空泵的正常运转以及反应器极好的密封性来保证，而这在实际应用时将会加大投资成本以及运行难度。 作为一种只有30多年发展历史的新工艺，在技术、产品和应用方面还存在许多不足，至今还未实现大规模工业化应用。目前，亟待解决的主要问题有：（１）鼓励开发和改进工艺和设备；（２）工业放大；（３）降低成本；（４）提高产品质量，为生产厂和用户制定标准；（５）处理、输送和使用过程的环境卫生与安全 2.本研究特色、创新性及立题依据（与国内外类似研究比较） 农林废弃物快速热解生产液体燃料油