[00051601]秸杆生物油技术及产品生产

　　1、项目背景与意义
　　随着我国经济和社会的快速发展，我国的能源消耗平均以6.9%的年增长率快速增长。2000年我国一次能源消耗量为7.5亿吨石油当量，成为世界第二大能源消费国，而我国已探明的化石燃料人均资源量却不到世界平均水平的30%，资源不足与能源消耗急剧增长之间的矛盾在今后将更加突出。自从1993年我国成为石油净进口国以来，石油进口连年攀升，2004年已达1.2亿吨，石油对外依存度超过了30%，预计到2020年我国石油供应缺口将达到2.5亿吨，届时石油对外依存度将达到54%。
　　一方面我国每年消耗大量化石燃料(煤、石油、天然气)，另一方面大量使用化石燃料导致了严重环境污染和其他生态问题。我国每年燃煤和使用石油等化石燃料产生的二氧化碳约10亿吨；我国每年仅燃煤排放的二氧化硫液化后就足以填满十余个西湖，产生约3亿吨烟尘。我国采煤沉陷面积已达40万公顷，每年产生煤矸石1.3亿吨，占用土地已经超过15万亩，部分煤矸石自燃和淋溶水还造成了严重的大气污染和水污染。因此，为了实现人类可持续发展，消除能源紧张带来的战争危机，开发新的能源，已经是迫在眉睫。开发包括生物质能在内的各种可再生能源，是克服我国乃至全世界能源紧缺和环境生态危机的重要途径之一。
　　当前，生物质能源的开发、转化、利用技术包括气化、热解、固体压块成型等技术。热解技术是一种在无氧、适宜的反应温度(500℃左右)，快速加热(1000～10000℃/s)、短的气相停留时间(不超过2s)的条件下，将各种秸杆、谷壳、森林废弃物和木屑热转化为热解气体、炭和不可冷凝气体，然后热解气体被快速冷凝，获得一种称为生物质热解油的初级液体燃料的技术。
　　2、热解液化技术原理
　　热解液化技术的原理是在常压、超高加热速率(103-104K/s)、超短产物停留时间(0.5～1s)、适中温度(500℃左右)的条件下，生物质被热分解，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽，蒸汽被迅速移出反应器(防止可冷凝有机分子进一步热裂解为不可凝气体分子)进行冷凝，冷凝后可以获得大量液体燃料、少量不可冷凝气体和炭
　　3、热解液化技术工艺流程
　　本热解液化工艺流程如下图所示。生物质进入流化床后，受热分解为有机蒸汽、不可冷凝的可燃气和炭粉。在旋风分离器内，炭粉被分离下来，有机蒸汽、不可冷凝燃气则进入冷凝器，有机蒸汽在冷凝器内被冷凝为生物油。热解获得的炭粉和从冷凝器出来的不可冷凝的可燃气被送入流化床反应器底部的燃烧器内进行燃烧，燃烧后获得的大部分高温烟气(主要是氮气和二氧化碳的混合气体)作为流化载气均匀分布的吹入床内，剩余的高温烟气则在流化床外壁的空心夹套内流动，起保温作用。
　　4、产品描述
　　以往炼制生物柴油的原料是动植物油脂以及油料作物，然后经过酯交换制取生物柴油，但是有很大的弊端：原料供给是一个难点，容易受收购价格的影响而影响其制作成本，另外，酯交换需要甲醇，丙酮以及其他一些化学药品，这些有机溶剂容易对环境造成污染，而且催化剂和有机溶剂的回收也是一个难题。利用农作物秸杆等生物质炼制生物质油是一种将可再生能源高效循环利用的发展战略。其最终产物是气相，液相和固相产品，气相产物是可燃气，液相产生是生物质油，固相产物是生物质炭。生物质较油脂原料来源广泛，不受收购价格的影响，特别体现了环境友好的原则。炼油过程中不需要催化剂，对化学药品的费用又减少了很多，那么生产成本就会下降，而且不用担心催化剂的回收问题，还不会对环境造成污染。我们坚持以高新技术产业为主导，着眼于新产品的开发，应用生物质热解技术开发了以玉米、小麦、稻草等生物质秸杆为原料的生物质热解油，据统计，全国目前以生物质秸杆为原料生产生物质油的地方仅为3个省市。生物质热解装置能适应不同生物质原材料的需要，其中木屑产油率最高为60%，玉米秸杆为55%，麦秸为50%。我们采用了特殊的分离除垢系统，得到了生物质油和可燃气都很纯净。此装置为清洁环保产品，产油过程中无污染物，其中附属物固体炭可以用施肥，可燃气可以用于燃烧也可以作为热源气循环利用，生物质油则可以提炼为高附加值的化学产品或成为工业原料，整个炼油过程清洁环保，原材料可利用度高。
　　5、秸秆生物质油的理化指标
　　性 质秸秆油锯末油
　　水分 (wt%)25.219.0
　　pH2.82.1
　　密度 (kg/m3)11901300
　　运动粘度 (mm2/s)128240
　　低热值 (MJ/kg)17.4218.2
　　碳 (wt%)41.753.5
　　氢 (wt%)7.76.4
　　氧(wt%)50.340.2
　　氮(wt%)0.30.2
　　硫(wt%)0.20.1
　　6、生物质热解油用途
　　利用热解技术获得的生物油的收率一般在50%~70%。热解获得的生物油是一种棕褐色液体，高位热值约18MJ/kg，相当于柴油热值的五分之二，黏度介于汽油与重油之间。生物油可以直接在锅炉和工业窑炉中燃烧供热，也可以用在涡轮机和透平中燃烧发电，这是生物油目前最主要和最直接的用途，生物油燃烧的火焰温度达1440℃，完全能够满足锅炉等热力燃烧设备的要求。此外，生物油可以被进一步被提炼成汽、柴油直接用于内燃机；另外，还可以利用生物油作为化工原料合成各种化学品，如氨基肥料、酚醛树脂和路面除冰剂。
　　7、生物质热解油投资分析
　　7.1 原料收集与设备规模
　　我国农村有很多小型粮食加工厂,所产稻壳多数都没有得到很好利用,与丢弃在田间地头的各类农作物秸秆一样,或自然腐烂,或焚烧了之。以我国中东部农村地区为例,平均每平方公里大约有50公顷耕地、每公顷耕地每年可收集的农业残余废弃物大约是10吨,除去一部分用于饲料和肥料外,估计其中的30%可以用来热解液化。
　　确定液化设备规模的主要原则是要使生物油的生产成本达到最低。构成生物油生产成本的两个最重要因素是设备折旧费和原料价格。一般而言,设备规模越大,单位造价就越低,因而设备折旧费也越低,但生物质收集半径同时也会变大,这又使得原料价格上涨。就目前我国农村实际情况而言,将热解液化设备的规模定为每小时大约可处理2吨生物质较为适宜,这种设备如果满负荷连续运行的话,一年所消耗的生物质大约是15000吨,与之相对应的生物质收集半径大约是10公里，适宜农民自己用平板车或手扶拖拉机来运送,价格自然也就比较低廉。建设一座每小时可处理2吨生物质的热解液化工厂的投资概算大约是220万元人民币。
　　7.2效益分析
　　热解液化单机最佳规模为每小时处理2吨秸杆（秸杆收集半径约10公里），产出1吨生物油，生产成本大约为790元/吨。生物油经过简单的品质改良后，热值约增至为18-20MJ/kg，销售价格假设为1000元/吨，用它替代柴油和重油，提供同样的热量，价格分别相当于柴油和重油现有价值的43.2%和63.1%。采用这项技术，可将秸杆等生物质直接转化为生物油，作为燃料可以直接在燃油锅炉和工业窑炉中燃烧使用，精制提炼后可作为车用燃料使用，还可以分离提取高附加值的化学产品。
　　8、生物质热解油合作方式
　　为使该项目更为广泛地创造效益，更快地转化为生产力，本所决定面向全国推广，具体内容如下：
　　方案一：以每小时处理600公斤秸秆的生产装置
　　1）生物质热解设备一套，合计：人民币45万；
　　2）生物油精炼设备一套，合计：人民币40万。
　　3）技术使用费：15万
　　方案二：以每小时处理2000公斤秸秆的生产装置
　　1）生物质热解设备一套，合计：人民币220万；
　　2）生物油精炼设备一套，合计：人民币90万。
　　3）技术使用费：50万