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生物有机质废物热裂解生物炭的研发和产业化

      本项目“生物有机质废物热裂解生物炭的研发和产业化”将结合多年英国绿色经济优化基础,利用生物有机质废物能源再生技术,生物炭的研制,碳储存及商业化途径探讨的经验,对我国当前秸秆和中药渣等处理过程中的瓶颈问题提供一个可行性的途径。


  • 有机质裂解
  • 生物炭研制
  • 能源再生
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生物有机质废物热裂解生物炭的研发和产业化
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生物有机质废物热裂解生物炭的研发和产业化
生物有机质废物热裂解生物炭的研发和产业化

项目介绍

■ 项目背景


生物炭被业界称作“黑色黄金”,尤其将成为农林业的可持续性发展,构建低碳,高效,循环经济发展模式的新的产业方向。目前世界上有近100家生物炭研发生产机构,90%在聚集在欧美地区。生物炭产业化发展在我国应该处于婴幼儿期,加上多年来我国在农林业上畸形的的发展模式,对环境和健康都带来了直接的影响。因此生物炭产业在我国经具有极大的发展潜力。

我国每年产生14 亿吨的农林废弃物,被浪费的资源量超过50%,其中7亿吨是玉米水稻等秸秆,只有不到1/3的秸秆实现了还田,其余的基本被焚烧或废弃。秸秆随意废弃造成的面源COD大约488万吨。近30年来,我国的中药业行业在技术研发和规模化方面都取得极大的发展,每年也面临90%的上千万吨药渣直接丢弃不仅造成环境的污染,而且也意味着富含生物质组分药渣的浪费。与之不对称的是,我国农田已不堪重负,耕地一再被占用,质量急剧下降;气候变化和掠夺式的过度利用,使过去的良田沃土严重退化:有机质含量降低,黑土层变薄、酸化现象严重,地力明显下降,重金属超标,农药杀虫剂含量超标。如果将全国7亿吨秸秆中的一半生产生物炭会有1亿吨的产量。这相当于在不增加农民投入的情况下,有1亿吨以上等价土壤改良剂或更多炭肥用于还田改土。生物炭在未来农田土壤结构改良和新能源再生方面发挥积极地作用。

本项目“生物有机质废物热裂解生物炭的研发和产业化”将结合团队多年绿色化工循环经济优化基础,利用生物有机质废物能源再生技术,生物炭的研制,碳储存及商业化途径探讨的经验,对我国当前秸秆和中药渣等生物质材料处理过程中的瓶颈问题提供一个可行性的解决方案。


■ 技术关键点及创新点


A. 应用创新

(1) 国际化合作平台。

(2) 建立基于土壤成分和粮农作物,蔬菜及花木等营养成分分析而定制生物炭有机肥土壤改良剂工艺路线;通过对不同来源的生物炭和木醋酸结构和成飞分析,开发秸秆生物炭土壤改良剂,以坚果壳和硬木或竹竿生物炭开发各种中高档的活性炭或专用有机肥和液体肥等。

(3) 通过对不同生物质材料热解焦油的净化精馏工艺研究,获得高收率乙酰丙酸等生产可降解塑料原料的馏分和原材料;

(4) 利用计算机软件建立生物质能源热解动力学模型,掌握各种生物质材料的裂解动力学参数,以便快速获得最佳生产工艺途径和反应釜设计参数。


B. 技术和工艺创新

本项目设计并完善了产品相关技术和产品生产工艺。我们已经获得实验室级别的多种木屑(松木、橡木、杨木等),秸秆,稻壳,藻类,污泥等的热解工艺。并且获得中试2-150KG/小时木屑添加量的间歇和连续裂解的工艺参数。建立裂解气、木醋液,生物油以及生物炭的理化指标数据库,以及对生物炭在土壤改良中潜在的的毒性和磷等进行分析 并且开发了间歇和连续集结动力学模型以估测热解过程和焦油碳原子的分布(研究结果见下图)。


■ 技术优势


本项目前期项目内容已进行了较详细的论证及实验,生物质木屑,秸秆和海带等的裂解生物炭的中试已全部完成,焦油和裂解气的工艺控制和理化指标测试方法基本完成。

本项目技术均属于自主研发,团队成员合作默契,且团队学术基础扎实,实际操作经验丰富。主申报人李博士作为一个有着20年的化工行业工作经历的化工工程师,拥有多年的国内外中高层管理经验,主持和参与多项生产工艺和设备革新项目,包括化工过程设计和优化,设备规范,生产过程放大等,也拥有7年的英国创业经历和4年合资企业运作经验。在国内工作期间,作为质量管理参与主持完成正星公司的ISO 9000质量认证工作。这些都对之后的项目开展有很大的帮助。



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