秸稈制油：化污染為能源
2007年9月26日晚8時許，山東省濟南市城區(qū)到處彌漫著濃濃的煙霧。濃煙不僅阻礙了道路，還鉆進學校、家庭，嗆得人無處躲藏，釀成各界關注的“926”煙霧事件。
類似由秸稈焚燒引起的煙霧所導致的高速公路封閉、航班延誤事件，在濟南，在山東，在全國各地時有發(fā)生。治理秸稈焚燒，已成為全國上下關注的社會問題。
與此同時，日益高漲的國際石油價格，把人們的目光吸引到與能源有關的所有領域。最近，青島福波思新能源開發(fā)公司和青島科技大學共同研發(fā)的生物質快速裂解工藝見諸報端，引起各界的關注。記者為此采訪了公司技術總監(jiān)、青島科技大學教授李建隆。
記者：石油和煤炭是不可再生能源，終有枯竭之日。能源短缺已經成為世界各國普遍關注的問題。我想，這可能是福波思公司開發(fā)該項技術的動力吧。
李建。荷镔|能是一種可再生且環(huán)境友好的能源，其能量載體的碳元素來自大氣中的CO2，燃燒或裂解后又以CO2形式返回到大氣，從而構成碳的生態(tài)循環(huán)鏈。
生物質快速熱裂解液化技術是當今世界可再生能源發(fā)展領域中的前沿技術之一。我們開發(fā)的熱解技術可將秸稈、稻殼、鋸末、蔗糖渣等轉化成生物油，所產生的氣體可作熱解時的燃料，固體物為高質量木炭。生物油可替代柴油用于農用機械或用作燃料以供熱和發(fā)電。所產木炭可用于冶金制造業(yè)和有色金屬生產中，亦可用來制造滲碳劑、黑火藥、固體潤滑劑等。
目前該公司已建立了每小時熱解一噸原料的生產裝置，且已成功開車試產。計劃在實現(xiàn)設備和站房的標準化設計基礎上，兩年內與合作伙伴投資建設生產本裝置的基地，在國內大面積推廣。
記者：把造成城市環(huán)境污染的秸稈轉變成目前緊缺的能源產品，這真是“化腐朽為神奇”的技術革命，請您介紹一下生物質熱裂解的原理。
李建隆：生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素三種主要組成物以及一些可溶于極性或弱極性溶劑的提取物組成。生物質熱裂解是指生物質在與氧隔絕的條件下熱降解，最終生成炭、可冷凝氣體(生物油)和可燃氣體(不可冷凝)的過程。生物質熱裂解是復雜的熱化學反應過程，包含分子鍵斷裂、異構化和小分子聚合等反應。生物質熱分解時，半纖維素和纖維素主要產生揮發(fā)性物質，而木質素主要分解成炭。實驗表明纖維素在325℃時開始熱分解，隨著溫度升高降解逐步加劇，至623—643℃時降解為低分子，其反應方程式可概括為：生物質→快速熱裂解→生物油+炭+氣。
記者：對于很多人來說，生物質能還是一個新名詞。請您介紹一下國內外在這方面的研究進展情況。
李建。荷镔|快速裂解技術始于20世紀70年代。北美洲首先開展了這項技術的研究，80年代初期，加拿大滑鐵盧大學研制出流化床反應器快速熱裂解技術。隨后美國國家可再生能源研究室開發(fā)出渦動燒蝕熱裂解反應器，對該項研究起到了推進作用。目前，這項技術備受歐洲一些發(fā)達國家關注，發(fā)展較快。許多科研機構和公司在生物質快速裂解領域中開展了研究，并開發(fā)出不同類型的快速熱裂解和閃速熱裂解反應器。目前存在的問題是快速裂解的條件較難控制，條件控制不好，對產率影響較大。
生物油是一種液體含氧混合物，主要包括酸、堿和醛酮等含氫與碳的化合物，性能不穩(wěn)定，尤其是它的熱不穩(wěn)定性，限制了其應用。正因如此，不同于原油餾分及煤液化組分的精制，生物燃料油精制比較困難。故生物油精制方法的研究仍然是一個亟待解決的難題之一。
從總體來看，生產生物質液體燃料的技術還不夠成熟。目前，世界相關國家正在從以下幾個方面加大研發(fā)力度：提高生物質燃料產品的產出率和品質；開發(fā)更經濟高效的轉化設備和技術；拓展生物油應用領域的研究，開發(fā)以生物油為原料的高附加值下游產品（化學中間體等）。
我國開展這方面研究較晚。生物質快速熱裂解的產品（生物油和木炭）在國內市場中尚屬空白。最普通的用途是作為燃料用于熱電廠，供熱供暖的鍋爐站房等。由于燃料的短缺，需求這些產品的潛在客戶無疑會很多。
記者：生物質快速裂解技術的主要原料是秸稈，如果實現(xiàn)產業(yè)化生產，秸稈的來源如何?又如何解決秸稈的分散問題？
李建隆：我國農作物秸稈的產量很大，達到了7億噸6年。但目前的利用率僅為7%，多數(shù)秸稈就地焚燒，即造成了大氣污染又浪費資源。
開發(fā)利用秸稈的途徑很多，諸如熱化學轉化技術，包括氣化、液化技術和裂解技術等。生物化學轉化技術，包括厭氧發(fā)酵技術、水解發(fā)酵技術、生物制氫技術等。其中熱裂解制油技術被認為是熱化學轉化技術的前沿課題。
我國農業(yè)秸稈的產量與分布特點是分散不集中。秸稈的比重小，體積大，不便于長途運輸。因此，宜建立小型生產裝置。公司研究的生產裝置可利用周圍半徑10km的農業(yè)秸稈，適合中國國情。除此之外，對林業(yè)生產廢棄物（鋸末、枝條等），以及蔗糖渣、橡膠籽渣等，都可作為本裝置的生產原料。
為解決原材料供應問題，可以在熱裂解制油站房附近，由鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府投資建設草粉廠。草粉廠負責向農民收購秸稈，進行粉碎、烘干，壓縮打包銷售給制油站房。在站房集中（6—8個）的區(qū)域建設1個生物油精煉廠。這樣既可增加農民收入，同時也解決了運輸問題。從調查情況看，地方政府對建立草粉廠的積極性很高。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”
