专利名称：一种大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法
技术领域：
本发明涉及一种制取液体和固体燃料的方法，特别适用于将大型海藻进行热解成液体燃料和气体燃料的方法。
背景技术：
当前所利用的主要能源是煤、石油、天然气等“化石”能源。随着这些不可再生资源的日趋枯竭，新的可再生能源的研发显得尤为紧迫。这些可再生能源主要包括风能、太阳能、生物质能等，其中生物质能是人类赖以生存的重要能源。生物质能仅次于煤炭、石油和天然气，居于世界能源消费总量第四位，在整个能源系统中占有重要地位。目前人们利用的主要是陆地的生物质，包括农作物秸秆等。然而，陆地生物质资源还要提供人类所必需的食物以及其它生活用品等，资源非常有限。
中国发明专利CN1515166A《城市垃圾的固体燃料化方法及其应用》、CN1566285A《秸秆液化燃料的制备方法》和美国专利20040074760‘Production of biofuels’都报道了一些生产生物质燃料的方法，一些文献也有报道。但是到目前为止，生物质热解制取燃料主要局限于秸秆、木材、城市垃圾等。对大型海藻用于热解制取燃料未见报道。
海洋面积占地球表面的71％，含有丰富的生物资源，其中海藻是海洋生物资源的一大家族，有250属，1500余种。海藻还可以人工栽培，我国是世界上海藻栽培第一大国，年产量达到122万余吨(干重)，占海水养殖总产量的11.5％。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生物质能源。利用廉价速生海藻或海藻的残留物热解制生物油可以实现海藻的综合利用，既能提高海藻的经济价值，又可有效的保护海洋环境。而且海藻因含有大量的无机盐在热解时就不需要额外加入催化剂，既简化了热解工序，又降低了生产成本。因此，以海藻作为生物质能源具有重要的战略意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、经济效益好的将大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为1.一种大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于1)将大型海藻进行筛选和分选，去除大量的杂质碎石、淤泥等；2)将大型海藻晒干；3)将大型海藻粉碎，使其长度为200μm-10cm；
4)将大型海藻置于反应釜(其为热裂解器)中，靠外部加热升温至100-190℃，蒸发出其中的水分；5)反应釜(其为热裂解器)继续加热升温，使大型海藻于200-1000℃热解生成液体燃料和/或气体燃料；具体为，大型海藻在反应釜中分段升温分别制成液体燃料和气体燃料在中温(300-600℃)，高加热速率10-200(℃/s)的条件下将大型海藻直接加热，气相滞留期为0.5-5s，然后在0.5s内急冷至350℃以下(通常在0.01-0.5s内急冷至常温-350℃)，得到高质量的生物质液体油；将大型海藻在高温(600-1000℃)下热解，升温速率大于1000℃/s，气相滞留期小于0.5s(通常为0.01-0.5s)，得到高质量的生物质气体燃料。
所述大型海藻为包括所有的能够提供一定生物量的所有的海藻；例如海带、巨藻、龙须菜、紫菜、角叉菜、龙须菜、马尾藻、石莼、蜈蚣藻和/或叉开网翼藻等的海洋中能够提供一定生物质的所有的海藻。
本发明具有如下优点1.成本低。本发明涉及大型海藻热解成液体燃料和气体燃料，具体地说是将大型海藻分选、破碎、干燥、热解。大型海藻中本身就含有大量的无机盐，是非常好的催化剂，因此大型海藻是非常好的热解原料，既可以降低生产成本，又可以提高生产速率。
2.具有良好的经济效益和环保效应。本发明通过热解法将大型海藻制成液体和气体燃料，既能缓解当前的能源危机，节省大量的石油、煤炭等的不可再生的化石能源，又能充分利用一些当前应用范围较小的海藻，提高海藻的经济价值，促进海藻栽培业的发展，有效的保护海洋环境，具有良好的社会和环保效应。
3.燃料的产率高。本发明热解过程可以分阶段进行，以取得较纯的液体燃料或气体燃料，在中温阶段将生物质直接加热，然后迅速冷却，可是中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，得到高质量的生物质液体燃料，液体产率可高达70-90％(质量分数)；在高温(650-1000℃)闪速热解下，反应速度极高，主要产生气体燃料，其产率可达到60-90％。
具体实施例方式
从海区采得大型海藻后，要进行分选，去除一些碎石、淤泥等，防止破坏粉碎机和在反应釜中造成大量残留物。然后将大型海藻晒干以减少在反应釜中蒸发水分时大量浪费能源。本发明所采取的各参数条件根据不同的海藻而不同；分段热解得到不同的产物，调整其热解温度和加热速率可以提高燃料的产率。
实施例1以龙须菜为例，热解成液体燃料和气体燃料。
龙须菜原料主要是海区养殖所得。龙须菜在采收后，进行分选，除掉碎石和泥沙等，然后在海区晒干。晒干龙须菜后将其收集置于粉碎机中，粉碎粒度为1cm。然后将龙须菜在反应釜中靠外部供热升温至150℃，蒸发出其中剩余水分。将龙须菜在反应釜中升温在中温(400℃)，高加热速率50℃/s的条件下将龙须菜直接加热，气相滞留期2s，然后在0.5s内急冷至300℃，即可得到高质量的生物质液体油，得率为78％(质量分数)；将龙须菜在高温(900℃)，升温速率为104℃/s，气相滞留期为0.2s，得到了高质量的生物质气体燃料，得率为71％(质量分数)。
实施例2用角叉菜、龙须菜、马尾藻的混合藻体生物质制取燃料。前期处理同实施例1。
与实施例1不同之处在于粉碎粒度5cm。制取液体燃料的温度为(500℃)，高加热速率100(℃/s)，气相滞留期为3s，生物质液体油的得率为81％(质量分数)。制取气体燃料的温度为800℃，升温速率为2*104℃/s，气相滞留期为0.2s，气体燃料得率为75％(质量分数)。
实施例3用石莼、蜈蚣藻和叉开网翼藻混合藻体生物质制取燃料。前期处理同实施例2。
与实施例2不同之处在于制取液体燃料的温度为450℃，高加热速率200(℃/s)，气相滞留期为3s，生物质液体油的得率为85％(质量分数)。制取气体燃料的温度为950℃，升温速率为5*104℃/s，气相滞留期为0.2s，气体燃料得率为80％(质量分数)。
实施例4用海带生物质制取燃料，前期处理同例2。
制取液体燃料的温度为(300℃)，高加热速率50(℃/s)，气相滞留期为2s，生物质液体油的得率为71％(质量分数)。制取气体燃料的温度为1000℃，升温速率为8*104℃/s，气相滞留期为0.1s，气体燃料得率为83％(质量分数)。
实施例5用紫菜生物质制取燃料，前期处理同例2。
制取液体燃料的温度为(600℃)，高加热速率150(℃/s)，气相滞留期为2s，生物质液体油的得率为82％(质量分数)。制取气体燃料的温度为700℃，升温速率为6*104℃/s，气相滞留期为0.1s，气体燃料得率为75％(质量分数)。
权利要求
1.一种大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于1)将大型海藻进行筛选和分选，去除杂质；2)将大型海藻晒干；3)将大型海藻粉碎，使其长度为200μm-10cm；4)将大型海藻置于热裂解器中，加热升温至100-190℃，蒸发出其中的水分；5)热裂解器继续加热升温，使大型海藻于200-1000℃热解生成液体燃料和/或气体燃料。
2.按照权利要求1所述大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于将大型海藻热解成液体燃料的过程为，在中温300-600℃，高加热速率10-200℃/s的条件下将大型海藻直接加热，气象滞留期为0.5-5s，然后在0.5s内急冷至350℃以下，得到高质量的生物质液体油。
3.按照权利要求2所述大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于在0.01-0.5s内急冷至常温-350℃。
4.按照权利要求1所述大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于将大型海藻热解成气体燃料的过程为，大型海藻在高温600-1000℃，升温速率大于1000℃/s，气相滞留期小于0.5s，得到高质量的生物质气体燃料。
5.按照权利要求4所述大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于气相滞留期0.01-0.5s。
6.按照权利要求1所述大型海藻热解成液体燃料和气体燃料的方法，其特征在于所述大型海藻为海带、巨藻、龙须菜、紫菜、角叉菜、龙须菜、马尾藻、石莼、蜈蚣藻和/或叉开网翼藻等所有的能够提供生物量的所有的海藻。
全文摘要
本发明涉及一种制取液体和固体燃料的方法，特别适用于将大型海藻进行热解成液体燃料和气体燃料的方法；1)将大型海藻进行筛选和分选，去除杂质；2)将大型海藻晒干；3)将大型海藻粉碎，使其长度为200μm－10cm；4)将大型海藻置于热裂解器中，加热升温至100－190℃，蒸发出其中的水分；5)热裂解器继续加热升温，使大型海藻于200－1000℃热解生成液体燃料和/或气体燃料。本发明生产成本低、生产速率高，既能缓解当前的能源危机，节省不可再生的化石能源，又能充分提高海藻的经济价值，促进海藻栽培业的发展，有效的保护海洋环境，具有良好的社会和环保效应。
文档编号C10G1/00GK101033405SQ20061004601
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者王广策, 陈明强, 王君, 李德茂, 曾呈奎 申请人:中国科学院海洋研究所