煤是一种廉价的、使用量最大的、短期内无法替代的能源。随着机械化采煤技术的普及，煤炭在开采过程中的块煤率降低，粉煤、末煤率却高达 40~60% 以上。粉煤与块煤的价格相差甚远，如不加以合理利用，会给煤炭企业带来较大的经济损失。西安科技大学化学与化工学院周安宁教授带领的科研团队针对这一现状及粉煤热解加工利用难题，成功开发了新型粉煤成型技术及连续式梯级热解 - 活化耦合多联产移动床（自有专利技术），在实现粉煤热解加工利用的同时，多联产兰炭（或高附加值的活性炭）和氢气。相关的研究成果已申请发明专利 2 项，发表论文 10 余篇。目前该成果已进入中试开发阶段。

本发明公开了一种生物质催化热解制取富含愈创木酚生物油的方法，其特征在于， 以碳酸钠为添加剂，称取一定量的添加剂，配成水溶液，加入粉碎后的生物质原料，保持生 物质原料和添加剂质量比为 8-10％时，干燥去除自由水分，再置于流化床裂解反器中裂解， 裂解产物经冷凝后得到富含愈创木酚生物油。本发明的原料来自天然的生物质，无毒，反应 过程简单，同时原料廉价，真正做到了变废为宝。针对现阶段生物质催化热解后添加剂随固 体产物随意丢弃的现象本发明也提出了一套措施-循环利用催化剂，本发明不仅得到了制取 富含愈创木酚的生物油方法，也更经济环保的解决了热解过程后催化剂何去何从的问题

本发明公开了一种含催化剂分离再生的生物质挤压催化热解装置与方法，包括生物质与催化剂料斗、螺旋进料器、螺旋式挤压反应器、产物室、过滤冷凝装置、两级分离网与两级振动装置等。生物质与热催化剂在螺旋式挤压反应器内互相挤压、充分接触混合并进行生物质催化热解反应；热解气相产物经过过滤和冷凝得到芳香烃等液态化学品和富含烯烃的不冷凝气体；热解固体产物通过两级分离网分离成粗炭和催化剂，催化剂在流化床再生反应器中燃烧再生后进入催化剂料斗循环使用，燃烧再生产生的热烟气用于干燥生物质原料。本发明热解过程实现催化剂与生物质紧

中试阶段/n该成果公开了一种多功能分段式生物质热解装置，其特征在于，有一个能实现气、油、炭多功能生产模式的生物质热解气化反应系统，该系统由生物质原料仓、物料控制阀、螺旋干燥器、螺旋热解反应器、螺旋气化反应器、沉降室、缓冲仓、集炭箱、燃烧室以及净化冷凝单元等组成，工作单元之间通过管线、泵和阀门连接构成整个反应系统。本发明采用独立的燃烧供热系统，能灵活而精确地控制生物质炭化、液化、气化反应所需温度；用于燃烧的燃料为不同生产模式下的副产物，不足部分再引入生物质原料、中间产物或终端产品来补充，实现了反应装置

本发明公开了一种生物质快速热解与燃煤锅炉耦合系统，其包 括生物质快速热解设备、生物油重整分离设备、原油精炼设备和燃煤 锅炉设备，生物质快速热解设备用于将生物质进行快速热解以产生液 态生物油以及少量不凝结气体产物和固体含碳灰渣；液态生物油重整 分离设备用于将液态生物油进行化学物理分离得到液态生物原油和固 体生物炭；原油精炼设备用于将液态生物原油进行精炼以制取化工原 料或高热值能源产品；燃煤锅炉设备用于实现固体含碳灰渣、不凝结 气体产物和固体生物炭的能源化利用。本发明将生物质高效制取生物 油与燃煤锅炉有机耦合，实现高低能量的互补利用，实现了生物质资 源和能源的梯级利用。

成果产品生物质热解-提质成套装备与技术，主要用于将生物质转化为高品质的液体燃料，替代石油作为车用燃油。工艺采用国内外首创自热式单床内循环串行床对生物质热解，耦联“分级转化”（酯化-加氢）技术对热解生物油提质。

项目简介 本项目针对大型海藻这类潜力巨大的可再生能源采用热解制取生物油的机理问题， 分析海藻水溶性多糖热裂解产油、产气和产炭的特征，并通过多种测试手段相结合具体 分析所制得生物油成分，由生物油成分探索水溶性多糖的热解反应机理。研究热解温度、 停留时间等过程参数对海藻热解制油产率和品质的影响规律，利用灰色关联法分析其影 响程度序列，获得产油率和油品协同最佳所对应的热解工况。最终评价海藻热解生成液248 体油的价值，并提出优化调整策略。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 生物质能是指从生物质获得的能量，具有分布广、可再生、可存储、储量大和碳平衡等优点。生物质热解液化技术是生物质能的有效利用途径之一，具有广泛的应用前景。本技术研究工作和成效如下：1）采用低温预裂解和中温重整的两段式重整制备富氢气体和碳纳米管共产物的新方法，通过强化热裂解阶段重质组分定向转化与重整段聚合反应调变，实现碳纳米管产量增加，氢产量同步提高；2）引入电催化体系用于生物油全组分精制提质，提出了抑制析氢、直接还原等副反应的传质传荷协同强化方法，开发了原理样机；3）提出动态适应生物油组分特性的高值化转化技术匹配策略，指导制定实现生物油产业化应用的最佳技术路线。

人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面，目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源，但矿物燃料是有限的，不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计，全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨，含能量达3×1018 千焦，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物质约为1700 亿吨，而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨，约占其总产量的0.76％，生物质资源开发利用潜力巨大。据测算，我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右，是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料，在能源领域利用可以直接作为燃料使用，可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端，同时相对于燃煤可以减少硫排放，从而减少对环境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的场合才使用，目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度，在环保领域对重金属良好的吸附性能，因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高，因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为：热分解法，微波炭化法，水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法，热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭，一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭，随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化；化学活化则采用化学物质如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长，反应耗能大，传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动，使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量，继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制，过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强（下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热，实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下，同时反应时间长，因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源，同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景，尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长，分解温度高，造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化，无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法，采用酸催化直接将生物质分解及炭化，并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程，吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物，酸进行循环利用，实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上，得率达到50%以上，从而降低生物质炭的制造成本，拓宽其应用范围。二．技术路线酸催化生产技术路线见下图，生物质粉碎后，采用一定酸浸湿润，干燥后进行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷却，炭化活化过程进行酸回收并返回使用，炭化完全后冷却，加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三．技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化；粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计；技术指标生物质炭得率大于50%；生物质炭的碳含量高于80%；生物质炭燃烧后的灰分小于5%；生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四．经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算，原材料及处理成本约1500元/吨；按年生产1万吨计算，年效益为=（3000-1500）x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺，大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本，因此经济效益非常显著，如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。

项目简介 本成果针对农村废弃生物质资源丰富的情况，利用热裂解副产物炭和不可凝气体作 为热裂解液化的能源，有效利用热载体加热装置排放的烟气作为流化气。采用该技术研 发的生物质裂解制油系统具有工艺过程合理、无二次污染、节能、成本低等优点。 性能指标 系统能耗: <10kW； 覆盖面积:100m2 ； 生物油质量产率:>55%。 适用范围、市场前景