一、技术名称:油料植物能源化利用过程的CO2减排技术
二、技术类别:零碳技术
三、所属领域及适用范围:林业、农业 土地利用转化与废弃物处理
四、该技术应用现状及产业化情况
该技术已经累计在非耕地推广种植多个新型高光效能源植物良种,种植面积超过 30 万亩,能源林累计储碳约 10 万吨以上;生物液体燃料产量 1 万吨/年以上,年减少 CO2排放超过 3 万吨;生产成型颗粒燃料 2 万吨/年以上,替代燃煤年减少CO2排放超过 3 万吨。目前,该技术的产业化尚处于发展阶段,具有很大的推广潜力。
五、技术内容
1. 技术原理
选育高产、高含油、高光效、高抗逆和土地适应性强的良种推广种植,实现储碳功 能;采用生物质气化、液化、成型固化及热电联产技术等,用以替代部分燃煤,实现减 排。
2. 关键技术
(1)能源植物定向培育技术
在能源植物培育阶段,利用定向生物育种技术选育出具有高产、高含油、高光效和 抗逆光皮树和蓖麻良种等油料植物;
(2)压榨耦合浸提低温制油技术
在油料加工制油阶段,采用低温压榨、正丁醇研磨同步提取和近临界流体高效萃取 等技术,完成蓖麻籽、光皮树果实和山苍籽等油料的处理,实现了油料的绿色高效制油;
(3)甘油沉降耦合酯交换技术
在原料油酯交换制备生物柴油阶段,采用甘油沉降耦合酯交换连续式反应技术,实 现了生物柴油的连续式生产;并在酯交换反应体系中加入能降低油脂和低级醇分子间的 界面能的非离子表面活性剂,提高油脂与低碳醇酯交换反应速率;
(4)颗粒燃料协同粘结复合成型技术
通过对油料饼粕生物改性,充分利用纤维类、糖类和蛋白质类的黏结能力,发挥协 同粘结作用,改善颗粒燃料生产对生物质原料品种来源单一的不足;
(5)新型生物柴油催化剂技术
采用两种新型催化剂,酯化阶段用有机酸代替常用的硫酸催化剂,酯交换阶段用固 体催化剂代替常用的氢氧化钠催化剂,通过“常压酯化、酯交换”等工艺,由长柄扁桃 等油料植物生产出合格的生物柴油、生物重油、生物轻油、工业甘油等产品。该技术对 原料油要求低,综合能耗和甲醇消耗低于平均水平,生产过程无新增污染物。
3. 工艺流程
该技术的减排原理图如图1所示。
图 1 油料植物能源化利用过程的CO2减排技术原理图
油料植物能源化利用技术工艺流程图如图2所示。
图2 油料植物能源化利用技术工艺流程图
六、主要技术指标
1. 良种油料植物种植:光皮树果实含油率>30%,亩产油>100kg;蓖麻籽含油率 >50%,亩产油>150kg;长柄扁桃种仁含油率>44%,亩产油>50kg;
2. 油料低温制油技术:加工温度<80o C,饼粕残油率<1%;
3. 清洁生产制备生物柴油技术:转化率>95%,最终产率>92%,产品纯度>98%;
4. 颗粒燃料协同成型技术:原料利用率>98%,成型率>93%。
七、技术鉴定情况
“新型生物柴油固体催化剂研究”于 2008 年通过了陕西省科技厅组织的科技成果鉴定;“原料广适性清洁工艺生产生物柴油关键技术与示范”于 2010 年通过了湖南科技 厅组织的科技成果鉴定;“长柄扁桃高值综合开发及其沙漠治理应用”于 2012 年通过了 陕西省科技厅组织的科技成果鉴定;“光皮树良种选育及其果实油脂资源利用技术”于 2009 年获得湖南省科技进步二等奖;“南方蓖麻新品种选育及其油脂利用技术”于 2012 年获得湖南省科技进步一等奖。此外,该技术还获得了数十项国家发明专利。
八、典型用户及投资效益
典型用户:湖南未名创林生物能源有限公司、湖南金荟生物科技有限公司、湖南理 昂再生能源电力有限公司、榆林市生能生物科技有限公司、神木县生态保护建设协会、 重庆天润能源有限公司等。
典型案例 1
案例名称:湖南能源作物成型颗粒加工示范项目
建设规模:年产成型颗粒 20000 吨。项目建设条件:在黄河以南,长江流域至西南 各地的石灰岩地区采用,利用山地和丘陵等非耕地,种植光皮树和蓖麻。生产选址应当 在种植基地 50 km以内,并距离工业区或城市等供能集中区 100km以内。主要建设内容: 20000 吨/年成型颗粒生产线。主要设备为生物质锅炉和颗粒成型机等。项目总投资 3000 万元,建设期 3 年。年减排量 2.75 万tCO2,年经济效益 1800 万元,投资回收期约 2 年。 减排成本为 80~120 元/tCO2。
典型案例 2
案例名称:毛乌素沙漠长柄扁桃林基地项目 建设规模:26 万亩。项目建设条件:在广大的北方沙漠地区,特别是年降雨量在 150mm以上的干旱、半干旱区域,适宜种植土壤为沙地、黄土丘陵区、沙石地区。主要建设内容:在荒漠中建成 26 万亩长柄扁桃治沙基地,其中已挂果长柄扁桃面积为 10000 亩、200 多亩苗圃、4 座温室大棚等。主要设备为货车、收割机、灌溉车。项目总投资 为 2022 万元,建设期为 10 年。项目年减排量约 224 万tCO2,年经济效益为 440 万元, 投资回收期约 5 年。减排成本为 1~10 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
预计未来 5 年,该技术推广比例可达 5%,累计推广光皮树良种、蓖麻良种、长柄 扁桃等油料植物种植面积超过 100 万亩,形成生物质液体燃料生产能力达 10 万t/年,成型燃料生产能力达 10 万t/年,可形成年碳减排能力 580 万tCO2。