[发明专利]一种海带与秸秆联合处理的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种海带与秸秆联合处理的方法及其装置，所述方法是将海带与第二工艺循环水混合，在第一高压反应器内加热后固液分离，得到的第一液相分离得到生物油和第一工艺循环水；将秸秆与所述第一工艺循环水混合，在第二高压反应器内加热后固液分离，得到的第二液相分离得到生物炭和所述第二工艺循环水。所述装置包括海带储存装置、第一配料器，第一换热器，第一高压反应器，第一分离器，秸秆储存装置，第二配料器，第二换热器，第二高压反应器和第二分离器。本发明所述方法是一种绿色、节能、高效的可再生资源转化方法，所述装置实现海带与秸秆高效联合处理，得到生物油和生物炭。

技术领域

本发明涉及可再生资源利用领域，尤其是一种海带与秸秆联合处理的方法及其装置。

背景技术

海洋生物资源丰富、储量大而且可再生，为新型能源、新型材料的产业开发提供了可持续的广阔资源。利用海洋藻类生产生物燃料，并应用于海洋船舶、航空燃料以及陆地交通运输燃料，已经获得了广泛的关注和科技产业开发。

海带等海洋大型藻类原料水分含量非常高，转化为能源和材料，通常需要首先进行高能耗的干燥脱水，然后再进行处理转化为液体、固体和气体的燃料或者材料，转化过程能耗较高。例如，发明专利CN103468284A公开了一种利用快速热解转化海藻生产油燃料的方法。

水热处理是一种新型的热转化技术，其利用在高温高压条件下水作为一种特殊的溶剂和反应介质的特性，实现原料的降解和转化。水热处理在水中进行反应，不需要对原料进行干燥，因此特别适合海藻等高水分含量物质的处理。海藻类原料含有高含量的蛋白、淀粉、脂肪、多糖类成分，经过特定条件下的水热处理将大部分转化为生物油。例如，发明专利CN103396825A公开了一种利用海藻多糖水热转化液体燃料油的方法，发明专利CN105111068A公开了一种利用海藻水热液化制备小分子有机酸的方法。

但是，在海藻类原料水热转化的过程中，将产生大量的水相产物，其中含有大量有机成分，需要经过深度处理之后才能再行排放，处理难度大。例如有多项研究从废弃物水热处理后的水相产物中回收沼气，虽然可以从一定程度上降解水相中的有机物，但是沼气发酵后的水仍然需要进一步处理才能排放。

农作物秸秆是一种常见的农业废弃物，产生量巨大，其处理利用也是一个社会性的难点问题。秸秆主要成分是木质纤维素，碳元素含量高，非常适合转化为固体的生物炭。生物炭材料经过进一步处理，在环保、化工、制药、新能源等领域都有广泛的用途。秸秆转化生物炭主要通过400-600摄氏度条件下隔绝氧气条件下的受热分解的技术路线，能耗较高，需要对含水量较高的秸秆原料进行预先干燥。水热处理技术也可以应用于秸秆的炭化，在200-300摄氏度温度的高压水中实现木质纤维素结构的降解和炭化，能耗可以显著降低，并且可以避免原料的干燥过程。经过水热处理后所获得的生物炭固体材料具备良好的疏水性，可以容易地从水热液体中分离出来。秸秆水热处理需要大量的水作为反应介质，同时催化剂的加入也可以提高反应效率，例如发明专利CN102994137A和CN105126901A分别公开了利用金属改性分子筛催化剂用于海藻的水热液化制备燃油的方法，对于炭化过程同样也可以通过催化剂促进反应过程。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的海藻类原料及秸秆处理过程产生大量副产物需要额外处理，能耗高的问题，提供一种海带与秸秆联合处理的方法，该方法利用海带与秸秆共同水热处理联产生物油和生物炭。

本发明将海带等海藻类原料水热转化生物油的过程与秸秆水热炭化的过程相结合，利用海藻原料水热转化所产生的大量的水相产物做为秸秆水热炭化的反应介质。同时，海带水相产物中含有的大量水溶性有机质，将在秸秆水热炭化的反应条件下继续转化为炭物质，而且水相产中含有的大量酸性类物质，对于秸秆原料的水解转化也具有催化作用，有利于炭化过程。而秸秆炭化过程所产生的水相物质中，有机质含量大为减少，又可以循环回用到海带水热转化生物油的过程中。这样，可以大大降低对于水热转化过程废水处理的需求，减少废水处理量。