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农作物秸秆快速热解创制靶向腐植酸环境材料
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{| class="wikitable" align="right" |- |<center><img src=http://p2.itc.cn/q_70/images03/20201208/8b75fea2411343a7957b8b4e8e54b362.jpeg width="300"></center> <small>[https://www.sohu.com/a/436871033_276347 来自 搜狐网 的图片]</small> |} '''农作物秸秆快速热解创制靶向腐植酸环境材料'''因缺乏大规模高值利用[[技术]],我国每年有近2亿吨农作物秸秆被就地焚烧,造成了极大的资源浪费和环境污染;同时又因重金属污染、盐碱化和沙化等造成的退化土壤已高达55亿亩,严重威胁着食品安全和[[粮食]]安全。腐植酸是国际公认的绿色高效土壤修复环境材料。 ==一、技术名称== 农作物秸秆快速热解创制靶向腐植酸[[环境]]材料 ==二、技术概述== ===(一)研发背景=== 因缺乏大规模高值利用技术,我国每年有近2亿吨农作物秸秆被就地焚烧,造成了极大的资源浪费和环境污染;同时又因重金属污染、盐碱化和沙化等造成的退化土壤已高达55亿亩,严重威胁着食品安全<ref>[https://www.sohu.com/a/305589938_717527 食品安全知识] ,搜狐,2019-04-03</ref>和粮食安全。腐植酸是国际公认的绿色高效土壤修复环境材料。生物质快速热解是世界各国研发的热点和重点,目前均以制取液体燃料为主,要求最大化脱氧以提高产品热值,尚处研发与示范阶段;但制取生物腐植酸则相反,要求最大化保留氧以提高[[产品]]活性,属于0到1的原创技术,被列入国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布的2021年度化学领域十大新兴技术榜单之一:人工腐殖质。农作物秸秆通过自混合下行床快速热解制高纯度高活性生物腐植酸,并创制了系列高值靶向腐植酸[[环境]]材料,成功实现了工业化生产和应用,使我国生物质快速热解高值化利用技术处于国际领跑地位。 ===(二)技术要点及参数=== 1)原创性提出“快速热解过程控氧控灰”思路,发明自混合下行循环床快速热解成套[[技术]],首次实现农林废弃物制取高纯高活性生物腐植酸的工业化。 ①破解了超短接触反应-热质传递-温度-压力多因素协同控氧的难题,首创农林废弃物自混合下行床快速热解制腐植酸新[[工艺]],最大化制取液体产品并保留其原有含氧官能团,获取高活性生物腐植酸。与现有腐植酸产品相比,纯度≥96%,活性官能团提高≥3倍,成本≤20%。 ②揭示了全流程中液中细灰成因与分布规律,发明热载体分级分离与循环的液体控灰新方法,在国际上首次实现固体有机物快速热解的液体含灰≤0.1%。 ③阐明了下行循环流化床复杂多相流反应体系的气固流动与分离、热质传递、反应[[规律]]以及关联耦合与调控强化机制,原创发明自混合下行循环床快速热解装备及系列配套专有设备,满足了快速热解制腐植酸工艺的超短接触反应和分离的需求,率先突破了工艺设备匹配性差、液体控灰难、装备大型化和稳定运行困难的四大瓶颈,建成世界单套规模最大的20万吨/年工业化装置并实现长周期稳定经济运行。与国际先进水平相比,液体收率提高15%以上,含灰由≥10%降至≤0.1%。 2)创制系列高值靶向腐植酸环境[[材料]],首次实现污染退化土壤高效经济快速可持续修复。 ①针对不同类型污染退化土壤复杂体系的修复需求,采用分子设计理论,通过脲胺基有机物与生物腐植酸馏分的醛基、酚基、酚羟基、羧基等含氧官能团交联聚合,调控分子量、粘度和酸度等性能,创制了系列高值靶向腐植酸环境材料,消除了现有腐植酸在土壤修复中针对性和稳定性差的缺陷,率先攻克了污染退化土壤可持续修复的[[世界]]性难题。 ②发明了系列生物腐植酸可控化交联聚合反应[[工艺]]和装备,实现了靶向腐植酸环境材料的工业化生产。其中,首次实现铬污染土壤修复的工业化,经SGS(国际通标公司)检测,脱毒≥99.92%,污染不反弹,修复后即可种植;首次提出盐碱地腐植酸团粒化造粒、生态可持续改良新方法,从源头解决了土壤盐碱化难题,土壤团粒量提高≥130%、生物活性提高≥30%,实现当年改当年种当年收益,成本为现有技术≤30%。 ===(三)技术示范推广情况=== 推荐技术示范展示范围,在小范围示范展示还是已经实现较大[[范围]]推广应用。应用后可达到的效果,技术试验、示范或推广过程中节约成本、提升品质、增加效益、保护耕地与生态环保等情况。 2009 年 10 月在茌平县城关镇花牛村建成第二套2 万吨/年自混合下行床快速热解制油工业示范装置(2014 年也经过改造和优化调整改产生物腐植酸)。2012 年 8 月,在广饶县陈官镇建成世界上最大规模的首座 20 万吨/年农林废弃物快速热解工业化装置(国外单套最大规模 3.6万吨/年),装置一次开车成功,长期连续稳定经济运行。年处理本企业剩余锯末、[[玉米]]秸秆和稻壳 20 万吨,生产生物腐植酸 8 万吨、半焦粉 4.6 万吨、木醋液 3.6 万吨、硅钾肥 2.9 万吨,热解干气 3000 万 Nm3(1.9 万吨)。目前除为项目组合作的腐植酸环境材料生产企业提供原料,也生产部分木醋液叶面肥、生物腐植酸产品和环境修复材料等产品。 目前山东长安集团 30 万吨/年纤维乙醇残渣快速热解制取生物腐植酸热气联供项目正在进行原料评价,吉林福一农业科技有限公司和北京嘉博文生物科技公司的各 1 套 5 万吨/年农林废弃物快速热解制备生物腐植酸项目进行可行性研究编制和初步[[设计]]。 在生物腐植酸的高值化利用方面,在 2006 年 3000 吨/年的中试装置出产品以来,项目组就积极与北京澳佳生态农业科技股份、山东创新腐植酸科技股份有限公司、湖北澳佳肥业有限公司、济南杰兴环保技术有限公司等单位合作开发了 系列靶向腐植酸环境材料(如重金属污染土壤修复剂、盐碱地改良剂、红石膏和赤泥修复治理剂、木醋液叶面肥和土壤调理剂、生物腐植酸包膜缓控掺混肥、可降解腐植酸地膜、沙化土地治理剂、废弃矿山治理修复剂等),并积极进行示范和推广应用。近年来在污染和退化土壤治理与修复使用面积均在 300 万亩/年以上,达到了[[土壤]]修复<ref>[https://www.sohu.com/a/303880398_99931491 土壤修复技术大汇总] ,搜狐,2019-03-26 </ref>后各项指标和增产效果显著,改良成本大幅度下降,可以实现一次修复,持续有效。 ==三、适宜区域== 适应推广应用的主要区域 农林废弃物快速热解装置适宜建在农业秸秆、林业三剩物富集区,尤其[[东北三省]];快速热解制取的腐植酸制成系列腐植酸靶向环境材料适宜用于全国各地的重金属污染土壤、盐碱地、沙化土地、中低产田、矿山修复及替代农用地膜使用等。 ==四、注意事项== 在技术推广应用过程中需特别注意的环节 农林废弃物热解液化[[装置]]建设根据原料的运输半径需要有适宜的处理规模,才能保证经济效益最佳;系列腐植酸靶向环境修复材料的使用需要在指导下使用。 ==参考文献== [[Category:500 社會科學類]]
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