一种大型海藻的资源化利用方法

1.本发明涉及一种大型海藻的资源化利用方法，属于生物质资源化利用技术领域。

背景技术：

2.海洋中存在着20余万种生物，是地球上尚未充分开发的最大生物质资源库。海洋生物质的主要来源为藻类，从单细胞的硅藻、甲藻到长几百米的巨藻，有8000多种。我国海洋藻类资源十分丰富。大型藻类是一类多细胞的海洋孢子植物，其基部生有固着器，可以固定于水底基质上进行生活，可以进行光合作用合成有机质的同时释放氧气，因其绝大多数生活于海水中，也称为大型海藻。但据近期调查显示，全球在可获得生物质中仅有不到3％被利用，而在大型海藻中，不到百分之一的海藻量被有效利用，海藻由于含水率高且含盐率高的特点，难以被利用，因此如何实现大型藻类的资源化利用，需要进一步的开发有效的利用手段。

技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种大型海藻的资源化利用方法，能够克服海藻含水率高且含盐率高的缺点，实现对海藻的高资源化利用。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.一种大型海藻的资源化利用方法，包括以下步骤：
6.利用dme技术对海藻进行深度脱水，得到固态深度脱水后的海藻；将固态深度脱水后的海藻与脱氯剂混合后送入无氧或者低氧的回转窑中连续热解炭化；
7.将热解炭化获得的气体进行冷凝分离净化干燥分别获得生物油和合成气，将获得的固体收集获得生物炭；将生物油、合成气和生物炭进行提质处理。
8.海藻进行深度脱水具体过程为：将打捞的海藻预处理自然放置 24～48小时，海藻含水率为65～80％，然后切碎至1～5cm，将脱水剂与预处理后的海藻在压力为0.5～0.8mpa容器中充分以200～400r/min 的速度搅拌50～100min，当海藻的含水率降为10～20％时，停止搅拌，升压至常压，回收利用＞80％的脱水剂，将液固分离。
9.以质量计，脱水剂由80～95份的活性组分与5～15份助剂组分在压力为0.1～0.8mpa条件下充分混合而成，活性组分为液压的dme，助剂为裂解酶，裂解酶包括纤维素酶或者果胶酶。
10.热解炭化具体过程为：在封闭的回转窑通入n2，将回转窑中＞ 95％的空气排出，实现无氧或者低氧状态，并根据产物需要设置反应温度在200℃～400℃，待达到反应温度后，将固态深度深度脱水后的海藻与脱氯剂混合通过螺旋进料器进入回转窑中进行热解炭化，并由螺旋进料器控制进料量，海藻热解炭化的时间为40～90min。
11.以质量计，脱氯剂由65～79份的活性成分、20～38份的载体与助剂和1～7份的粘合剂组成，活性成分由葡萄糖与ca(no3)2、 mg(no3)2、zn(no3)2、nahco3中的一种以上按照质量比1:3～1:8充分混合构成，载体与助剂为zsm-5或者分子筛中的一种，粘合剂为甲基纤维
素。
12.合成气、生物油和生物炭根据需要调整热解炭化的反应温度、在回转窑的时间及回转窑中氧气的含量获得不同质量比的产物。
13.本发明的有益效果：本发明提供的一种大型海藻的资源化利用方法，其中深度脱水，可以通过脱水剂的活性成分和助剂实现在微加压的条件下实现将海藻的含水率降低到15％～5％，一方面，此方法相较于机械脱水、干化脱水等方法具有更强的可操作性，更能实现规模化脱水；一方面，其脱水所用的仪器简单，并且脱水剂可以实现80％以上的回收利用率，成本低；另一方面，该方法可以在较低能耗下实现含水率的深度降低，脱水率高；热解炭化反应炉为封闭式的回转窑，可以满足海藻的不均性，防止出现堆积、结块和阻塞，适用于不同种类海藻同时多种或一种的热解反应；海藻高值资源化回收利用的工艺，实现了海藻的深度脱水，为海藻的后续资源化提供了更多可能，且通过控制回转窑的反应温度、反应时间、氧含量等可以获得不同的气、液、固产物，并且通过进一步提质为其更广阔的应用提供了可能。且在炭化前与中高温脱氯剂混合，不仅解决了海藻高盐含量的问题，还可以提升了生物炭的品质。
附图说明
14.图1是本发明一种大型海藻的资源化利用方法的工艺流程图。
具体实施方式
15.下面对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
16.具体实施例1
17.如图1所示，本发明公开一种大型海藻的资源化利用方法，该方法包括利用dme技术对海藻进行深度脱水并萃取生物油，并将dme 回收，得到固态深度脱水后的海藻；将固态深度脱水后的海藻与脱氯剂混合后送入无氧或者低氧的回转窑中连续热解炭化；将热解炭化获得的气体进行冷凝分离净化干燥分别获得生物油和合成气，将获得的固体收集获得生物炭；将生物油、合成气和生物炭进行提质处理。本发明实现了海藻的高资源化利用，具体过程如下：
18.第一步：将打捞的海藻预处理自然放置36小时，海藻含水率为 65～80％，然后切碎至1～5cm，将配置好的脱水剂与预处理后的海藻在压力为0.6mpa容器中充分以200r/min的速度搅拌100min，当海藻的含水率降为10％时，停止搅拌，升压至常压，回收利用＞80％的脱水剂，将液固分离，得到固态深度脱水后的海藻。以质量计，脱水剂由80～95份的活性组分与5～15份助剂组分在压力为0.1～0.8mpa条件下充分混合而成，活性组分为液压的dme(乙二醇二甲醚)，助剂为裂解酶，裂解酶包括纤维素酶或者果胶酶。在本实施例中，选用95％的活性成分和5％的纤维素酶混合而成的脱水剂。
19.第二步：在封闭的回转窑通入n2，将回转窑中＞95％的空气排出，实现无氧或者低氧状态，并根据产物需要设置反应温度在400℃待达到反应温度后，将固态深度脱水后的海藻与深度脱氯剂混合通过螺旋进料器进入回转窑中进行热解炭化，并由螺旋进料器控制进料量，海藻热解炭化的时间为90min。脱氯剂可以在高温条件下解决海藻高盐问题。以质量
计，脱氯剂由65～79份的活性成分、20～38份的载体与助剂和1～7份的粘合剂组成，活性成分由葡萄糖与ca(no3)2、 mg(no3)2、zn(no3)2、nahco3中的一种以上按照质量比1:3～1:8充分混合构成，载体与助剂为zsm-5或者分子筛中的一种，粘合剂为甲基纤维素。热解炭化反应炉为封闭式的回转窑，回转窑适应海藻的不均一性，避免了卡顿和堵塞，实现海藻均匀的热解炭化，并由螺旋进料器根据反应器的运行情况及时调整海藻的进料速率，并起到了密封作用。
20.第三步：将热解炭化产生的热解气进行冷凝分离净化干燥分别获得合成气和生物油，收集固体获得生物炭。合成气、生物油和生物炭根据需要调整反应温度、在反应炉的时间及氧气的含量获得不同质量比的产物，冷凝分离净化干燥。
21.第四步：获得产物合成气、生物油和生物炭质量比为2：1：2，直接使用或根据实际应用需求进行提质；合成气用于回转窑的预热气中或通过深度净化接入居民的民用燃气管网中或通过进一步的裂解重整获得更高品质的化学制品；生物油通过进一步添加催化剂提质作为生物柴油和乙醇；生物炭根据其性质作为土壤改良剂、作为吸附剂吸附重金属污染物、作为燃料等，或进一步提质部分或完全取代商用活性炭；
22.其中制备得到的海藻生物炭由于其丰富的孔隙结构和富含多种矿物营养，可以应用于吸附重金属，有机物，so2、no2等有毒气体，也能吸附co2减缓温室效应，也可应用于农业，改善其通透性与透水性，解决酸化土壤、碱性土壤，重金属污染土壤等问题，也可以用于土壤增肥。甚至可以运用于海水淡化，催化生产生物柴油等。
23.本发明提供的一种大型海藻的资源化利用方法，成本较低，能够解决海藻高含水率高含盐率的问题。
24.具体实施例2
25.如图1所示，本发明公开一种大型海藻的资源化利用方法，该方法包括利用dme技术对海藻进行深度脱水并萃取生物油，并将dme 回收，得到固态深度脱水后的海藻；将固态深度脱水后的海藻与脱氯剂混合后送入无氧或者低氧的回转窑中连续热解炭化；将热解炭化获得的气体进行冷凝分离净化干燥分别获得生物油和合成气，将获得的固体收集获得生物炭；将生物油、合成气和生物炭进行提质处理。本发明实现了海藻的高资源化利用，具体过程如下：
26.第一步：将打捞的海藻预处理自然放置24小时，海藻含水率为 65～80％，然后切碎至1～5cm，将配置好的脱水剂与预处理后的海藻在压力为0.5mpa容器中充分以300r/min的速度搅拌80min，当海藻的含水率降为15％时，停止搅拌，升压至常压，回收利用＞80％的脱水剂，将液固分离，得到固态深度脱水后的海藻。以质量计，脱水剂由80～95份的活性组分与5～15份助剂组分在压力为0.1～0.8mpa条件下充分混合而成，活性组分为液压的dme(乙二醇二甲醚)，助剂为裂解酶，裂解酶包括纤维素酶或者果胶酶。在本实施例中，选用80％的活性成分和15％的纤维素酶混合而成的脱水剂。
27.第二步：在封闭的回转窑通入n2，将回转窑中＞95％的空气排出，实现无氧或者低氧状态，并根据产物需要设置反应温度在200℃待达到反应温度后，将固态深度脱水后的海藻与深度脱氯剂混合通过螺旋进料器进入回转窑中进行热解炭化，并由螺旋进料器控制进料量，海藻热解炭化的时间为40min。脱氯剂可以在高温条件下解决海藻高盐问题。以质量计，脱氯剂由65～79份的活性成分、20～38份的载体与助剂和1～7份的粘合剂组成，活性成
分由葡萄糖与ca(no3)2、 mg(no3)2、zn(no3)2、nahco3中的一种以上按照质量比1:3～1:8充分混合构成，载体与助剂为zsm-5或者分子筛中的一种，粘合剂为甲基纤维素。热解炭化反应炉为封闭式的回转窑，回转窑适应海藻的不均一性，避免了卡顿和堵塞，实现海藻均匀的热解炭化，并由螺旋进料器根据反应器的运行情况及时调整海藻的进料速率，并起到了密封作用。
28.第三步：将热解炭化产生的热解气进行冷凝分离净化干燥分别获得合成气和生物油，收集固体获得生物炭。合成气、生物油和生物炭根据需要调整反应温度、在反应炉的时间及氧气的含量获得不同质量比的产物，冷凝分离净化干燥。
29.第四步：获得产物合成气、生物油和生物炭质量比为2：1：2，直接使用或根据实际应用需求进行提质；合成气用于回转窑的预热气中或通过深度净化接入居民的民用燃气管网中或通过进一步的裂解重整获得更高品质的化学制品；生物油通过进一步添加催化剂提质作为生物柴油和乙醇；生物炭根据其性质作为土壤改良剂、作为吸附剂吸附重金属污染物、作为燃料等，或进一步提质部分或完全取代商用活性炭；
30.其中制备得到的海藻生物炭由于其丰富的孔隙结构和富含多种矿物营养，可以应用于吸附重金属，有机物，so2、no2等有毒气体，也能吸附co2减缓温室效应，也可应用于农业，改善其通透性与透水性，解决酸化土壤、碱性土壤，重金属污染土壤等问题，也可以用于土壤增肥。甚至可以运用于海水淡化，催化生产生物柴油等。
31.本发明提供的一种大型海藻的资源化利用方法，成本较低，能够解决海藻高含水率高含盐率的问题。
32.具体实施例3
33.如图1所示，本发明公开一种大型海藻的资源化利用方法，该方法包括利用dme技术对海藻进行深度脱水并萃取生物油，并将dme 回收，得到固态深度脱水后的海藻；将固态深度脱水后的海藻与脱氯剂混合后送入无氧或者低氧的回转窑中连续热解炭化；将热解炭化获得的气体进行冷凝分离净化干燥分别获得生物油和合成气，将获得的固体收集获得生物炭；将生物油、合成气和生物炭进行提质处理。本发明实现了海藻的高资源化利用，具体过程如下：
34.第一步：将打捞的海藻预处理自然放置48小时，海藻含水率为 65～80％，然后切碎至1～5cm，将配置好的脱水剂与预处理后的海藻在压力为0.8mpa容器中充分以400r/min的速度搅拌50min，当海藻的含水率降为20％时，停止搅拌，升压至常压，回收利用＞80％的脱水剂，将液固分离，得到固态深度脱水后的海藻。以质量计，脱水剂由80～95份的活性组分与5～15份助剂组分在压力为0.1～0.8mpa条件下充分混合而成，活性组分为液压的dme(乙二醇二甲醚)，助剂为裂解酶，裂解酶包括纤维素酶或者果胶酶。在本实施例中，选用88％的活性成分和10％的纤维素酶混合而成的脱水剂。
35.第二步：在封闭的回转窑通入n2，将回转窑中＞95％的空气排出，实现无氧或者低氧状态，并根据产物需要设置反应温度在300℃待达到反应温度后，将固态深度脱水后的海藻与深度脱氯剂混合通过螺旋进料器进入回转窑中进行热解炭化，并由螺旋进料器控制进料量，海藻热解炭化的时间为60min。脱氯剂可以在高温条件下解决海藻高盐问题。以质量计，脱氯剂由65～79份的活性成分、20～38份的载体与助剂和1～7份的粘合剂组成，活性成分由葡萄糖与ca(no3)2、 mg(no3)2、zn(no3)2、nahco3中的一种以上按照质量比1:3～1:8充
分混合构成，载体与助剂为zsm-5或者分子筛中的一种，粘合剂为甲基纤维素。热解炭化反应炉为封闭式的回转窑，回转窑适应海藻的不均一性，避免了卡顿和堵塞，实现海藻均匀的热解炭化，并由螺旋进料器根据反应器的运行情况及时调整海藻的进料速率，并起到了密封作用。
36.第三步：将热解炭化产生的热解气进行冷凝分离净化干燥分别获得合成气和生物油，收集固体获得生物炭。合成气、生物油和生物炭根据需要调整反应温度、在反应炉的时间及氧气的含量获得不同质量比的产物，冷凝分离净化干燥。
37.第四步：获得产物合成气、生物油和生物炭质量比为2：1：2，直接使用或根据实际应用需求进行提质；合成气用于回转窑的预热气中或通过深度净化接入居民的民用燃气管网中或通过进一步的裂解重整获得更高品质的化学制品；生物油通过进一步添加催化剂提质作为生物柴油和乙醇；生物炭根据其性质作为土壤改良剂、作为吸附剂吸附重金属污染物、作为燃料等，或进一步提质部分或完全取代商用活性炭；
38.其中制备得到的海藻生物炭由于其丰富的孔隙结构和富含多种矿物营养，可以应用于吸附重金属，有机物，so2、no2等有毒气体，也能吸附co2减缓温室效应，也可应用于农业，改善其通透性与透水性，解决酸化土壤、碱性土壤，重金属污染土壤等问题，也可以用于土壤增肥。甚至可以运用于海水淡化，催化生产生物柴油等。
39.本发明提供的一种大型海藻的资源化利用方法，成本较低，能够解决海藻高含水率高含盐率的问题。
40.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种大型海藻的资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：利用dme技术对海藻进行深度脱水，得到固态深度脱水后的海藻；将固态深度脱水后的海藻与脱氯剂混合后送入无氧或者低氧的回转窑中连续热解炭化；将热解炭化获得的气体进行冷凝分离净化干燥分别获得生物油和合成气，将获得的固体收集获得生物炭；将生物油、合成气和生物炭进行提质处理。2.根据权利要求1所述的一种大型海藻的资源化利用方法，其特征在于：海藻进行深度脱水具体过程为：将打捞的海藻预处理自然放置24～48小时，海藻含水率为65～80％，然后切碎至1～5cm，将脱水剂与预处理后的海藻在压力为0.5～0.8mpa容器中充分以200～400r/min的速度搅拌50～100min，当海藻的含水率降为10～20％时，停止搅拌，升压至常压，回收利用＞80％的脱水剂，将液固分离。3.根据权利要求2所述的一种大型海藻的资源化利用方法，其特征在于：以质量计，脱水剂由80～95份的活性组分与5～15份助剂组分在压力为0.1～0.8mpa条件下充分混合而成，活性组分为液压的dme，助剂为裂解酶，裂解酶包括纤维素酶或者果胶酶。4.根据权利要求1所述的一种大型海藻的资源化利用方法，其特征在于：热解炭化具体过程为：在封闭的回转窑通入n2，将回转窑中＞95％的空气排出，实现无氧或者低氧状态，并根据产物需要设置反应温度在200℃～400℃，待达到反应温度后，将固态深度深度脱水后的海藻与脱氯剂混合通过螺旋进料器进入回转窑中进行热解炭化，并由螺旋进料器控制进料量，海藻热解炭化的时间为40～90min。5.根据权利要求4所述的一种大型海藻的资源化利用方法，其特征在于：以质量计，脱氯剂由65～79份的活性成分、20～38份的载体与助剂和1～7份的粘合剂组成，活性成分由葡萄糖与ca(no3)2、mg(no3)2、zn(no3)2、nahco3中的一种以上按照质量比1:3～1:8充分混合构成，载体与助剂为zsm-5或者分子筛中的一种，粘合剂为甲基纤维素。6.根据权利要求1所述的一种大型海藻的资源化利用方法，其特征在于：合成气、生物油和生物炭根据需要调整热解炭化的反应温度、在回转窑的时间及回转窑中氧气的含量获得不同质量比的产物。

技术总结

本发明公开了一种大型海藻的资源化利用方法，包括以下步骤：利用DME技术对海藻进行深度脱水，得到固态深度脱水后的海藻；将固态深度脱水后的海藻与脱氯剂混合后送入无氧或者低氧的回转窑中连续热解炭化；将热解炭化获得的气体进行冷凝分离净化干燥分别获得生物油和合成气，将获得的固体收集获得生物炭；将生物油、合成气和生物炭进行提质处理。本发明提供的一种大型海藻的资源化利用方法，能够克服海藻含水率高且含盐率高的缺点，实现对海藻的高资源化利用。高资源化利用。高资源化利用。