一种利用生物质废弃物制取甲醇系统

信息来源：“一带一路”生态产业合作工作委员会

单位简介

中源美城（辽宁）科技发展有限公司成立于2021.4.13，是一家致力于我国生态环境治理，协同发展新能源建设的解决方案、前沿技术和设备服务企业。拥有绿色能源相关专利38项，拥有零碳、减碳、负碳相关工艺系统、设备、数字建造等专利技术及软著90余项，专门针对全球气候变化，提供城乡生态环境系统综合解决方案。幸受到国家能源局的邀请，正式加入中国——国际可再生能源署（IRENA）合作专项工作组。集约发展生物质能源转型、绿色甲醇、绿色冶金、智慧数字农业、碳金融循环系统，解决城市废弃物，带动乡村振兴协同发展，同步区域降碳固碳，助力实现我国碳中和目标。

技术原理

1.原料种类：本实用新型制取甲醇得原料多样化，城市废弃物包括市政污泥、生活垃圾、餐余垃圾等；农业废弃物包括秸秆、农膜、粪便等；工业固废例如煤矸石、页岩等。
2.原料预处理系统：利用双级破碎、风选、热水解、破壁、压滤等处理方法将原料预处理，使原料粒度达到10目一下，含水率由80%降至60%。
3.真空干燥系统：利用低温真空干燥机将预处理后的原料进行低温真空干燥，将原料含水率降低至20％以下，提高热效率，减少热损失。
4.热解气化系统：采用一种新型生物质流化床式富氧等离子气化炉，设计管式热解器，设计双进料口，对物料分级气化，采取富氧气化技术，气化剂氧气浓度达到60%，使得物料在燃烧时的燃烧效率提高，加快反应速率，进一步提升气化效果。
5.甲醇合成系统：对气化炉产出的合成气过滤、净化、配比得到制取生物质甲醇的原料气氢气和一氧化碳，再经催化剂反应后汽液分离得到生物质甲醇。
6.余热回收：本系统设有高温反应釜、热水解罐、真空干燥机、管式热解器、气化剂预热装置、余热锅炉、外层保温，等余热回收装置。

适用范围

该专利适用于能源领域，可将生物质废弃物转化为甲醇，用于可再生能源生产与分布式能源系统，替代传统燃料；在环保领域，能处理废弃物、回收资源并减排温室气体；于化工领域，可为化工生产提供甲醇原料，补充传统来源，还契合绿色化工趋势，用于生产甲醛、醋酸等基础化工品，在农业、林业及城市垃圾处理等场景均有应用潜力，助力多领域实现资源高效利用与可持续发展。

工艺流程及说明

生物质废弃物包括农废、生活垃圾、市政污泥、粪便、煤矸石等，生物质废弃物首先进入预处理系统，经预处理后进入低温真空干燥系统，经存储配料系统后进入裂解气化系统，烟气经余热回收系统后得到制取甲醇的原料气，原料气经净化系统、气体压缩系统进入甲醇合成系统，再经精馏等到产品。

主要技术参数

预处理系统可将原料分子内脱水，使其含水率将至30%以下；
真空干化系统在负压条件下，将物料含水率干燥至15%以下；
裂解气化系统中气化炉内温度可达到900-1000℃，气化剂过氧系数为0.25-0.3；
甲醇合成系统中中温变换工艺采用了低温高活性的中变催化剂B113型，气压为1.75MPa，MDEA脱碳系统在压力为0.8MPa。

经济指标

一.投资成本
1.设备购置费用：每吨甲醇产品的设备投资成本为800-1200 元。
2.安装与调试费用：每吨产品分摊的安装调试成本约 120-180 元。
二.运行成本
1.化学试剂与催化剂成本：每吨产品的化学试剂与催化剂成本约 200-300 元。
2.维护与维修成本：每吨产品的维护维修成本约30-60元。
三.产品收益
1.甲醇市场价格：以平均3000元 / 吨计算，为每吨产品的售价。
2.甲醇产量：实际产量可达到设计产能的 80%-95%政策补贴。
3.环境效益：通过碳排放交易，每吨产品可获得收益约 60-190 元。
4.政策补贴：包括原料收集补贴、产品销售补贴、投资补贴等，每吨产品可获得补贴约 200-500 元。

工程示范及应用情况

1. 阜新固废处理即循环再利用项目：总投资20亿。一期以特许经营形式投资3.6亿，建设年处理55万吨综合废弃物，并生产成绿色生物燃气、生物质颗粒等产品。二期建立10万吨生物甲醇、绿氨项目，为阜新精细化工产业提供绿色能源和绿色原料，引导绿色化工。
2. 山西循环经济产业园项目：总投资130亿。其中产业园部分投资30亿，风电投资100亿。项目投资建设“生态环境治理+再生能源+现代农业+生态碳汇+康养文旅”的全新全产业链。产业园包括66.5平方公里生态脆弱区修复项目、固废处理及再利用项目、生物甲醇项目。
3. 本溪明山区EOD项目：计划总投资25.55亿。其中，生态环境治理总投资 6.51 亿元，占比 28.87% 。项目包括农村环境综合整治特许经营项目（BOT）、生物质能源再利用项目、农产品加工及交易中心项目。并配套假设风电项目。项目享有40年的环卫及处理一体化运营特许经营权，并且年产生物燃气、生物甲醇、热水、生物乙醇及有机农产品，并在交易中心进行能源、甲醇、农产品的物流交易。

推广前景

利用生物质废弃物制取甲醇的系统推广前景广阔。生物质废弃物资源丰富，能满足能源市场对甲醇的需求增长。其环境效益显著，契合环保要求且获政策支持。技术进步使生产成本降低、竞争力提升，也带动了上下游产业发展，创造就业机会，加之公众环保意识增强，为该系统的推广营造了良好氛围，有望在未来能源领域中占据重要地位，实现资源有效利用与可持续发展。

获奖情况

专利：一种利用生物质废弃物制取甲醇系统、一种新型生物质二次裂解流化床式富氧等离子气化炉、一种污泥处理再利用及燃烧供能系统、一种生物质燃料低温真空调质干燥机、一种生物质原料的燃烧供能系统、一种新型有机废物气化及热回收再利用和燃烧供能系统等。
荣誉：《生物质气化绿色甲醇技术规范》编策单位、中国科学家论坛理事会理事单位、国际可再生能源署（IRENA）合作专项工作成员、东北大学实践教育基地。