19 基于能源作物蓖麻的全产业链高值化利用技术
一、技术名称:基于能源作物蓖麻的全产业链高值化利用技术
二、技术类别:零碳技术
三、所属领域及适用范围:农业经济和能源作物
四、该技术应用现状及产业化情况
蓖麻是一类重要的油料作物,蓖麻油分子结构独特,可替代石油 生产多种精细化工、生物基材料和能源类产品。我国蓖麻产业加工企 业有300多家,产品大多为附加值较低的初级产品,产业规模化效应不 明显。目前,基于能源作物蓖麻的全产业链高值化利用技术已进入产 业化初期阶段。年产绿色润滑油1万吨,已形成发动机油、工业润滑油40多种产品;生物基材料癸二酸、癸二胺、生物基尼龙等年产量约5 万吨;采用“良种良方”技术可以实现单产平均提高20%效果。该技术 产业化正处于快速发展阶段,具有较大的推广潜力。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术为蓖麻产业链集成化技术。通过良种、良方、生物有机肥及机械化种植等技术的开发和集成,提高蓖麻作物单产、增加土地储 碳功能,极大改善传统蓖麻种植现状。同时,利用蓖麻作物开发出绿 色高性能润滑油、生物航油、生物基材料等高值化产品,实现蓖麻作 物高值化利用,进而形成完整的产业链,促进蓖麻产业发展。而蓖麻 作物具有耐旱、耐盐碱、耐瘠薄等特性,可以种植于荒地或与其他经济作物轮作,具有良好的经济效益和社会效益。
2. 关键技术
(1)“良种良方+机械化种植”关键技术集成
通过“良种良方+机械化”,有效提高植株光合作用效率,实现增加蓖麻单位用地面积产量,进而增加单位面积储碳量。
(2)替代石油蓖麻基绿色润滑油生产技术
通过催化合成制备生物基基础油及低温循环调和技术,可生产各项指标达行业高质量级别润滑油要求,且环境友好、可生物降解。
(3)蓖麻生物航油催化加氢异构化生产技术
采用高活性、高水热稳定性、高选择性绿色高效催化剂,结合蓖麻油加氢脱氧和加氢异构关键技术、及调和储运成套清洁工艺,可实 现低能耗的航油生产。
(4)生物基尼龙材料清洁生产工艺
采用“蓖麻油→癸二酸→癸二胺→生物基尼龙”工艺路线生产高值产品,解决传统工艺苯酚污染问题,提高癸二胺产率。
(5)生物有机肥集约高效生产技术
采用高活性蛋白复合微生物菌剂高效发酵等技术,较传统工艺节能 15%以上,且产品附加值高,可促进大量农废物资综合利用。
3. 工艺流程
蓖麻产业链高值化技术减排原理及工艺流程示意图见图1。
六、主要技术指标
1. 蓖麻生物航油技术:原料转化率>99%,最终产率>90%,产 品纯度>99%,质量满足 ASTM D-7566 等相关标准,加氢脱氧催化剂、 加氢异构催化剂技术达到国际领先水平;
2.蓖麻基高性能绿色润滑油技术:产品符合行业高质量级别(美 国石油协会 API)要求,低温性能优异,适合-50℃~50℃大跨度温度 范围,-35℃低温动力粘度≤6200mPas,换油周期 2 万公里以上,生物 降解率≥80%;
3. 生物基尼龙材料清洁生产工艺:癸二酸含量>99.5%,癸二胺 含量>99.5%产品纯度高、不含酚,联产物仲辛醇、产生的废水均不含 酚,工艺能耗降低 15%;
4. 生物有机肥技术:有机质≥45%,总养分(N+P2O5+K2O)≥5.0%;
5. “良种良方+机械化种植”技术:蓖麻籽含油率>50%,亩产油>180kg,机播发芽率>90%,机收损失率<10%。
七、技术鉴定情况
该技术已获得 8 项国家发明专利。其中,蓖麻产业链良种及高值 化产品技术获 2014 年国家科技进步二等奖;蓖麻基 0w/50 长寿命发动 机油、重载齿轮油、免酸洗轧制油、风电齿轮油等 6 项产品通过天津 市科学技术委员会科技成果鉴定;2010 年该技术先后通过环保部节油 减排测试认证和美国农业部生物基产品认证,并得到总后军工认证。
八、典型用户及投资效益
典型用户:新疆建设兵团、部队系统三所一院(中国人民解放军总后油料所、空军油料所、海军技术装备所、后勤工程学院)、浙江王 力集团、天津丹弗中绿股份有限公司、山东四强化工集团、新疆前山 蓖麻生物科技有限公司、内蒙天润发展有限公司等。
典型案例 1
案例名称:新疆地区蓖麻种植加工及生物质能源产业链示范项目
建设规模:年产蓖麻生物航油 1 万吨、绿色润滑油 3 万吨、生物有机肥 20 万吨。建设条件:新疆北疆、南疆兵团团场及广大沙漠干旱、 盐碱地区,利用沙地、盐碱地、拓荒地、棉田及其他作物轮作和间作 等,种植蓖麻。主要建设内容:巩固新疆兵团已有蓖麻种植及初加工 产业基础,配套良种良方+机械化种植技术,发展 50 万亩蓖麻种植, 建设年产 1 万吨蓖麻航油、3 万吨绿色润滑油、联产 20 万吨生物有机 肥示范生产线。主要设备为生物航油催化加氢脱氧和加氢异构成套装 置、润滑油调和储运成套装置、“油肥联产”成套装置等。项目总投资3.3 亿元,建设期 12 个月。项目产品替代石油年减排量达 13.5 万 tCO2以上,每年可产生经济效益 3 亿元以上,投资回收期约 2 年,减排成本为 0 元/tCO2(投资建设费用与普通润滑油企业相当)。
典型案例 2
案例名称:内蒙蓖麻生物能源产业链示范项目
建设规模:年产蓖麻生物航油 1 万吨、绿色润滑油 1 万吨、无酚 癸二酸 1 万吨、生物有机肥 10 万吨。建设条件:适宜我国北方大部分 地区、年降雨量在 150mm 以上的干旱半干旱区域。可利用沙地、盐碱 地、拓荒地、棉田及其他作物轮作和间作等,种植蓖麻。主要建设内 容:以“良种良方+机械化”技术巩固扩大传统蓖麻种植区,发展 20 万 亩蓖麻示范种植,建设年产 1 万吨蓖麻航油、1 万吨绿色润滑油、1 万吨无酚癸二酸、10 万吨生物有机肥示范生产线,主要设备为生物航 油催化加氢脱氧和加氢异构成套装置、生物基润滑油合成及调和成套 装置、油肥联产成套装置等。项目总投资为 11000 万元,建设期 12 个 月。项目产品替代石油年减排量达 10.6 万 tCO2,产生经济效益 10000 万元以上,投资回收期约 2 年,减排成本为 0 元/tCO2(投资建设费用 与普通润滑油企业相当)。
九、推广前景和减排潜力
蓖麻全产业链高值化利用技术,可带动蓖麻种植加工产业规模化 发展。预计未来 5 年,该技术推广比例将达到 20%,形成蓖麻生物航 油产能 50 万 t/年,蓖麻绿色润滑油产能 10 万 t/年,累计推广蓖麻良 种油料植物种植面积超过 300 万亩,可形成年碳减排能力 255 万 tCO2。
由武汉节能协会办公室整理