农林剩余物分布式热裂解炼制多联产高效利用关键中国林业科技网.docx
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农林剩余物分布式热裂解炼制多联产高效利用关键中国林业科技网
国家技术发明奖
一、项目名称
林木剩余物分布式热裂解炼制多联产高效利用关键技术及应用
二、推荐单位意见
我国林木剩余物资源丰富,但发展缓慢、在总能源比重中较低,长期以来存在利用方式单一、效率低下、资源浪费严重等问题。
该项目在国家自然基金、科技支撑、863、农转金等课题资助下,创造性地发明了林木剩余物热裂解液化装备设计制造、选择性热裂解液化及产物调控和热裂解炼制产物多联产高效利用等关键技术。
创建了林木剩余物热裂解炼制多联产高效利用关键技术体系,提出了“分布式裂解转化-集中炼制-多元化利用”的规模化生产技术模式,实现了林木剩余物资源变废为宝和工业化生产应用,研发出固定式/移动式生物质热裂解液化装备、热解油酚醛树脂、热解油淀粉胶黏剂、热解炭基活性炭等新装备或新产品。
该项目技术已在10余家企业应用,建成生产线12条,产品市场竞争力极强,产生了显著的经济效益和良好的社会及生态效益。
该项目共获得授权发明专利32件、实用新型专利3件、软件著作权15件,发表相关学术论文114篇(其中SCI/EI收录22篇),出版专著2部,形成标准4项,被国家林业局认定科技成果3项,培养包括全国百篇优博提名获得者在内的研究生34名。
经教育部查新工作站的专利分析表明,本项目在热解油树脂(胶黏剂)领域获得授权发明专利数量居全球第1。
获得省部级以上科研奖励7项。
申报材料真实、有效,同意申报国家技术发明二等奖。
三、项目简介
随着全球气候变化、能源供需矛盾、保护生态环境等形势日益严峻,以替代石化资源为目标的生物质能综合利用成为世界各国竞相发展的重要领域。
多元化分布式应用是世界上生物质能领域发达国家的共同特征。
我国林木剩余物资源丰富,但发展缓慢、在总能源比重中不足1%,不仅利用方式单一、效率低下、资源浪费,而且由于其未充分合理利用所带来的秸秆焚烧、园林废弃物填埋等问题造成了严重的环境污染、雾霾空气和生态负担。
热裂解炼制是国际上公认为最具发展潜力的生物质能源转换技术之一,但由于原料的分散性和结构复杂性、热裂解转化过程的随机性以及产物利用的技术经济性,目前国内外林木剩余物热裂解炼制技术领域还存在生物质原料收集困难、装备连续运行时间短、转化产物成分不够富集和产品附加值低等问题,严重制约了工业化进程。
该项目在863、国家自然基金、科技支撑等10余项课题资助下,历时十多年产学研攻关,在国内外率先从装备、技术、产品等方面进行创新,开展了林木剩余物分布式热裂解炼制多联产高效利用关键技术研发与应用。
主要发明点及技术内容包括:
1)创建了林木剩余物热裂解液化装备设计制造技术,根据林木剩余物资源分布特点,分别创制了适用于大规模原料集中处理的固定式流化床热裂解装备和小规模原料分散处理的移动式热裂解液化装备,发明了套管式流化床反应器、复合式液化冷凝器和双重气力输送进料器等关键功能组件,集成了连续稳定进料、高效快速冷凝捕集、热解尾气多级利用等多项创新功能;2)发明了林木剩余物选择性热裂解液化与产物调控技术,阐明了典型林木剩余物原料及主要组分热裂解炼制过程热降解特性和产物演变规律,揭示了金属盐等催化热裂解过程中酚类物质转化路径,研发出集原料预处理、热裂解过程定向催化调控于一体的富酚热解油制备技术;3)发明了林木剩余物热裂解炼制产物多联产高效利用技术,包括:
基于多步共缩聚、活化处理和热解油全油利用的绿色环保型热解油基树脂合成技术,热解炭自热式一体化制备活性炭工艺技术。
该项目创建了林木剩余物热裂解炼制多联产高效利用关键技术体系,提出了“分布式裂解转化-集中炼制-多元化利用”的规模化生产技术模式,实现了林木剩余物资源变废为宝和工业化生产应用,研发出固定式/移动式生物质热裂解液化装备(产油率50%以上)、热解油酚醛树脂(日本JISF☆☆☆☆级)、热解油淀粉胶黏剂(日本JISF☆☆☆☆级)、热解炭基活性炭(食品、水质净化用I级品)等新装备或新产品。
该项目技术已在10余家企业应用,建成生产线12条,产品市场竞争力极强。
近三年,累计新增销售额10.40亿元,产生了显著的经济效益和良好的社会及生态效益。
该项目获得授权发明专利32件、实用新型专利3件、软件著作权15件,发表相关学术论文114篇(其中SCI/EI收录22篇),出版专著2部,形成标准4项,被国家林业局认定科技成果3项,培养包括全国百篇优博提名获得者在内的研究生34名。
经教育部查新工作站的专利分析表明,本项目在热解油树脂(胶黏剂)领域获得授权发明专利数量居全球第1。
获得教育部技术发明二等奖1项,北京市科学技术奖(发明)1项,山东省科技进步二等奖1项,国家林业局梁希林业科学技术三等奖1项,中国商业联合会科学技术进步一等奖2项,联合国工业发展组织全球可再生能源领域最具投资价值的领先技术蓝天奖提名奖1项。
四、客观评价
本项目获得认定科技成果3项;目前颁布或者牵头制定国家和行业标准4项。
产品经过国家人造板与木竹制品质量监督检验中心和国家家具及室内环境质量监督检验中心等检验均达到相关国家标准的环保和质量要求。
获得北京林业大学技术发明二等奖1项,中国商业联合会科学技术进步一等奖2项,教育部技术发明二等奖1项,山东省科技进步二等奖1项,梁希林业科学技术三等奖1项,北京市科学技术发明奖1项,联合国工业发展组织全球可再生能源领域最具投资价值的领先技术蓝天奖提名奖1项。
中科院文献情报中心的科技查新,本项目的核心技术“在国内外已公开发表的文献中未见有与之相同的报道”。
教育部查新工作站完成的专利分析表明:
在热解油树脂领域,国内外专利申请共249项,授权专利85项,其中:
本项目授权有效专利12项,占国内外授权专利总量14.12%,全球第一;国内外专利数量最多的10位发明人中,委托人常建民(北京林业大学)作为发明人的专利项目16件,排名第一。
五、推广应用情况
本项目技术在北京、河北、山东、上海、广西等地10余家企业进行了推广应用,开发的富酚热解油、热解油酚醛树脂胶黏剂、热解油淀粉胶黏剂及生物质活性炭等产品已广泛应用于人造板、家具板材及食品、净化等领域,产品远销全国多省市。
近三年,累计新增销售额10.40亿元,产生了显著的经济效益和良好的社会及生态效益。
六、主要知识产权证明目录
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
(地区)
授权号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
发明专利有效状态
发明专利
自热式生物质快速热解液化装置
中国
ZL2012
100047
39.0
2013.12.18
1323603
北京林业大学
常建民,任学勇,车颜喆,司慧,王亮,杜洪双
有效专利
发明专利
用于生物质快速热裂解液化的催化剂及其制备方法和应用
中国
ZL201410003977.9
2015.06.10
1688181
北京林业大学
常建民,王文亮,任学勇,李露霏,司慧,虞宇翔
有效专利
发明专利
一种人造板用生物油淀粉胶粘剂及其制备方法
中国
ZL201310065226.5
2015.01.21
1572338
北京林业大学
常建民,张继宗,张琪, 王大张, 冯绍园, 许守强
有效专利
发明专利
一种多功能流化床式生物质热解转化装置
中国
ZL201010577473.X
2013.07.24
1241556
北京林业大学
常建民,任学勇,司慧,王文亮,车颜喆,张继宗,高雪景,尹江平
有效专利
发明专利
一种生物油改性脲醛树脂的胶粘剂制备方法
中国
ZL201010577473.X
2013.10.16
1287050
北京林业大学
常建民,姚思旭,伊江平,张继宗,高雪景,苟进胜,张琪
有效专利
发明专利
一种纤维素催化热裂解转化制备酚类物质的方法
中国
ZL201410558856.0
2015.12.30
1882178
北京林业大学
常建民,王文亮,任学勇,李露霏,耿晶,司慧
有效专利
发明专利
一种用于人造板的木材热解油改性酚醛树脂的制备方法
中国
ZL2009
100881
72.8
2011.01.05
7254
39
北京林业大学
常建民,范东斌
有效专利
发明专利
一种利用生物油热解糖组分水解制备可发酵糖的方法
中国
ZL201310400242.5
2014.12.24
1551616
北京林业大学
常建民,任学勇,王文亮,苟进胜,司慧,张忠涛
有效专利
发明专利
生物油热解木素催化制备含酚类、芳香烃类化学品的方法
中国
ZL201310401100.0
2015.05.06
1655419
北京林业大学
任学勇,常建民,王文亮,司慧,苟进胜,李强
有效专利
发明专利
利用落叶松木材快速热解副产物炭制备活性炭的方法
中国
ZL2010
105154
12.0
2012.01.04
8907
66
北京林业大学
常建民,韩彦雪,张立塔,苟进胜,王鹏起,许守强
有效专利
七、主要完成人情况
排名
姓名
技术职称
行政职务
工作单位、完成单位
创造性贡献
1
常建民
教授
无
北京林业大学
总体负责,热裂解技术、装备、产物利用和产业化技术
2
司慧
教授
无
北京林业大学
热裂解技术、装备
3
王大张
高工
总经理
北京太尔化工有限公司
热裂解产物利用和产业化技术
4
唐地源
高工
集团执行总裁
济南圣泉集团股份有限公司
热裂解产物利用和产业化技术
5
蔡红珍
副教授
无
山东理工大学
热裂解技术和产业化技术
6
任学勇
讲师
无
北京林业大学
热裂解技术、装备和产物利用
八、完成人合作关系说明
本项目完成人之间具有长期的合作经历,常建民、司慧、蔡红珍和任学勇自从2007年就开始进行合作研究,包括合作开展科研项目研究、研究生培养、论文发表、科研奖励申报、专利申请和产业化技术推广等;之后王大张和唐地源又先后加入项目开展合作研究,包括共同进行工业化生产试验、制定技术和工艺规范、申请发明专利和联合培养研究生以及开展产业化技术推广等,项目组成员之间形成了稳定、密切的合作关系。
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