针对我国年产约 13.5 亿吨的农林废弃物缺乏大宗高值化利用技术、高达 55 亿亩退化土壤缺乏绿 色修复材料的两大世界难题，提出快速热解控氧的新理念，发明农林废弃物自混合下行床快速热解制 腐植酸原创技术与成套装备，破解了油中控灰、异重流化与返料、钾离子导致结焦死床等十大生物质 热解工程难题。目前国际上工业化的万吨级生物质快速热解装置不到 10 套，其中本技术为 5 套，并 建成世界单套规模最大的 20 万吨/年装置(国外最大为加拿大 3.6 万吨/年)，首次实现农林废弃物快 速热解制腐植酸的工业化，液体收率提高 15%以上，含灰由≥10%降至≤0.1%；生物腐植酸纯度≥96%， 活性官能团比土壤腐植酸高≥3 倍，无易致癌多环芳烃，成本不到现有腐植酸的 1/3。

       针对不同污染退化土壤复杂体系的修复需求，将生物腐植酸通过可控化交联聚合反应创制了系  列高值靶向腐植酸环境材料，发明了生物腐植酸可控交联聚合反应工艺和装备，实现了靶向腐植酸  环境材料的工业化连续生产；系列靶向腐植酸环境材料已在 20 多个省市示范和推广应用，现场应用 效果表明靶向腐植酸环境材料能够改善土壤性能，提高作物品质与产量，实现退化土壤可持续修复，社会和环境效益显著。

       专家认可情况：

       ① 2016 年 7 月 1 日，由中国石化联合会组织、中国科学院土壤修复首席专家刘建明研究员 为主任委员的专家鉴定委员会对“铬污染土壤生物腐植酸绿色修复技术”项目进行了科技成果鉴定， 认为：首次确定了生物质热解液体是优质的高活性生物液体腐植酸；建成了国际首套 20 万吨/年 生物质热解液化装置；首次提出了生物腐植酸还原、络合固定、包裹阻断和土壤团粒化恢复种植功 能四位一体的协同修复铬污染土壤的机理；首次将生物腐植酸作为铬污染土壤的绿色修复剂完成了 修复示范，将铬污染土壤中 99.92%以上的六价铬还原为三价铬。该技术思路新颖，原创性强，在 铬污染土壤高效修复方面取得了显著的突破，处于同类研究国际领先水平。

       ② 2019 年 10 月 11 日，由中国石化联合会组织、孙金声院士为主任委员的专家鉴定委员会 对“红石膏废弃物生物腐植酸生态修复关键技术与示范应用”项目进行了科技成果鉴定，鉴定认为： 首次利用生物质热解腐植酸修复剂进行了红石膏固废修复示范，满足种植土壤的要求，并成功地进 行了植物栽种实验。该技术思路新颖，原创性强，生物质热解腐植酸高效生态修复红石膏废弃物技 术处于国际领先水平。

       ③ 2010 年 12 月 31 日，由山东省科技厅组织、金涌院士为主任委员的专家鉴定委员会对 “生物质下行床快速热解制生物油关键技术集成及应用”项目进行了科技成果鉴定，认为：形成了 生物质自混合下行床快速热解的成套工艺，通过 3000 吨/年的技术中试研究，放大建立了 20000 吨/年的技术示范工程，实现了满负荷连续运行，热电自给，能量利用合理。该成果研究思路清晰、 方法先进，具有重要的技术创新和实际应用价值，达到国际先进水平。

       ④ 2015 年 4 月 20 日，金涌院士、费维扬院士对 “农林废弃物自混合下行循环流化床快速 热解及其产品高值化梯级利用”项目评价为：发明了生物质自混合下行循环流化床快速热解制油工 艺和装备以及产品在生态修复治理和优质替代燃料方面的高值化梯级利用技术并实现工业化应用 和示范，解决了影响生物质热解中的油中带灰、产品高含水、油气结焦堵塞和半焦载体异重返料等影响工业放大和长周期运行的十大难题，在国际上首次同时实现了下行床热解和提升管再生技术的 工业化应用，解决了生物质热解产品的出路难题。并建成了世界上单套设备最大规模的 20 万吨/ 年生物质快速热解装置。本成果具有自主知识产权，达到国际领先水平。

       ⑤ 2017 年 11 月，济南市环保局对 1.5 万吨含铬污泥生物腐植酸绿色修复处理项目验收意 见：满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）要求，其中总铬、六价铬满足《铬渣污染治理环境保护技术规范（暂行）》（HJ/T301-2007）污染控制指标限值，pH 满足《济 南裕兴化工有限公司原厂区场地环境风险评估补充报告》中介于 6-9 之间限值要求。

       二、技术特点及技术指标： 

       技术优势：

       1．解决的关键问题

       我国农林废弃物年产约 13.5 亿吨，因缺乏大规模高值利用技术，导致露天焚烧造成严重的环 境污染和资源浪费；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。如何利用农林废弃 物快速热解制取腐植酸环境材料，变废为宝，实现原子循环经济，尚无先例，是我国乃至世界生物 质产业极具挑战性的全新课题。

目前生物质快速热解技术均以制取液体燃料为主，要求最大化脱氧以提高产品热值，原子经济 性差，尚处研发与示范阶段；但制取腐植酸则相反，要求最大化保留氧以提高产品活性。该项目历 经 15 年攻关，通过基础研究、工艺和设备以及产品的原始创新，建成世界最大规模的快速热解装 置，引领生物质快速热解技术的发展，总体技术处于国际领先水平。

        2．国内外技术对比

     （1）由于农林废弃物热解制腐植酸技术为首创，国内外尚无同类技术。比较接近的为生物质 快速热解制油技术， 目前国际上各类万吨级装置不到 10 套，其中该项目为 5 套，并建成世界上单 套规模最大的 20 万吨/年工业化装置（国外最大为加拿大 6 万吨/年）， 占全球产能的80%以上。相 比已工业化生产的 Twente 大学的旋转锥式和 Ensyn 工程师协会的循环流化床生物质快速热解技术：

     （2）铬污染土壤修复治理是世界性难题，尽管国内外研究的技术方案很多，但尚无真正工业 化的技术，也无公认的成功工程案例。作为国际率先工业化的铬污染土壤可持续修复技术，与国际 上目前正在进行工业示范的硫酸亚铁法及实验室研究的 EDTA 络合法相比：

     （3）尽管盐碱地改良方法有物理改良(客土、压沙、合理灌溉等)、生物改良(耐盐作物和微生 物等)、水利工程(暗管排水洗盐等)、化学法（脱硫石膏法等）等，但真正大面积应用的不多。与 目前正在应用、代表国际先进水平的暗管排水洗盐法和脱硫石膏化学改良法相比：

        3、前景及经济社会效益分析

       本成果开辟了一条由农林废弃物快速热解创制系列靶向腐植酸环境材料用于重金属污染、盐碱 化和沙化等退化土壤修复的绿色循环全新产业链，具体经济社会效益表现在：

       产品提质。与国际先进水平相比，本技术液体收率提高 15%以上，腐植酸纯度提高 40%，活性官 能团提高 3 倍，成本降低 80%。

       提高土壤修复效果。重金属污染土壤脱毒≥99.92%，污染不反弹，修复后即可种植；吉林松原 原生重度盐碱地改良后种植水稻，产量由 26 公斤/亩提升到 659 公斤/亩。

       降低土壤修复成本。土壤修复成本大幅度下降，实现一次修复，持续有效。对于盐碱地与重金 属污染土壤改良的成本分别不到现有技术的 30%与 50%。

       农民增产增收。全国农业技术推广服务中心示范显示，腐植酸材料改良土壤后小麦、玉米与水 稻平均增产 6.2%、8.9%、与 10.6%，西红柿、洋葱分别能增产 25%与 30%，亩增效 10000 元以上。

       增加企业效益。仅以两家合作企业为例，近三年新增产值 3.95 亿元、增收节支 38.3 亿元以 上。极大提高了企业的积极性，为此产业与当地经济发展提供助力。

 

       应用领域：

       推广应用情况：

       在作物秸秆制备腐植酸方面，已建成万吨级装置 5 套，占全球产能的 80%以上。建成世界最大 规模 20 万吨/年农林废弃物快速热解工业化装置，实现长期连续稳定经济运行。另外，还有 52 万 吨/年的新增产能正在积极推进。

       在利用生物腐植酸修复土壤方面，与多家单位合作创制了 10 余类高值腐植酸环境材料（如重 金属污染土壤修复剂、盐碱地改良剂、沙化土地治理剂等）。已在 20 多个省市示范和推广应用， 近年来土壤治理与修复面积均在 300 万亩/年以上。

       鉴于系列靶向腐植酸环境材料的显著成效，2019 年中国石油大学(华东)作为首家高校与农业农 村部耕地保护中心签订“全国净土行动”战略合作协议，进行本成果的大规模推广应用；2021 年 8月 17 日，本项目入选第一批石化化工行业国家鼓励推广的技术和产品目录。

       投入需求：

       进一步加强在山东建设大型盐碱地、重金属污染等退化土壤以及废弃矿山修复与改良示范基地，形成“土壤修复改良山东模式”。

       专利授权及申请情况：

       该项目已获授权美国发明专利 3 项、中国发明专利 6 项、中国实用新型专利

       9  项，代表性授权发明专利如下：

       1、美国发明专利： Process of maximizing production of chemical phase catalytic cracking crude oil with muti-stages  in milliseconds  in combination with hydrogenation. (US10508247B2)

       2、美国发明专利： Integrated device for millisecond-level gas phase catalytic cracking reaction and separation. (US10822554B2)

       3、美国发明专利：Stepwise solidus synthesis method for a micro-mesoporous calcium aluminate catalyst. (US10668461B2)

       4、中国发明专利：原油毫秒分级气相催化裂解和加氢组合最大化制取化工原料工 艺。（ZL201810341186.5）

       5 、 中 国 发 明 专 利 ： 重 油 毫 秒 分 级 气 相 催 化 裂 解 制 低 碳 烯 烃 工 艺 。 （ZL201810341227.0）

       6 、 中国发明专利 ：基于小分子烃活化强化的重油固载体毫秒热解工艺。 （ZL201810341305.7）

       7 、 中国发明专利 ：重油双反应管半焦循环床毫秒热解-气化耦合工艺。 （ZL201810341313.1）

       8、中国发明专利： 劣质重油双反应管碱性毫秒催化裂解和气化耦合工艺。 （ZL201810341347.0）

       9、中国发明专利：一种倾斜长条立体帽罩与规整填料块耦合的复合塔板。 （ZL201210404809.1）

       成果受资助及获奖情况：

       1、国家自然基金面上项目：生物质大规模快速热解液化的基础研究（21076117），78 万；

       2、国家863 计划课题：风沙区退化土壤腐植酸修复与调控研究（2012AA101404-7），75 万；

       3、山东省重大创新工程项目：项目名称:盐渍土生物液体腐植酸快速改良与地力培肥产品 的研发与应用（2018CXGC0301），100 万；

       4、国家星火计划项目：生物质快速热解生产液体燃料油的新技术中试及产业化 （2007EA741017），0 万。

       技术成熟程度： 已在产业中应用

       拟合作方式： ☑其他