一种水热条件下催化制备生物质成型燃料方法技术

技术编号:15682122 阅读:152 留言:0更新日期:2017-06-23 12:45
本发明专利技术提供了一种水热条件下催化制备生物质成型燃料方法,包括以下步骤:步骤一,将生物质原料粉碎成颗粒,并将颗粒状的生物质原料放入反应器中;步骤二,向反应器中加入水、弱酸以及氯化物,并充分搅拌;步骤三,对反应器进行抽真空,向反应器中注入氮气、CO

【技术实现步骤摘要】
一种水热条件下催化制备生物质成型燃料方法
本专利技术涉及一种水热条件下催化制备生物质成型燃料方法。
技术介绍
我国是传统的木质炭生产大国,近年来由于国家对环境保护的高度重视,各级政府加强对封山育林的管理,用树木生产木质炭的产量已直线下降,最终将至枯竭。生物质能源作为可再生资源,具有可再生性、清洁低污染、CO2零排放、资源丰富等优点,利用生物质资源生产生物质成型炭来替代树木生产的木质炭是一种炭化资源的补充,能够收到保护生态环境和节约能源的双重效益。然而,生物质原料由于密度小、体积大,造成其运输以及储存困难且成本较高,因此需要对生物质原料进行压制处理,目前主要方法为将生物质原料进行压制得到成型燃料,普通压制得到成型燃料的方法得到的成型燃料的热值较低,且在压制过程中,反应器内的压力较高,对反应器的损伤较为严重。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种水热条件下催化制备生物质成型燃料方法。本专利技术提供了一种水热条件下催化制备生物质成型燃料方法,具有这样的特征,包括以下步骤:步骤一,将生物质原料粉碎成颗粒,并将颗粒状的生物质原料放入反应器中;步骤二,向反应器中加入与生物质原料质量比为4:1~15:1的水、与水质量比为0.5:1~2:1的弱酸以及与水质量比为0.5:1~3:1的氯化物,并充分搅拌;步骤三,对反应器进行抽真空20~60min,向反应器中注入氮气、CO2或惰性气体除尽反应器中的氧气后密封;步骤四,将反应器升温至150~350℃,并恒温5~60min;步骤五,待反应器冷却至室温,将反应器中的产物进行固液分离;步骤六,用水将分离后的固体产物清洗,直至清洗后液体为透明无色;以及步骤七,将清洗后的固体产物自然晾干放入成型机内进行压制、脱模,得到成型燃料,其中,步骤一中的生物质原料为棉杆、稻谷、花生壳、树皮、木屑等中的一至多种农林废弃物。在本专利技术提供的水热条件下催化制备生物质成型燃料方法,具有这样的特征:其中,在步骤一中,颗粒的粒径为3mm以下。在本专利技术提供的水热条件下催化制备生物质成型燃料方法中,还可以具有这样的特征:其中,在步骤一中,反应器为耐高温、高压以及抗腐蚀反应器。在本专利技术提供的水热条件下催化制备生物质成型燃料方法中,还可以具有这样的特征:其中,在步骤二中,弱酸为甲酸、乙酸或次氯酸。在本专利技术提供的水热条件下催化制备生物质成型燃料方法中,还可以具有这样的特征:其中,氯化物为氯化锂、氯化铁、氯化铬或氯化铝。在本专利技术提供的水热条件下催化制备生物质成型燃料方法中,还可以具有这样的特征:其中,成型机的成型温度为常温~150℃,成型压强为50~250MPa。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的水热条件下催化制备生物质成型燃料方法,将生物质原料经过水热处理,且在制备过程中,添加了弱酸以及氯化物,生物质发生了水解反应、小分子及大分子侧链分解等一系列反应,使其结构发生改变、重组,并且在饱和水蒸气形成的高压环境下,结构变致密,之后再进行成型得到成型燃料。这种方法得到的成型燃料不仅体积小、容量大;而且热值高且燃烧火力旺。另外,在燃烧过程中,排渣少、烟尘和二氧化硫含量低、所以对环境污染小,是易于进行商品化生产和销售的可再生能源。不仅可以改善生物质的燃烧品质和燃烧性能,而且可以有效解决秸秆焚烧造成的污染问题。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,结合以下实施例对本专利技术纯生物质成型炭的制备方法作具体阐述。<实施例一>步骤一,将生物质原料粉碎成3mm以下的颗粒,将颗粒状的生物质原料放入耐高温、高压的抗腐蚀反应器中。在本实施例中,采用的生物质原料为棉杆,反应器为高压反应釜。步骤二,向高压反应釜中加入与棉杆的质量比为4:1~15:1的水、与水的质量比为0.5:1~2:1的弱酸以及与水的质量比为0.5:1~3:1的氯化物,并充分搅拌。弱酸可以为甲酸、乙酸或次氯酸等。氯化物可以为为氯化锂、氯化铁、氯化铬或氯化铝等。在本实施例中,棉杆与水的质量比为10:1;弱酸为乙酸,乙酸与水的质量比1:1;为氯化物为氯化锂,氯化锂与水的质量比为0.8:1。步骤三,对高压反应釜进行抽真空20~60min,向高压反应釜中注入氮气、CO2或惰性气体除尽反应器中的氧气后密封。在本实施例中,抽真空时间为30min,向高压反应釜中注入的气体为氮气。步骤四,将高压反应釜加热升温至150~350℃,恒温5~60min,在本实施例中,将高压反应釜加热至200℃,恒温35min。步骤五,待高压反应釜冷却至室温,将高压反应釜中的产物进行固液分离,在本实施例中,进行固液分离的装置为真空过滤装置。步骤六,用水将固液分离后的固体产物清洗数遍,直至清洗后液体为透明无色,水为蒸馏水、去离子水以及天然水中的一种。在本实施例中,水为去离子水。步骤七,清洗后的固体产物放在空气中自然晾干,将晾干后的固体产物放入成型机内进行压制、脱模,得到成型燃料。压制温度为常温~150℃,压制压强为50~250MPa。在本实施例中,压制温度为70℃,压制压强为100MPa。得到的成型燃料燃烧特性指数s为3~6×10-7%2·min-2·℃-3,固定碳含量为20%~30%,挥发分含量为50%~70%,灰分含量为1%~4.5%,结渣指数Rs均<0.6,密度为900~1400kg/m3,径向抗压强度为4~7MPa。且该成型燃料的热值为17~22MJ/kg,相对于未经水热以及催化剂得处理到的成型燃料热值提高了10~20%。另外,在反应过程中,高压反应釜的压力有未添加催化剂时的1.56MPa降低为1.23MPa,降低了21.15%。<实施例二>步骤一,将生物质原料粉碎成3mm以下的颗粒,将颗粒状的生物质原料放入耐高温、高压的抗腐蚀反应器中。在本实施例中,采用的生物质原料为竹屑,反应器为高压反应釜。步骤二,向高压反应釜中加入与竹屑的质量比为4:1~15:1的水、与水的质量比为0.5:1~2:1的弱酸以及与水的质量比为0.5:1~3:1的氯化物,并充分搅拌。弱酸可以为甲酸、乙酸或次氯酸等。氯化物可以为为氯化锂、氯化铁、氯化铬或氯化铝等。在本实施例中,竹屑与水的质量比为15:1;弱酸为甲酸,甲酸与水的质量比0.6:1;为氯化物为氯化铁,氯化铁与水的质量比为2:1。步骤三,对高压反应釜进行抽真空20~60min,向高压反应釜中注入氮气、CO2或惰性气体除尽反应器中的氧气后密封。在本实施例中,抽真空时间为30min,向高压反应釜中注入的气体为氮气。步骤四,将高压反应釜加热升温至150~350℃,恒温5~60min,在本实施例中,将高压反应釜加热至250℃,恒温35min。步骤五,待高压反应釜冷却至室温,将高压反应釜中的产物进行固液分离,在本实施例中,进行固液分离的装置为真空过滤装置。步骤六,用水将固液分离后的固体产物清洗数遍,直至清洗后液体为透明无色,水为蒸馏水、去离子水以及天然水中的一种。在本实施例中,水为去离子水。步骤七,清洗后的固体产物放在空气中自然晾干,将晾干后的固体产物放入成型机内进行压制、脱模,得到成型燃料。压制温度为常温~150℃,压制压强为50~250MPa。在本实施例中,压制温度为50℃,压制压强为140MPa。得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水热条件下催化制备生物质成型燃料的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,将生物质原料粉碎成颗粒,并将颗粒状的所述生物质原料放入反应器中;步骤二,向所述反应器中加入与所述生物质原料质量比为4:1~15:1的水、与所述水质量比为0.5:1~2:1的弱酸以及与所述水质量比为0.5:1~3:1的氯化物,并充分搅拌;步骤三,对所述反应器进行抽真空20~60min,向所述反应器中注入氮气、CO

【技术特征摘要】
1.一种水热条件下催化制备生物质成型燃料的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,将生物质原料粉碎成颗粒,并将颗粒状的所述生物质原料放入反应器中;步骤二,向所述反应器中加入与所述生物质原料质量比为4:1~15:1的水、与所述水质量比为0.5:1~2:1的弱酸以及与所述水质量比为0.5:1~3:1的氯化物,并充分搅拌;步骤三,对所述反应器进行抽真空20~60min,向所述反应器中注入氮气、CO2或惰性气体除尽所述反应器中的氧气后密封;步骤四,将所述反应器升温至150~350℃,并恒温5~60min;步骤五,待所述反应器冷却至室温,将所述反应器中的产物进行固液分离;步骤六,用水将分离后的固体产物清洗,直至清洗后液体为透明无色;以及步骤七,将清洗后的所述固体产物自然晾干放入成型机内进行压制、脱模,得到成型燃料,其中,步骤一中的所述生物质原...

【专利技术属性】
技术研发人员:张守玉吴顺延姚云隆慕晨黄小河王才威江锋浩张一帆李昊
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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