农作物秸秆的快速水热降解处理方法技术

一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法，涉及资源与环境技术领域，具体包括以下步骤：步骤一、将农作物秸秆和水热反应助剂填入反应釜Ⅰ内，加水至反应釜Ⅰ容积的10％

【技术实现步骤摘要】
农作物秸秆的快速水热降解处理方法


[0001]本专利技术涉及资源与环境
，具体涉及一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法。

技术介绍

[0002]我国农产品需求量大、农作物品种多，作物收获后每年产生的秸秆有数亿吨。我国农作物主粮以玉米、小麦和水稻为主，其秸秆主要为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等。其中，玉米秸秆表皮含有木质纤维素最多，动物难于消化。作物秸秆的传统处理方法是直接在田内焚烧，灰烬中的肥力容易流失，污染大气的同时也增加了二氧化碳排放。
[0003]目前，国家针对上述问题，积极推进多种处理方案，如集中发电处理；如秸秆饲料化应用，用以补足牧业对饲草缺口；如利用250℃以上、多种化学试剂环境下从秸秆中提取对人类有用物质等。
[0004]专利技术专利申请CN108484539A公开的“一种利用生物质秸秆直接制备5
‑
乙氧基甲基糠醛的方法”，虽如该专利申请声称固体催化剂和有机溶剂可以重复使用，但对环境的压力很大，且该方法涉及的秸秆处理后废渣处理压力很大。
[0005]专利技术专利申请CN113045365A公开的“一种土壤改良剂及其制备方法”，秸秆发酵物与钙镁磷肥经造粒、风干/烘干、筛分而得，制备方法为将秸秆切细、加入秸秆发酵剂发酵，在常温常压下发酵3
‑
10天。
[0006]专利技术专利申请CN113046408A公开的“一种秸秆制备黄腐酸的方法”，需多个菌种发酵，时间超过24小时。
[0007]专利技术专利申请CN112979358A公开的“一种自动恒定水分进料的水热裂解装置及方法”，污粪导入共同参与热解，处理过程不可连续，存在间歇，降压降温过程缓慢。
[0008]专利技术专利申请CN110358599A公开的“一种基于水热反应的农林废弃物脱碱炭化方法”，需复杂的前期秸秆处理和酸碱调配以及后续干燥过程。
[0009]专利技术专利申请CN105967942A公开的“一种改良土壤的秸秆液化液及制备和改良土壤方法”，水热反应条件在200～320℃、10～15MPa条件下恒温0.1～2h进行秸秆液化。
[0010]专利技术专利申请CN104069813A公开的“一种采用KOH改性小麦秸秆水热生物炭的制备方法”，水热反应条件为200℃下20h，小麦秸秆处理前需要粉碎处理后过筛，所加的水为去离子水。
[0011]秸秆来自土地，也带走了土壤中的多种元素，如果能够将作物秸秆经过简单处理后还田，不但将光合作用固定的大部分CO2和光能储存到土壤中，还能够修复土壤、改良土壤结构、促进微生物活性和作物根系的发育，使作物增产。
[0012]秸秆还田后的自然条件下的腐殖降解过程是一个常温常压下进行的复杂物理和化学过程，完全降解的时间一般为数千小时。采用土壤有益菌来加快秸秆的腐殖过程是个很好的工作方向，实际效果良好，但需要大量场地，用时也还在数百小时以上。水热降解是一种高效快速无污染处理秸秆的技术方案，现有的秸秆水热处理温度最高达300℃、压力达
10MPa。如何在助剂的参与下，在较低的温度(200℃左右)和压力(1.5MPa)下利用水热降解反应实现秸秆的快速降解是本专利技术追求的主要目标。

技术实现思路

[0013]本专利技术提供一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法，为了解决农作物秸秆农业应用的问题，实现在较低的温度(200℃左右)和压力(1.5MPa)下利用水热降解反应实现秸秆的快速降解，使农作物秸秆如玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、水稻稻壳、黄豆秸秆和豆荚等得到快速还田处理，有利于CO2的固定和土壤的修复与再生产。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0015]一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0016]步骤一、将农作物秸秆和水热反应助剂填入反应釜Ⅰ内，加水至反应釜Ⅰ容积的10％
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70％，封闭反应釜Ⅰ；
[0017]步骤二、油浴加热反应釜Ⅰ，至190℃
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210℃后，恒温3
‑
5小时，降温至100℃以下后打开反应釜Ⅰ，取出反应后残渣和液体。
[0018]本方法中，待步骤二的恒温时间达到后，关闭加热锅炉的油浴管路，打开与另一套如步骤一所述装填并封闭好的反应釜Ⅱ之间的油路，开动两反应釜之间的循环油泵，使已完成反应的反应釜Ⅰ快速降温，同时利用余热将新装填的反应釜Ⅱ加热到一定温度，当两反应釜温度一致时，关闭反应釜Ⅰ的所有油路，如步骤二所述，开通新装填反应釜Ⅱ与加热锅炉的油浴循环，直至加热到设定的温度，并恒温循环，连续工作时，都需要重复上述过程，使反应完的反应釜快速降温，余热可以得到利用。
[0019]本方法中，反应助剂为农用氮肥和磷肥的组合，N与P的原子比例没有要求。
[0020]本方法中，水热反应助剂的添加量不超过装填秸秆干重的1
‰
，该反应助剂在作物秸秆热解完成后不需要洗涤处理，可随热解产物一起还田，且并不影响热解产物的弱酸性。
[0021]本方法中，步骤一加所水的体积在10％
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70％范围内均可实现秸秆降解，对所加水质的要求为达到农田灌溉标准的自来水、井水、河水或江水。
[0022]本专利技术相对于现有技术的有益效果：
[0023]本专利技术通过模拟自然条件下的多水少气的秸秆降解环境，采用以水为主的低成本介质，利用高压环境下物质的亚临界特性，实现包括但不限于玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等作物秸秆的快速降解，产物可直接还田或作为有机肥料施用。本方法中以通用氮肥、磷肥为水热助剂，其用量不超过装填秸秆干重的1
‰
，降低了秸秆水热降解温度，该反应助剂在作物秸秆热解完成后不需要洗涤处理，可随热解产物一起还田，并不影响热解产物的弱酸性，作物秸秆与水在封闭高压空间内190
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210℃经历3
‑
5小时即可实现秸秆的快速降解、且对所加水的水质要求不高。本专利技术方法操作简便、用时短、耗能低，可推广处理农作物的壳、皮、屑等副产物，实现资源化循环利用，有利于改善大气环境，实现土壤修复和再生产。
附图说明
[0024]图1为水平式水热降解处理装置示意图；
[0025]图中，1、反应釜Ⅰ，2、加水口，3、循环油路，4、装卸口，5、泄压阀，6、压力表。
具体实施方式
[0026]下面通过附图结合具体实施方式和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0027]具体实施方式一
[0028]一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一、将打包的或散装的农作物秸秆和水热反应助剂填入304#不锈钢反应釜Ⅰ1内，从加水口2处加水量至反应釜Ⅰ1容积的10％～70％，封闭反应釜Ⅰ1；
[0030]步骤二、打开经加热锅炉加热的油浴并经循环泵，使反应釜Ⅰ1外层的循环油路3通油，加热反应釜Ⅰ1，至190℃
‑
210℃后，恒温3
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将农作物秸秆和水热反应助剂填入反应釜Ⅰ内，加水至反应釜Ⅰ容积的10％
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70％，封闭反应釜Ⅰ；步骤二、加热反应釜Ⅰ，至190℃
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210℃后，恒温3
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5小时，降温至100℃以下后打开反应釜Ⅰ，取出反应后残渣和液体。2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆的快速水热降解处理方法，其特征在于：步骤二中采用油浴加热反应釜Ⅰ，待恒温时间达到后，关闭加热锅炉的油浴管路，打开与另一套如步骤一所述装填并封闭好的反应釜Ⅱ之间的油路，开动两反应釜之间的循环油泵，使已完成反应的反应釜Ⅰ快速降温，同时利用余热将新装填的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明福，王安和，张金伟，
申请(专利权)人：哈尔滨伟福和安科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：