一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭及其制备方法，包括以下步骤，将生物质投入反应釜中，将反应釜温度升至180℃以上，压力保持0.1MPa以上；向反应釜中加入生物质重量的0.01

【技术实现步骤摘要】
一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物炭制备
，具体涉及一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭及其制备方法。

技术介绍

[0002]高硫煤大量使用所引发的环境问题已受到广泛的关注，硫分高和灰分高也制约了煤炭洁净高效转化，大大降低了其使用价值。在“双碳”重大战略决策背景下，加速转型煤化工高效清洁的能源结构是其必经之路。当前煤化工中脱硫脱灰方法众多，但都存在弊端，溶剂萃取法其溶剂耗量大，反应能耗较高，限制其进一步规模化应用；热解法脱硫工艺复杂、条件苛刻以及价格昂贵；微生物脱硫法的脱硫周期较长、生产效率低、磨矿要求高；
[0003]生物质煤的原料均为木本或草本植物，生物质中的碳来自空气中的二氧化碳，通过光合作用将其固化在生物质中，而生物炭在燃烧过程中，又产生等量的二氧化碳排放到空气中，即生物质生长和燃烧过程的整个生命周期，实现了二氧化碳的零排放。
[0004]生物质能替代化石能源已经是目前全球能源开发的全新思路。以废弃生物质为原料制备生物炭具有广阔的发展前景。一方面可以充分利用目前大量的秸秆废弃物，解决秸秆的利用问题，另一方面可以替代煤炭等化石燃料，节约能源资源，为此，我们提出了一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭及其制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭及其制备方法。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将生物质投入反应釜内，将反应釜温度升至180℃，压力保持0.1MPa以上；
[0009](2)按照生物质重量的0.01
‑
0.1倍向反应釜中加入含碱性物质的催化剂，以10℃/min的升温速率升温至200℃以上，热解活化30min以上，得到低硫低灰分生物炭。
[0010]作为本专利技术的进一步优化方案，所述生物质为草本或木本生物质，具体为玉米秸秆、棉花秸秆、稻壳、杂木、小球藻、毛竹中的一种或多种混合物。
[0011]作为本专利技术的进一步优化方案，所述催化剂以有机酸和水为催化剂载体，以金属盐、过渡金属盐、及聚羧酸为催化剂活性组分。
[0012]作为本专利技术的进一步优化方案，所述步骤(2)中，所述碱性物质为NaOH、KOH中的一种，且碱性物质占催化剂总重量的10
‑
30％。
[0013]作为本专利技术的进一步优化方案，所述催化剂活性组分中，金属盐为氯化镁、氯化钠或氯化钾，过渡金属盐为硝酸镍、硝酸钴或硫酸铜。
[0014]作为本专利技术的进一步优化方案，所述催化剂的制备过程如下，将有机酸和水以1:
10
‑
50重量比混合得到催化剂载体，加入和有机酸等重量的金属盐、过渡金属盐和聚羧酸的等重量混合物，混合均匀即得。
[0015]本专利技术还提供了一种如上述任一所述的制备方法制备得到的低硫低灰分生物炭。
[0016]本专利技术的原理在于：(1)传统技术是利用烘焙
‑
热解法制生物炭，因部分生物质燃烧导致生物炭的灰分高，本专利技术利用生物质催化转化技术，避免了生物质烘焙
‑
热解过程中生物质燃烧变成灰渣而导致生物炭含灰量增高，所生成的生物炭含灰量低；
[0017](2)利用催化剂和加热温度，将生物质中的硫变成气态组分挥发掉，使生成的生物炭中含硫低，生物质中的硫主要是机体结构中的有机硫COS，如氨基酸、蛋白质等，以及以硫酸盐形式存在的无机硫，有机硫的分解可利用催化剂中活性组分提供一定活化能，增加COS的化学活性及极性，促进COS在低温热解中转化；也可利用矿物质固硫，促进COS的分解；还可将COS加氢转化还原生成无机硫硫化氢，使用的催化剂为负载于载体上的Ni催化剂，还可将COS水解转化为硫化氢，催化剂主要浸渍一定量碱金属、碱土金属以及过渡金属等，另外碳酸盐也可促进有机硫的分解，而无机硫在热解炭化过程中大部分被分解，小部分则会驻留在灰分中；
[0018](3)生物质在反应炉中转变成生物炭后，在反应炉内利用余温，在还原气氛下，利用无机碱性化合物和碱性助添剂转变矿物质的晶体形态，使性质稳定的矿物质转变成易发生反应的物质，灰分中包括铝、镁、铁、钙、钾、钠、锌等金属元素氧化物，通过配合催化剂及脱灰介质的作用，使生物炭中矿物质与脱灰介质发生反应，生成气态物排出炉外，从而达到满意的脱灰效果。
[0019]本专利技术的有益效果在于，工艺简单，易实现，且制备得到的生物炭具有低硫、低灰分的特点，能够更好地满足煤化工的要求。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例2提供的低硫低灰分生物炭的SEM图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本专利技术进行进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本专利技术作出一些非本质的改进和调整。
[0022]本专利技术提供一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)将生物质投入反应釜中，将反应釜温度升至180℃以上，压力保持0.1MPa以上；
[0024](2)按照生物质重量的0.01
‑
0.1倍向反应釜中加入含碱性物质的催化剂，以10℃/min的升温速率升温至200℃以上，热解活化30min以上，得到低硫低灰分生物炭，步骤(2)制备生物炭的工艺采用的是催化转化技术，可避免生物质发生燃烧生成灰，得到的生物炭具有低灰分的特点。
[0025]所述生物质为玉米秸秆、棉花秸秆、稻壳、杂木或毛竹等草本或木本生物质中的一种或多种混合物。
[0026]所述步骤(2)中，碱性物质为NaOH、KOH中的一种。
[0027]所述催化剂的制备流程如下，
[0028]将有机酸和水以1:10
‑
50重量比混合得到催化剂载体，加入和有机酸等重量的金属盐、过渡金属盐和聚羧酸的等重量混合物，混合均匀即得。使用时，按照催化剂总重量的10
‑
30％掺入碱性物质。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭的制备方法，步骤包括，
[0031]将生物质投入反应釜中，将反应釜温度升至180℃以上，压力保持0.1MPa以上；
[0032]按照生物质重量的0.01
‑
0.1倍向反应釜中加入含碱性物质的催化剂，以10℃/min的升温速率升温至200℃以上，热解活化30min以上，得到低硫低灰分生物炭。
[0033]所述生物质为玉米秸秆、棉花秸秆、稻壳、杂木或毛竹等草本或木本生物质中的一种或多种混合物；
[0034]所述催化剂的制备流程如下，
[0035]将有机酸和水以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)将生物质投入反应釜中，将反应釜温度升至180℃以上，压力保持0.1MPa以上；(2)按照生物质重量的0.01
‑
0.1倍向反应釜中加入含碱性物质的催化剂，以10℃/min升温至200℃以上，热解活化30min以上，得到低硫低灰分生物炭。2.根据权利要求1所述的一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭的制备方法，其特征在于，所述生物质为草本或木本生物质，具体为玉米秸秆、棉花秸秆、稻壳、杂木、小球藻、毛竹中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的一种适用于煤化工的低硫低灰分生物炭的制备方法，其特征在于，所述催化剂以有机酸和水为催化剂载体，以等重量混合的金属盐、过渡金属盐及聚羧酸为催化剂活性组分。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢献军，罗甜，张学飞，李翔，赵淑珍，
申请(专利权)人：安徽省蓝天能源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：