一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法，属于生物质资源开发利用与环境保护技术领域。本发明专利技术提供的方法实现了生物基原料生产化工产品过程中的全利用和自净化处理。本发明专利技术采用的原料脱水、加热与碳化一体化中间产物处理技术，既充分利用了水解工艺过程的余热和机械能，又对水解残渣进行了废物再利用，有利于原料中间体原位处理及废水的净化处理。本发明专利技术将水解处理、液体调节、生物质干燥/碳化、固液混合吸附净化过程有机整合，形成高利用效率、低污染排放、低能耗的生物质化工转化生产系统。转化生产系统。转化生产系统。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法


[0001]本专利技术属于生物质资源开发利用与环境保护
，具体涉及一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法。

技术介绍

[0002]秸秆纤维类废弃物的一些常规处理方式包括露天焚烧、堆肥、粉碎填埋和压块/打包处理等，高值化利用效率较低，有些处理方式甚至还会伴有二次污染。如果无法采用一些方式将农业废弃物与工业化利用结合，将限制农业废弃物利用产业的整体发展，并造成一定的资源浪费与环境污染，生物质资源的循环利用技术迫在眉睫。
[0003]蒸汽水解工艺是针对有产量巨大的生物质类原料，通过蒸汽分解纤维有机物的处理过程，处理后的产物——糠醛、糖类等可作为能源化工类相关中间体。既实现了生物质资源的高效利用，解决农业废弃物处理问题，又实现了石化资源替代，为可持续发展提供支撑。
[0004]但是，经过提取分离等工艺分离出水解液有效组分后，剩余废液的处理也面临着环境问题，针对废液含有羟基、羰基、羧基等特征COD以及含盐量较高的特点，无形中增添后端环境治理的负担，造成运行成本的提高和二次污染，废液的高效低成本处理问题有待解决。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术技术方案之一：提供一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法，包括以下步骤：
[0008]将生物质原料水解，固液分离，得到固态残渣和水解液；
[0009]所述固态残渣部分脱水、膨化，干燥后作为吸附材料用于所述水解液吸附除杂，得到吸附后残渣和纯化水解液，所述吸附后残渣脱水、碳化，得到生物炭A；
[0010]所述固态残渣剩余部分脱水、碳化，得到生物炭B；
[0011]所述纯化水解液用于合成化工中间体，合成中产生的废液利用所述生物炭A和/或生物炭B吸附除杂，实现生物质水解碳化及废液净化一体化。
[0012]优选地，所述水解在密封条件下进行，温度为200
±
5℃，水解液为2～5wt.％的硫酸或盐酸。
[0013]优选地，制备生物炭A和生物炭B的碳化温度均为350～400℃。
[0014]优选地，所述吸附材料占所述纯化水解液质量的2～5％。
[0015]本专利技术技术方案之二：提供一种实现上述生物质水解碳化及废液净化一体化方法的系统，包括：用于所述生物质原料水解的水解装置；用于所述固态残渣脱水、膨化和脱水、碳化，以及所述吸附后残渣脱水、碳化的干燥、加热与碳化一体化装置；用于所述纯化水解
液除杂的悬浮混合装置；用于所述纯化水解液合成化工中间体过程中产生的废液除杂的反应净化一体化装置。
[0016]优选地，还包括用于存放所述水解液和所述干燥、加热与碳化一体化装置脱除水分的调节装置。
[0017]优选地，所述干燥、加热与碳化一体化装置包括：
[0018]挤压装置，包括夹套和设置于所述夹套内的挤压螺杆，所述挤压螺杆与所述夹套转动配合，所述挤压螺杆具备可开关的加热功能；
[0019]驱动件，其驱动端与所述挤压螺杆相连接，所述驱动件用于驱动所述挤压螺杆相对于所述夹套转动；
[0020]加热碳化装置，包覆于所述夹套的外侧，所述加热碳化装置用于对所述夹套进行热传导；
[0021]干燥加热板，用于承接并加热由所述夹套内输出的挤压膨化后的物料。
[0022]本专利技术的干燥、加热与碳化一体化装置能够实现物料的膨化和碳化，利用该装置膨化固体残渣时，加热碳化装置及挤压螺杆的加热功能关闭，利用该装置碳化固体残渣时，加热碳化装置及挤压螺杆的加热功能开启。
[0023]优选地，还包括设置于所述干燥加热板底部的集液槽，所述集液槽通过液体回流管道与所述调节装置连接。
[0024]优选地，液体回流管道坡度≥5
°
。
[0025]优选地，物料进入进料口前通过水解装置的余热进行加热，充分利用系统余热。
[0026]本专利技术的有益技术效果如下：
[0027]本专利技术提供了一种生物质原料水解、半碳化处理过程中，针对水解过程中产生的废液，对水解副产物进行改造以实现排放水体净化的装置与方法。实现了生物基原料生产化工产品过程中的全利用和自净化处理。
[0028]本专利技术采用原料脱水、加热与碳化一体化中间产物处理技术，既充分利用了水解工艺过程的余热和机械能，又对水解残渣进行了废物再利用，有利于原料中间体原位处理及废水的净化处理。
[0029]本专利技术将水解处理、液体调节、生物质干燥/碳化、固液混合吸附净化过程有机整合，形成高利用效率、低污染排放、低能耗的生物质化工转化生产系统。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1实现生物质水解碳化及废液净化一体化的工艺流程图。
[0031]图2为本专利技术实施例中所述干燥、加热与碳化一体化装置的示意图，其中1为进料口，2为螺杆挤压装置，3为干燥加热板，4为加热碳化装置，5为液体回流管道，6为干燥物料出料口，7和8为膨化、碳化出料口。
具体实施方式
[0032]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。
[0033]另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0034]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
[0035]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0036]实施例1
[0037]实现生物质水解碳化及废液净化一体化(工艺流程图见图1)：
[0038]将玉米秸秆粉碎后加入到水解罐中，再加入5wt.％的硫酸进行水解，料液比为1g:15mL，水解温度为200
±
5℃，水解液进入调节罐，调节罐内回流增加挤压剩余液体从而进入悬浮混合装置；
[0039]利用图2所示的干燥、加热与碳化一体化装置(其中，1为进料口，2为螺杆挤压装置，3为干燥加热板，4为加热碳化装置，5为液体回流管道，6为干燥物料出料口，7和8为膨化、碳化出料口)处理水解后的固体残渣，具体步骤为：将部分水解后的固体残渣通过水解罐的余温加热后，通过进料口加料，而后通过螺杆挤压装置，进行挤压膨化(螺杆挤压将机械能直接转化为热能，瞬间产生高温高压，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质水解碳化及废液净化一体化的方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质原料水解，固液分离，得到固态残渣和水解液；所述固态残渣部分脱水、膨化，干燥后作为吸附材料用于所述水解液吸附除杂，得到吸附后残渣和纯化水解液，所述吸附后残渣脱水、碳化，得到生物炭A；所述固态残渣剩余部分脱水、碳化，得到生物炭B；所述纯化水解液用于合成化工中间体，合成中产生的废液利用所述生物炭A和/或生物炭B吸附除杂，实现生物质水解碳化及废液净化一体化。2.根据权利要求1所述的生物质水解碳化及废液净化一体化的方法，其特征在于，所述水解在密封条件下进行，温度为200
±
5℃，水解液为2～5wt.％的硫酸或盐酸。3.根据权利要求1所述的生物质水解碳化及废液净化一体化的方法，其特征在于，制备生物炭A和生物炭B的碳化温度均为350～400℃。4.一种实现权利要求1～3任一项所述生物质水解碳化及废液净化一体化方法的系统，其特征在于，包括：用于所述生物质原料水解的水解装置；用于所述固态残渣脱水、膨化和脱水、碳化，以及所述吸附后残渣脱水、碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇巍，邵丽杰，刘建坤，王晓明，李晓伟，闫昌国，
申请(专利权)人：辽宁省能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：