【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及针对各种化学和物理性质进行优化的生物碳组合物以及制备和使用此类生物碳组合物的方法。
技术介绍
1、碳是多种工业中的平台元素并且具有大量的化学、材料和燃料用途。碳是产生包含电的能量的良好燃料。碳对于各种商品和包含金属、金属合金、复合材料、碳纤维、电极和催化剂载体的先进材料也具有巨大的化学价值。对于金属制备，碳可用作反应物，用于在加工期间将金属氧化物还原成金属；可用作燃料，为加工提供热量；并且可用作金属合金的组分。
2、含碳材料通常包含如天然气、石油、煤和褐煤等化石资源。增加木质纤维素生物质和各种富碳废料的使用是受关注的。
3、存在各种技术将原料转化为工业用碳材料。热解是在完全不存在氧化剂(空气或氧气)的情况下，或者在氧化剂供应有限的情况下，固体材料的热转化过程，使得氧化不会发生到任何可感知的程度。基于工艺条件和添加剂，生物质热解可以被调整以产生大量不同的气体、液体和固体。较低工艺温度和较长蒸气停留时间有利于固体的产生。较高温度和较长停留时间增加了原料向合成气的转化，而适中温度和较短蒸气停留时间通常对于产生液体是最佳的。历史上，木材的缓慢热解是在简单的批量过程中大量进行的，没有排放控制。传统的木炭制备技术不仅能源效率低，而且污染严重。
4、期望改进或优化的生物碳组合物，以及用于制备生物碳组合物的方法，所述方法可以改进或优化稳定性、反应性(例如，热反应性和自加热)、疏水性、能量含量、总产率以及包含固定碳、灰分、水分的最终组合物。
技术实现思路<...
【技术保护点】
1.一种用于产生生物碳组合物的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一含生物质的原料和所述第二含生物质的原料是相同类型的原料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一含生物质的原料和所述第二含生物质的原料是不同类型的原料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一含生物质的原料选自软木碎屑、硬木碎屑、木材采伐残余物、树枝、树桩、树叶、树皮、锯屑、玉米、玉米秸秆、小麦、小麦秸秆、稻、稻草、甘蔗、甘蔗渣、甘蔗秸秆、能源甘蔗、糖甜菜、甜菜浆、向日葵、高粱、油菜、藻类、芒草、苜蓿、柳枝稷、水果、果壳、果柄、果皮、果核、蔬菜、蔬菜壳、蔬菜茎、蔬菜皮、蔬菜核、葡萄浮石、杏仁壳、山核桃壳、椰子壳、咖啡渣、食物残渣、商业废物、草团粒、干草团粒、木屑团粒、纸板、纸、纸浆、纸质包装、纸质装饰品、食品包装、建筑和/或拆除废物、铁路枕木、木质素、动物粪便、城市固体废物、城市污水或其组合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二含生物质的原料选自软木碎屑、硬木碎屑、木材采伐残余物、树枝、树桩、树叶、树皮、
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)和(b)在不同的热解反应器中进行。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中步骤(a)和(b)在共同的热解反应器中在不同的时间以不同的活动进行。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自步骤(a)的基本上所有所述低固定碳材料共混到所述中间材料中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自步骤(b)的基本上所有所述高固定碳材料共混到所述中间材料中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(d)在步骤(c)期间进行。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(d)在步骤(c)之后进行。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤(e)在步骤(c)期间进行。
13.根据权利要求1至12所述的方法，其中步骤(e)在步骤(d)期间进行。
14.根据权利要求1至12所述的方法，其中步骤(e)在步骤(d)之后进行。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物碳组合物含有约1wt％至约99wt％的所述低固定碳材料、约1wt％至约99wt％的所述高固定碳材料、0至约30wt％的水分、0至约15wt％的灰分和0至约20wt％的一种或多种添加剂。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)在选自约250℃至约1250℃的第一热解温度下进行，并且任选地其中所述第一热解温度选自约300℃至约700℃。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(b)在选自约250℃至约1250℃的第二热解温度下进行，并且任选地其中所述第二热解温度选自约300℃至约700℃。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)进行选自约10秒至约24小时的第一热解时间。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(b)进行选自约10秒至约24小时的第二热解时间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一热解废气被至少部分地氧化以产生热量，并且其中所述热量任选地用于所述方法中。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二热解废气被至少部分地氧化以产生热量，并且其中所述热量任选地用于所述方法中。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一热解废气被至少部分地氧化以产生包括氢气和/或一氧化碳的还原气体。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二热解废气被至少部分地氧化以产生包括氢气和/或一氧化碳的还原气体。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之前对所述低固定碳材料进行第一研磨，并且其中所述第一研磨利用选自以下的机械处理设备：锤磨机、挤出机、磨碎机、盘磨机、针磨机、球磨机、圆锥破碎机、颚式破碎机或其组合。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于产生生物碳组合物的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一含生物质的原料和所述第二含生物质的原料是相同类型的原料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一含生物质的原料和所述第二含生物质的原料是不同类型的原料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一含生物质的原料选自软木碎屑、硬木碎屑、木材采伐残余物、树枝、树桩、树叶、树皮、锯屑、玉米、玉米秸秆、小麦、小麦秸秆、稻、稻草、甘蔗、甘蔗渣、甘蔗秸秆、能源甘蔗、糖甜菜、甜菜浆、向日葵、高粱、油菜、藻类、芒草、苜蓿、柳枝稷、水果、果壳、果柄、果皮、果核、蔬菜、蔬菜壳、蔬菜茎、蔬菜皮、蔬菜核、葡萄浮石、杏仁壳、山核桃壳、椰子壳、咖啡渣、食物残渣、商业废物、草团粒、干草团粒、木屑团粒、纸板、纸、纸浆、纸质包装、纸质装饰品、食品包装、建筑和/或拆除废物、铁路枕木、木质素、动物粪便、城市固体废物、城市污水或其组合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二含生物质的原料选自软木碎屑、硬木碎屑、木材采伐残余物、树枝、树桩、树叶、树皮、锯屑、玉米、玉米秸秆、小麦、小麦秸秆、稻、稻草、甘蔗、甘蔗渣、甘蔗秸秆、能源甘蔗、糖甜菜、甜菜浆、向日葵、高粱、油菜、藻类、芒草、苜蓿、柳枝稷、水果、果壳、果柄、果皮、果核、蔬菜、蔬菜壳、蔬菜茎、蔬菜皮、蔬菜核、葡萄浮石、杏仁壳、山核桃壳、椰子壳、咖啡渣、食物残渣、商业废物、草团粒、干草团粒、木屑团粒、纸板、纸、纸浆、纸质包装、纸质装饰品、食品包装、建筑和/或拆除废物、铁路枕木、木质素、动物粪便、城市固体废物、城市污水或其组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)和(b)在不同的热解反应器中进行。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中步骤(a)和(b)在共同的热解反应器中在不同的时间以不同的活动进行。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自步骤(a)的基本上所有所述低固定碳材料共混到所述中间材料中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自步骤(b)的基本上所有所述高固定碳材料共混到所述中间材料中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(d)在步骤(c)期间进行。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(d)在步骤(c)之后进行。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤(e)在步骤(c)期间进行。
13.根据权利要求1至12所述的方法，其中步骤(e)在步骤(d)期间进行。
14.根据权利要求1至12所述的方法，其中步骤(e)在步骤(d)之后进行。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物碳组合物含有约1wt％至约99wt％的所述低固定碳材料、约1wt％至约99wt％的所述高固定碳材料、0至约30wt％的水分、0至约15wt％的灰分和0至约20wt％的一种或多种添加剂。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)在选自约250℃至约1250℃的第一热解温度下进行，并且任选地其中所述第一热解温度选自约300℃至约700℃。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(b)在选自约250℃至约1250℃的第二热解温度下进行，并且任选地其中所述第二热解温度选自约300℃至约700℃。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)进行选自约10秒至约24小时的第一热解时间。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(b)进行选自约10秒至约24小时的第二热解时间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一热解废气被至少部分地氧化以产生热量，并且其中所述热量任选地用于所述方法中。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二热解废气被至少部分地氧化以产生热量，并且其中所述热量任选地用于所述方法中。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一热解废气被至少部分地氧化以产生包括氢气和/或一氧化碳的还原气体。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二热解废气被至少部分地氧化以产生包括氢气和/或一氧化碳的还原气体。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之前对所述低固定碳材料进行第一研磨，并且其中所述第一研磨利用选自以下的机械处理设备：锤磨机、挤出机、磨碎机、盘磨机、针磨机、球磨机、圆锥破碎机、颚式破碎机或其组合。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(c)之前对所述高固定碳材料进行第二研磨，并且其中所述第二研磨利用选自以下的机械处理设备：锤磨机、挤出机、磨碎机、盘磨机、针磨机、球磨机、圆锥破碎机、颚式破碎机或其组合。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(c)利用选自以下的机械处理设备：锤磨机、挤出机、磨碎机、盘磨机、针磨机、球磨机、圆锥破碎机、颚式破碎机或其组合。
27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料和所述高固定碳材料作为均质物理共混物存在于所述生物碳组合物中。
28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一固定碳浓度在整个所述生物碳组合物中是均匀的。
29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二固定碳浓度在整个所述生物碳组合物中是均匀的。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一固定碳浓度和所述第二固定碳浓度两者在整个所述生物碳组合物中是均匀的。
31.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料和所述高固定碳材料作为异质物理共混物存在于所述生物碳组合物中。
32.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料和所述高固定碳材料作为不同的层存在于所述生物碳组合物中。
33.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料包含在处于包括所述高固定碳材料的芯周围的壳或涂层中。
34.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述高固定碳材料包含在处于包括所述低固定碳材料的芯周围的壳或涂层中。
35.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述高固定碳材料在所述低固定碳材料的连续相中呈微粒的形式。
36.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料在所述高固定碳材料的连续相中呈微粒的形式。
37.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物碳组合物包括约10wt％至约90wt％的所述低固定碳材料。
38.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物碳组合物包括约10wt％至约90wt％的所述高固定碳材料。
39.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料与所述高固定碳材料的重量比选自约0.1至约10。
40.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料与所述高固定碳材料的重量比选自约0.2至约5。
41.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料与所述高固定碳材料的重量比选自约0.5至约2。
42.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述低固定碳材料与所述高固定碳材料的重量比选自约0.8至约1.2。
43.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一固定碳浓度为约15wt％至约40wt％。
44.根据权利要求1至42中任一项所述的方法，其中所述第一固定碳浓度为约20wt％至约50wt％。
45.根据权利要求1至42中任一项所述的方法，其中所述第一固定碳浓度为约30wt％至约55wt％。
46.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二固定碳浓度为约80wt％至约100wt％。
47.根据权利要求1至45中任一项所述的方法，其中所述第二固定碳浓度为约70wt％至约...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·梅内尔，D·史莱克，D·道加特，
申请(专利权)人：卡本科技控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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