本发明专利技术公开了一种纤维素工业生物质废弃物的加工方法与工艺装置，将原料连续供入干燥系统，由来自热解炭化析出挥发份燃烧的高温烟气供热，使原料得以干燥；干燥原料进入炭化反应器内热解炭化，热解炭化中间产物输送到提升管反应器，在氧化性介质和活化剂、或氧化性介质和气化剂、也或氧化性介质的作用下分别制备得到多孔碳基吸附功能材料(也即活性炭)、合成气(或称生物质燃气)、或蒸汽；活化或气化的高温气固产物通过热交换制备本系统所需要的蒸汽，提高工艺过程的能量回收效率；工艺过程采用完全自热的连续运行方式，实现了纤维素工业生物质废弃物的高值转化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质资源利用
，涉及一种纤维素工业生物质清洁转化和优化利用的加工方法，具体说是一种集成原料干燥、热解炭化、活化制多孔炭材料/气化制合成气/燃烧制蒸汽的纤维素工业生物质的连续化加工工艺方法及其工艺装置。
技术介绍
近年来，伴随社会经济的快速发展，各国对化石能源需求量的快速增加和实际供给量渐趋萎缩的矛盾日益突出，大量利用化石燃料所排放的(X)2气体导致温室效应加剧的环境问题倍受各界人士关注。生物质是洁净的可再生资源，其能源化利用具有(X)2 “零排放”的特点，是解决当前世界各国面临的能源和环境问题的重要手段之一，因此目前对生物质的资源化利用技术发展迅猛。通常来看，生物质主要指农林和草本植物，其中果实类生物质资源(如淀粉和三酸甘油脂)目前有相对成熟的生物质乙醇技术和生物柴油技术，被称为第一代生物质能源。CN 1861750A公开了一种制备生物柴油的方法，其采用Bronsted酸离子液体催化剂，在反应温度20 300°C，反应压力0. 1 IOMpa的条件下，生物油脂(或/和脂肪酸)与短链醇摩尔比在1 30 1 1范围内，生物油脂(或/和脂肪酸)与离子液体催化剂摩尔比在300 1 1 1内，制备生物柴油。所述生物油脂主要包括植物和动物油脂，主要是甘油三酯，例如蓖麻油、茶油、桐油、菜籽油、大豆油、花生油等。另一类生物质是植物躯干、枝叶等纤维素类生物质资源，目前是众多研究人员集中攻关的科研方向，提出了纤维素生物质燃烧发电、热解制燃料油、气化制合成气或制氢、 炭化制备功能材料、固态发酵制乙醇等多种研究方向，被称为第二代生物质能源。其能源化利用对缓解当前能源供需矛盾和(X)2减排具有积极意义，但目前该类生物质资源供给的不连续性和能量密度低导致的收集成本高是较为突出的问题，目前正处于技术攻关的关键阶段。CN 101148630A公开了一种汽爆秸秆半纤维素水解液发酵制备微生物油脂的方法，其步骤如下1)汽爆秸秆的半纤维素水解液的制备将汽爆后秸秆用重量为其干重的5 15倍的水浸泡10 60min，过滤得到汽爆秸秆的半纤维素水解液，用作油脂微生物的发酵底物； 2)以秸秆汽爆半纤维素水解液作发酵底物发酵生产微生物油脂将步骤1)得到的汽爆秸秆半纤维素水解液在121°C下常规灭菌20min后，接入1 5% (V/V)油脂微生物种子液， 在25 32°C下发酵5 8D，将得到的菌丝体过滤烘干，再用有机溶剂萃取，便得到微生物油脂；所述油脂微生物种子液的制备为将产油脂菌株在PDA液态培养基中25 30°C发酵 3 7天后制得；所述的产油微生物为霉菌油脂高产菌或酵母油脂高产菌。以农林产品为原料的深加工过程，如食品、饮料、中药、添加剂、调味料、造纸和木材加工等轻工业生产过程均为典型的流程工业，其工艺过程副产大量的固体废弃物，如稻壳、白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、咖啡渣、茶渣、造纸黑液、木材边角料和木屑等。 这些工业废弃物的显著特点是产量大、来源集中、产出连续、高含水量、富含木质纤维素，是另一大类储量巨大的生物质资源。另外，发展迅猛的纤维素乙醇技术将副产大量的固体废弃物，也将成为潜在的纤维素工业生物质资源。目前国内对这类副产生物质资源的研究工作关注度较低，多数国内企业采取焚烧处理和卫生填埋等手段，中小企业甚至将其露天堆弃，这些处理方式均缺乏有效的高值化利用途径。而国外在纤维素工业生物质废弃物的利用中开展了较多的工作，如JP 2005-263914A公开了一种利用柴油脱除饮料加工过程中副产的高含水茶渣、咖啡渣等纤维素工业生物质废弃物的脱水技术，将其水分降低到20%左右，进一步开发了一种热解气化技术(JP 2077-277376A)，将脱水纤维素工业生物质废弃物转化为高价值的清洁燃气。本专利技术针对纤维素工业副产生物质资源产量大且集中和高含水的共性特点，提出了该类生物质集成化连续加工方法及其成套装置，不仅可有效解决其腐烂变质导致的环境污染问题，而且将该类生物质资源形成一种高值化利用的新途径，具有重要的现实意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种纤维素工业生物质废弃物的加工方法。本专利技术的目的之一还在于提供一种用于实现纤维素工业生物质废弃物加工处理的工艺流程。本专利技术一方面提供了一种纤维素工业生物质废弃物的加工方法，所述方法包括以下步骤(1)首先将纤维素工业生物质废弃物供入干燥系统，由来自热解炭化过程中挥发份燃烧产生的高温烟气提供热量，使原料得以干燥；(2)干燥原料经气力输送进入气固分离器实现烟气和干燥原料分离后，固相干燥原料进入炭化反应器部分热解炭化，依靠挥发份的燃烧维持反应器内的温度和炭化所需要的热量，所得到的部分热解炭化反应中间产物在气固分离器内实现部分炭化中间产物和热解挥发分的分离，过程产生的热解挥发分用于原料干燥所需要的热量；(3)完成热解炭化反应的中间产物的一种处理模式是通过鼓入氧化性介质和活化剂，一方面在氧化性介质的作用下通过燃烧放热以维持系统温度，另一方面在活化剂作用下完成活化反应，制备得到高附加值的多孔炭材料(也即活性炭)；热解炭化中间产物的另一种处理模式是通过鼓入氧化性介质和气化剂，一方面在氧化性介质的作用下燃烧放热维持系统温度，另一方面在气化剂作用下完成气化反应，制备得到合成气(也即生物质燃气)；热解炭化中间产物的另一种处理模式是通过鼓入氧化性介质，将所得热解炭化中间产物完全燃烧，用于供热制备蒸汽外供；(4)完成活化或气化反应的高温混和气固产物经余热锅炉换热回收显热，制备的蒸汽用于本反应工艺或外送；(5)混和产物经进一步冷却降温后分离其中的气体和固体，分别由气体产物出口和固体产物出口导出，冷却用换热水供所述余热锅炉制备水蒸汽所需给水，进一步提高系统的能量回收利用效率。所述步骤(1)中的纤维素工业生物质废弃物是农林作物经深加工后所产生的富含纤维素废弃物，包括稻壳、白酒糟、啤酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、咖啡渣、茶渣、果渣、造纸黑液、木材边角料、木屑和其他轻工业生产过程副产的富含纤维素生物质废弃物等或它们的任意混和物。所述步骤(1)中纤维素工业生物质废弃物原料的水含量可以为质量百分含量小于80%的任意值，粒径尺寸为小于20mm，优选IOmm的任意规则或不规则形状的物料；所述步骤(1)中纤维素工业生物质废弃物原料的干燥可以采用高温烟气和原料直接接触式干燥，也可以采用通过高温烟气加热的间壁式换热干燥。所述步骤O)中纤维素工业生物质废弃物热解炭化的方式为部分燃烧炭化，即原料进入炭化反应器内首先升温析出挥发份，挥发份部分燃烧供热，维持炭化所需要的温度在250-800°C，优选300-800°C，通过调节反应器内温度和原料停留时间控制炭化反应的程度。所述步骤O)中纤维素工业生物质废弃物炭化产物无需降温，可直接送入提升管反应器进行活化或气化反应，也或完全燃烧供热，由此提高能量利用效率。所述步骤(3)中纤维素工业生物质废弃物针对活化反应供入的氧化性介质为空气、氧气，活化剂为水蒸汽、二氧化碳或由它们组成的混和气氛，活化温度为700-1200°C，最优的氧化介质和活化剂分别为空气和水蒸汽。所述步骤(3)中纤维素工业生物质废弃物针对气化反应供入的氧化性介质为空气、氧气，气化剂为空本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种纤维素工业生物质废弃物的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：（１）首先将纤维素工业生物质废弃物连续供入干燥系统，由来自炭化过程产生的挥发份燃烧产生的高温烟气提供热量，使原料得以干燥；（２）干燥后的纤维素工业生物质废弃物经气力输送进入气固分离器实现烟气和干燥原料分离后，固相干燥原料进入炭化反应器内部分热解炭化，依靠燃烧热解部分挥发份维持反应器内的温度和炭化所需要的热量，所得到的部分热解炭化反应中间产物在气固分离器内实现部分炭化中间产物和热解挥发分产物的分离，过程所产生的热解挥发分用于上述原料干燥所需要的热量；（３）对完成热解炭化反应的中间炭产物进行处理：通过鼓入氧化性介质和活化剂，一方面在氧化性介质的作用下通过燃烧反应放热维持系统温度，另一方面在活化剂作用下完成活化反应，制备得到多孔碳基吸附功能材料（也即活性炭）；或对热解炭化反应的中间炭产物进行处理：通过鼓入氧化性介质和气化剂，一方面在氧化性介质的作用下通过燃烧反应放热维持系统温度，另一方面在气化剂作用下完成气化反应，制备得到合成气（或称生物质燃气）；或对热解炭化反应的中间炭产物进行处理：通过鼓入氧化性介质，将热解炭化中间产物完全燃烧，用于供热或制备蒸汽外供；（４）完成活化或气化反应的高温混和气固产物经余热锅炉回收显热，用于制备蒸汽或同时外供；（５）所述混和气固产物经进一步冷却降温后分离其中的气体和固体，分别由气体产物出口和固体产物出口导出，冷却用换热水可提供给余热锅炉制备水蒸汽所需给水，以进一步提高系统的能量利用效率。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪印，许光文，李强，姚常斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11
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