專利名稱:一種林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭制備活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種以林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭為原料制備活性炭的方法,屬于生物質(zhì)再生利用及其深加工領(lǐng)域。
背景技術(shù):
尋求并開發(fā)包括林木剩余物在內(nèi)的可再生清潔能源是21世紀(jì)世界各國面臨的最重要課題之。林木剩余物作為生物質(zhì)的主要存在形式之一,是自然界可再生資源的重要組成部分,在生物質(zhì)資源中占有十分重要的地位。將林木剩余物合理地轉(zhuǎn)化為能源或化工原料對于減少常規(guī)化石資源消耗、彌補化工原料不足、減少環(huán)境污染,實現(xiàn)資源、環(huán)境與社會的可持續(xù)發(fā)展,具有重要現(xiàn)實意義和廣闊前景。快速熱解技術(shù)可以將低品位的林木剩余物資源轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的生物油,是目前國內(nèi)外研究的熱點,被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)之一。快速熱解是指在中溫 (500 650°C)、高加熱速率(IO4 105°C/s)和極短氣體停留時間(小于2s)的條件下,將生物質(zhì)直接熱裂解,然后使中間液態(tài)產(chǎn)物分子在進(jìn)一步斷裂生成氣體之前快速冷凝,從而得生物油、副產(chǎn)炭和不易冷凝氣體三種產(chǎn)物。目前國內(nèi)外研究主要集中在高收率制備生物油工藝優(yōu)化和設(shè)備開發(fā)方面,一般而言,不易冷凝氣體和副產(chǎn)炭均作為燃料直接回收循環(huán)利用,其中副產(chǎn)炭是一種含碳量豐富的固體物質(zhì),含炭率一般在70%以上,熱值約為30MJ/ Kg,檢測其碘吸附值在350mg/g以下,亞甲藍(lán)吸附值低于45mg/g,不能直接作為吸附用活性炭使用,但如能將其深加工制備出活性炭這類高附加值產(chǎn)品可以進(jìn)一步提升快速熱解技術(shù)的經(jīng)濟效益和社會效益。國內(nèi)外很少有關(guān)于快速熱解副產(chǎn)炭制備活性炭的研究,特別是關(guān)于林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭制備活性炭的研究很少。如日本研究人員將廢棄的輪胎粉碎后,用堿金屬氫氧化物及其鹽浸漬炭化制備活性炭;華東理工大學(xué)陳健等人將副產(chǎn)炭與焦油混合后以 40C /min升溫速度進(jìn)行炭化,再通入水蒸氣活化2-6小時得到活性炭產(chǎn)品;浙江大學(xué)熱能工程研究所王瓊等人將廢舊輪胎進(jìn)行快速熱解后得到的副產(chǎn)炭制備活性炭,但其需要經(jīng)過炭化和活化兩道工序;南開大學(xué)劉雙喜等人將廢輪胎熱解炭在溶劑提取殘油和酸處理后使用水蒸氣進(jìn)行活化制備活性炭(專利公開號CN 101164876A);中國礦業(yè)大學(xué)張雙全等人將城市污泥與農(nóng)林廢棄物共熱解制備活性炭(專利公開號CN 101306812A)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對快速熱解副產(chǎn)炭用作燃料存在經(jīng)濟性差的問題,提出一種林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭制備活性炭的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭高含炭率和低含水率的優(yōu)勢,不需要進(jìn)行炭化工序,直接使用活化介質(zhì)進(jìn)行活化一步得到高性能活性炭產(chǎn)品。本發(fā)明以林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭為原料制備活性炭的方法具體包括如下步驟
1.將快速熱解副產(chǎn)炭直接加到間歇式或連續(xù)式活化爐內(nèi);2.在700-1200°C下通入活化介質(zhì)活化5-90分鐘;3.活化后降溫研磨或不經(jīng)研磨得到活性炭產(chǎn)品;4.如需降低產(chǎn)品灰分指標(biāo)得到精制活性炭產(chǎn)品,可以使用稀酸酸洗降低灰分含量。所述的活化介質(zhì)選自水蒸氣、二氧化碳、空氣或煙道氣等。稀酸選自稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸或稀磷酸??焖贌峤飧碑a(chǎn)炭活化得率在50%以上,如果增加脫灰工序,活性炭得率在40%以上,一般物理法制備活性炭收率在20%以上,因此使用快速熱解副產(chǎn)炭制備活性炭收率比較理想。根據(jù)杜比寧(Dubinin)理論,活化得率在25_50%時,得到的是具有大孔和微孔混合結(jié)構(gòu)的活性炭。經(jīng)過該工藝處理后得到的活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,其中碘吸附值達(dá)到950mg/g以上,亞甲藍(lán)吸附值達(dá)到220mg/g以上,目前物理法制備的木質(zhì)活性炭亞甲藍(lán)吸附值一般均比較低,吸附值比較見表1。表1不同活性炭吸附值對比表
權(quán)利要求
1.一種以林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭為原料制備活性炭的方法,其特征在于直接活化制備活性炭產(chǎn)品,具體方法包括以下步驟(1)將快速熱解副產(chǎn)炭直接加到間歇式或連續(xù)式活化爐內(nèi);(2)在700-1200°C下通入活化介質(zhì)活化5-90分鐘;(3)活化后降溫研磨或不經(jīng)研磨得到活性炭產(chǎn)品;(4)如需降低產(chǎn)品灰分指標(biāo)得到精制活性炭產(chǎn)品,可以使用稀酸酸洗降低灰分含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,林木剩余物選自林木木屑、林木枝椏或林木深加工后殘余物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟O)中活化介質(zhì)選自水蒸氣、二氧化碳、空氣或煙道氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(4)中稀酸選自稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸或稀磷酸。
全文摘要
一種林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭制備活性炭的方法本發(fā)明涉及一種以林木剩余物快速熱解副產(chǎn)炭為原料制備高品質(zhì)活性炭的方法。包括如下步驟將林木剩余物快速熱解得到的副產(chǎn)炭不需經(jīng)過炭化工序,直接加到間歇式或連續(xù)式活化爐內(nèi),在700-1200℃下通入活化介質(zhì)活化5-90分鐘,得到具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)和較大比表面積的活性炭產(chǎn)品,并可以通過稀酸酸洗降低活性炭產(chǎn)品中灰分含量。本發(fā)明闡述的方法具有工藝簡單,能耗低,收率高,產(chǎn)品品質(zhì)好的優(yōu)點。
文檔編號C01B31/08GK102190298SQ20101012784
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者任學(xué)勇, 常建民, 張立塔, 王鵬起, 茍進(jìn)勝, 韓彥雪 申請人:北京林業(yè)大學(xué)