[發明專利]一種制備炭基肥用高品質生物質炭并副產沉渣的工藝

在審

• 申請號: 201710876076.4
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107686735A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 田然;付興國;李泓;瞿申;姜芳;連怡雪
• 申請（專利權）人: 北京三聚綠能科技有限公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10K1/02;C10K1/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明屬于生物質利用領域，具體涉及一種炭基肥用制備高品質生物質炭并副產沉渣的工藝。

背景技術

由于無機肥料見效快，營養組分容易把握，絕大多數農田中均施用無機肥料對作物進行營養補充。然而，無機肥料的長期施用會帶來土壤板結和土壤鹽堿化等問題，這不利于農業的可持續發展。有機肥料保水保墑，還能改良土壤的品質，但因其見效慢、儲存和輸送成本高，在我國農業中的應用并不廣泛。例如，雖然小麥、玉米等作物的秸稈可以作為有機肥料直接還田，但由于其需要長時間發酵才能釋放出可被作物利用的成分，所以在我國大多數地區采取將秸稈就地焚燒，制得草木灰后再進行施用的處理方式。但是秸稈焚燒產生的大量煙氣，不僅是一種能源浪費，還會帶來嚴重的空氣污染。

為此，可采用熱解炭化技術將秸稈等生物質進行集中處理后，再用來制備肥料。生物質熱裂解技術相當于將生物質的自然降解過程在短時間內加速完成，其所得的生物炭富含微孔并保留了原秸稈中的部分營養物質，使其不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效地保存水分和養料，提高土壤肥力，因此，現有技術中將其與其它成分復配，以制作炭基肥或土壤改良劑，例如，中國專利文獻CN105384579A公開了一種鹽堿水稻專用炭基有機肥及其應用，該技術在無氧條件下將生物質原料裂解炭化得到生物質炭，然后再配以雞糞、木醋液等制備得到顆粒炭基肥。其目的在于，通過生物質炭的特殊結構降低鹽堿土的容重，提高鹽堿土的持水、透水和透氣性，增加土壤微生物含量和保水保肥能力，以改良水稻鹽堿土較差的理化性質。由此可見，生物質炭的結構對炭基肥的性能具有重要的影響，其微孔的大小及數量、生物質炭中原有有機成分的保留量及保留形式對最終形成的炭基肥性能均具有顯著的影響。然而，該技術并未提到炭化產生的氣相副產物如何處理，生物質炭化的氣相副產物中仍含有大量有機質，若將其直接排放必然造成生物資源的浪費和環境的污染。

因此，如何制備得到孔隙豐富且尺寸合適的炭基肥用高品質生物質炭，保留原有機成分，提高生物質炭收率，并同時將制備生物質炭時所產生的氣相副產物收集利用，避免生物質資源的浪費，是目前本領域重點關注的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中炭基肥用生物質炭收率較低、孔隙過大的缺陷，進而提供一種炭基肥用高品質生物質炭的制備工藝，并同時最大限度的利用生物質資源，避免能源浪費。

本發明為達到上述目的采取如下技術方案：

一種制備高品質生物質炭并副產沉渣的工藝，包括以下步驟：

(1)將生物質顆粒在絕氧條件下干燥、炭化，得到生物質炭化產物；

(2)對所述生物質炭化產物進行氣固分離，得到生物質氣和生物質炭，將所述生物質炭進行粉碎和冷卻；

(3)所述生物質氣經過除塵后依次進行串聯的一級噴淋、二級噴淋，收集噴淋液并采用沉降的方式對其進行相分離，收集底層沉積物作為沉渣；

所述炭化的溫度為350～650℃，所述炭化的時間為30～90min。

在所述步驟(1)中，采用梯度升溫的方式進行炭化，炭化溫度依次為(350℃～450℃)、(450℃～500℃)、(500℃～580℃)、(580℃～600℃)、(600℃～650℃)。

所述步驟(2)中采用沉降的方式實現氣固相分離，采用冷卻、粉碎、再次冷卻的方式進行生物質炭的粉碎和冷卻處理，所述冷卻的方式為水冷。

所述步驟(2)中冷卻后的生物質炭的溫度≤80℃；

所述一級噴淋的噴淋劑溫度為(50～70℃)，所述二級噴淋的噴淋劑溫度為(20～40℃)。

所述步驟(3)中采用水作為初始噴淋劑。

所述步驟(3)中所述沉降的時間為10～60min。

所述噴淋液相分離得到的水相作為噴淋劑循環使用，待所述一級噴淋液相分離得到的水相趨近飽和時，將所述二級噴淋液相分離得到的水相用作一級噴淋劑，更換新鮮水作為二級噴淋劑。

所述炭化、氣固分離、除塵、噴淋的操作壓力均為-4kPa～3kPa。

所述生物質為中藥渣、棉花殼或二者的混合物。

本發明所提供的技術方案具有以下優點：

1.本發明提供的炭基肥用制備高品質生物質炭并副產沉渣的工藝，采用造粒后中低溫裂解的方式，得到了孔道豐富的高品質生物質炭和沉渣。

通過在絕氧條件下對生物質原料進行炭化，最大化的保留了生物質中的有效成分，避免了燃燒帶來的能源浪費和煙氣污染；通過對噴淋液的相分離操作得到了沉渣，其可用作裂解加氫原料等進一步制備更高價值的產品。