[發明專利]一種利用農作物秸稈制備生物質炭的方法

有效

• 申請號: 201810058519.3
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108219889B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 張少明;王會東;李永杰;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: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;C10B53/02;C10B57/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李敏

本發明公開了一種利用農作物秸稈制備生物質炭的方法。該方法對農作物秸稈依次進行粉碎和造粒，降低了其蓬松度，并在造粒過程中排出其內夾雜的空氣，便于控制熱裂解溫度，防止熱解過度；加之將生物質顆粒的壓實密度維持在0.5?0.8kg/L，利于生物質顆粒由外向內形成溫度梯度，同樣能防止熱解過度，同時，合理的壓實密度還有利于揮發分或其它氣態物揮發，利于在生物質炭中形成孔隙，提高其比表面積；接著，在限氧下，將上述生物質顆粒于壓力為?0.1kpa?0.1kpa下進行熱裂解，在該低壓力下，有利于熱裂解過程中的揮發分或其它氣態物快速從其中揮發出來，提高了生物質炭的比表面積。

技術領域

本發明屬于生物炭熱解技術領域，具體涉及一種利用農作物秸稈制備生物質炭的方法。

背景技術

農作物秸稈是成熟農作物莖葉(穗)部分的總稱。其通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、棉花和甘蔗等農作物在收獲籽實后的剩余部分，其富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質等。

目前，農作物秸稈的處理方法常見有如下幾種：第一種、將農作物秸稈粉碎，埋入農田中，進行秸稈還田，但是該方法處理秸稈的速度較緩慢，且容易引發病蟲害等問題；第二種、將農作物秸稈打包，投入火力發電鍋爐，進行生物質發電，此方法對秸稈的利用率較低；第三種、將農作物秸稈熱裂解為生物質炭、生物質油或生物質氣，從而高效利用農作物秸稈。

上述三種處理方法中，農作物秸稈熱裂解是目前研究熱度較高的農作物秸稈處理方式，諸如中國專利文獻CN101993701A公開了一種基于廢棄農作物秸稈制備生物質炭的方法，其先將農作物秸稈切割成秸稈顆粒，洗滌，干燥；再將經上述處理的秸稈顆粒裝入炭化爐的石英管中，通入惰性氣體；接著在惰性氣體流量為100mL/min的環境下，以25℃/min的加熱速率從室溫加熱至350-550℃，維持1-3min，隨后停止加熱，冷卻至室溫，得到固體；最后，對上述固體依次進行洗滌和干燥，即得生物質炭，從而處理了廢棄農作物秸稈。

上述技術中，秸稈顆粒由農作物秸稈直接切割得到，較為蓬松，極易在其內夾雜空氣，造成后續高溫熱裂解過程中的溫度不易控制，易出現溫度陡升，導致熱解過度，降低了生物炭中固定碳含量。為此，上述技術大幅降低了熱裂解的時間并長時間通入惰性氣體，以避免熱解過度，但與此同時，短時間的熱裂解難以有效提高生物質炭的比表面積，這也正是上述中生物質炭的比表面積低于10m²/g的原因所在。

發明內容

為此，本發明所要解決的是現有生物質炭存在比表面積和固定碳含量低的缺陷，進而提供一種比表面積和固定碳含量高的利用農作物秸稈制備生物質炭的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

本發明所提供的利用農作物秸稈制備生物質炭的方法，包括如下步驟：

對農作物秸稈依次進行粉碎和造粒，制得生物質顆粒，所述生物質顆粒的壓實密度為0.5-0.8kg/L；

在限氧下，將所述生物質顆粒于壓力為-0.1kpa-0.1kpa下進行熱裂解，制得生物質炭。

進一步地，所述生物質顆粒的壓實密度為0.6-0.7kg/L；

所述壓力為-0.05kpa-0kpa。

進一步地，所述粉碎為將所述農作物秸稈粉碎至其長度為1cm-2cm；

所述造粒為將所述粉碎后的農作物秸稈擠壓造粒形成顆粒直徑為0.5-1.0cm的生物質顆粒。

進一步地，所述農作物秸稈的含水率為8-15wt％。優選地為10wt％。

進一步地，所述熱裂解的溫度為400-500℃。

優選地，所述熱裂解的溫度為450℃、時間為1-2h。