[發明專利]固相法由農作物秸稈制取可燃氣、生物油和活性炭的方法

在審

• 申請號: 202011305463.0
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112552940A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李壯豫;建方方;劉娥
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 時亞娟

一種固相法由農作物秸稈制取可燃氣、生物油和活性炭的方法，包括以下步驟：將農作物秸稈放入固相反應器中，通過固定頻率電磁波照射，使農作物秸稈中的有機大分子C?C鍵共振斷裂，形成有機小分子蒸汽與固體分離。有機小分子蒸汽可冷凝蒸汽形成生物油，不可冷凝的蒸汽為可燃氣；反應器中的固體具有較大的比表面積和孔隙率，活化后就形成活性炭。本方法具有處置成本低，產品附加值高，無二次污染的特點，真正實現了農作物秸稈處置吃干榨凈、零排放、循環利用。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物秸稈的資源化處理利用技術領域，具體的說是一種固相法從農作物秸稈中制取可燃氣、生物油和活性炭的方法。

背景技術

我國秸稈年產量近7.5億噸，秸稈的化學成分主要是纖維素、半纖維素和木質素等碳水化合物。其焚燒形成的煙霧，含有大量二氧化硫、氮氧化物、煙塵以及碳粒等顆粒物，導致PM2.5濃度大幅度上升、空氣質量下降。

大量農作物秸稈收獲后得不到合理的利用，既造成了資源浪費又導致了污染環境。目前秸稈資源化的方式主要由以下5種，即肥料化、燃料化、原料化、飼料化和基料化，但這些方式都有他們的局限性。

秸稈肥料化，是將農作物秸稈其轉化為商品肥料的一種生產方式，用于改良土壤性質、改善農產品品質和提高農產品產量。但是實際上秸稈肥料化基本無法達到預期標準，主要問題在于新的秸稈有蠟質，腐化時間長，不能滿足秸稈的發酵周期。

秸稈燃料化，是將農作物秸稈經過壓縮、成型等工序進行處理，以提高秸稈原料的密度，制成秸稈固化燃料，雖然制成的固化燃料有較高的熱值，但秸稈燃料成型過程的能耗較高，無法大規模推廣應用。

秸稈原料化，是將農作物秸稈作為木材的代替品用來造紙，但是由于秸稈的季節性、以及運輸、儲存問題等無法滿足工業需求等問題，造成其使用率較低，而且秸稈造紙要用到很多化工原料，容易造成二次污染。

秸稈飼料化，是將秸稈用于畜禽飼料，但是農作物秸稈由于本身養分不均衡、含量偏低和不易腐熟等特點，導致飼料的營養價值很低，無法滿足養戶需求。

秸稈基料化，是指利用秸稈作為基料栽培食用菌品，但是秸稈基料化的占比還不到 2％，無法工程化處理秸稈。

因此，急需一種處置成本低、附加值高、資源化效果顯著、且易于大規模處置農作物秸稈的綠色環保新技術。

發明內容

為了解決現有技術中農作物秸稈處置難度大，成本高，附加值低，且易造成二次污染，無法實現大規模處置的技術難題，本發明提供了一種固相法由農作物秸稈制取可燃氣、生物油和活性炭的方法，用本方法處理農作物秸稈的成本低，產物附加值高，無二次污染，資源循環效果顯著，可實現較好的環境效益和經濟效益。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：固相法由農作物秸稈制取可燃氣、生物油和活性炭的方法，包括以下步驟：

步驟一、按照質量比為(30-50)：1的比例，分別取干燥、粉碎后的農作物秸稈和吸波材料置于固相反應器中，均勻混合后，制得混配料，備用；

步驟二、打開固相反應器上設置的波源發生器，采用4000～20000Hz的電磁波對固相反應器內的混配料進行電磁波處理10～30min，控制固相反應器內壓強為400～8000Pa，溫度為 150～400℃，使農作物秸稈中有機大分子的C-C鍵共振斷裂，形成有機小分子蒸汽與固體分離，并從固相反應器的蒸汽通道溢出；

步驟三、對步驟二中固相反應器蒸汽通道溢出的有機小分子蒸汽進行冷凝處理，得到液態的生物油和氣態的可燃氣；

步驟四、對步驟二的固相反應器中完成有機小分子蒸汽溢出后剩余的固體物料進行吸波材料回收，之后，對其進行活化處理，即得活性炭。

進一步的，在步驟一中，所述農作物秸稈與吸波材料的添加質量比為40：1。

進一步的，在步驟一中，所述農作物秸稈粉碎后的粒徑不大于5cm。