CN101775298B - 一种提高生态炭强度和密度的方法 - Google Patents

一种提高生态炭强度和密度的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101775298B
CN101775298B CN2010101101213A CN201010110121A CN101775298B CN 101775298 B CN101775298 B CN 101775298B CN 2010101101213 A CN2010101101213 A CN 2010101101213A CN 201010110121 A CN201010110121 A CN 201010110121A CN 101775298 B CN101775298 B CN 101775298B
Authority
CN
China
Prior art keywords
density
moulding
ecological
intensity
biomass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101101213A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101775298A (zh
Inventor
吴明铂
张玉贞
蔡升
郭宁
李士斌
谢召军
郭燕生
侯宝花
李兆丰
宋长刚
查庆芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum East China
Original Assignee
China University of Petroleum East China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN2010101101213A priority Critical patent/CN101775298B/zh
Publication of CN101775298A publication Critical patent/CN101775298A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101775298B publication Critical patent/CN101775298B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

一种提高生态炭强度和密度的方法，属于新材料合成及加工工程技术的范畴，属于纳米材料、炭素材料、纤维素科学、可再生能源交叉的技术领域。本发明的特征是将易粉碎的生物质粉碎后再经高温加压成型、炭化、活化制备生态炭材料，即采用一定的温度和压力将粉碎后的生物质成型以提高最终生态炭的强度和密度。高温加压成型的工作气体是氮气或氦气等惰性气体，通过油压机的加压和加热炉的加热实现高温加压成型。本发明的效果和益处是适用于所有易粉碎的生物质，原料价格低廉，生产工艺过程简单，制备的生态炭强度和密度得到大幅度提高，形态好并具有优良的力学性能，应用领域广泛。

Description

一种提高生态炭强度和密度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高生态炭强度和密度的方法，该方法属于纳米材料、炭素材料、纤维素科学、可再生能源交叉的技术领域。主要涉及以易于粉碎的生物质为碳源，采用高温加压成型的方法，提高生态炭的强度和密度的技术方法。
背景技术
生物质是洁净的可再生资源，地球上每年生产的生物质总量约1400～1800亿吨，相当于目前全世界年总能耗的10倍。中国作为一个农业大国，生物质及其废弃物资源非常丰富。长期以来，生物质废弃物主要被用做家庭燃料、动物饲料或被埋到地里作为肥料，甚至被直接焚烧掉，热值利用率低且污染了环境。最近有关于利用秸秆等制备固体燃料和用于燃烧发电的报道，但由于其燃烧热值较低，制约了其进一步发展。因此如何实现生物质的高效和高附加值利用是一个值得研究的重大课题。
与矿物燃料相比，生物质挥发分含量高，碳含量较高(通常在45％以上)，硫、氮含量低，灰分少，燃烧时对环境污染少，是制备生态炭的优质原料之一。国内外一些科学家以之为原料已制备出活性炭、炭分子筛等生态炭，但所得生态炭强度和密度低，严重制约其大规模工业化应用。
生物质热失重实验表明，热处理过程中生物质中大量挥发份的逸出，是造成生态炭强度差和密度小的根本原因。如果在炭化前先将生物质高温加压成型，即在一定的温度范围内对粉碎后的生物质原料进行机械加压，能增大样品的密度，从而使单位体积内的界面数增多，增大了分子间架桥反应发生的可能性，促进大分子的生成，有效抑制挥发分的逸出，从而提高炭化样强度和密度，并最终达到提高生态炭强度和密度的目的。与此同时，得到的成型生态炭具有好的形态，利于提高效率和回收循环使用。
发明内容
本发明的目的就是避免上述现有技术的不足而提供了一种提高生态炭强度和密度的方法，该制备过程是以来源丰富、价格低廉、可再生且易于粉碎的生物质为碳源，炭化前采用高温加压成型工艺，具有大规模生产价格低、收率高的生态炭的潜能。其技术特点是在制备过程中按如下步骤和工艺条件进行：
(1)、生物质的粉碎、筛分及干燥，得到20目以下的原料。
(2)、将粉碎干燥后的原料进行高温加压成型。成型压力为5～20MPa，成型温度为200～350℃，成型时间为5～30min。
(3)、成型样品的炭化。炭化温度为600～900℃，炭化时间为10～120min。
(4)、炭化样活化。活化温度为700～900℃，活化时间为10～120min，活化剂水蒸气用量为0.1～0.5ml/min，即得到高强度和高密度的生态炭。
高温加压成型、炭化、活化过程中皆采用了氮气或氦气作为保护气。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详述本发明的技术特点：
实施例1：
以小于20目的玉米秸为原料(碳45.52wt％，氢6.23wt％，氮0.88wt％，氧47.37wt％)，在成型温度300℃，成型压力15MPa，成型时间10min进行加压成型，在炭化温度800℃，炭化时间30min下进行炭化，在活化温度800℃，活化剂水蒸气流量为0.25mL/min，N2流量50mL/min下进行活化，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达2.8×105Pa，而未经高温加压成型时生态炭的抗压强度几乎为零；成型生态炭密度达0.58g/cm3，远高于未经高温加压成型时的0.08g/cm3。
实施例2：
以小于20目的麦秸为原料(碳49.23wt％，氢6.87wt％，氮1.24wt％，氧42.66wt％)，在成型温度300℃，成型压力15MPa，成型时间10min进行加压成型，在炭化温度800℃，炭化时间30min下进行炭化，在活化温度800℃，活化剂水蒸气流量为0.25mL/min，N2流量50mL/min下进行活化，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达1.0×105Pa，而未经高温加压成型时生态炭的抗压强度几乎为零；成型生态炭密度达0.67g/cm3，远高于未经高温加压成型时的0.10g/cm3。
实施例3：
以小于20目的玉米芯为原料(碳46.90wt％，氢6.41wt％，氮0.91wt％，氧45.78wt％)，在成型温度300℃，成型压力15MPa，成型时间10min进行加压成型，在炭化温度800℃，炭化时间30min下进行炭化，在活化温度800℃，活化剂水蒸气流量为0.25mL/min，N2流量50mL/min下进行活化，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达2.3×105Pa，而未经高温加压成型时生态炭的抗压强度几乎为零；成型生态炭密度达0.36g/cm3，远高于未经高温加压成型时的0.07g/cm3。
实施例4：
以小于20目的玉米秸为原料(碳45.52wt％，氢6.23wt％，氮0.88wt％，氧47.37wt％)，在成型温度275℃，成型压力15MPa，成型时间10min进行加压成型，在炭化温度800℃，炭化时间30min下进行炭化，在活化温度800℃，活化剂水蒸气流量为0.25mL/min，N2流量50mL/min下进行活化，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达2.2×105Pa，而未经高温加压成型时生态炭的抗压强度几乎为零；成型生态炭密度达0.51g/cm3，远高于未经高温加压成型时的0.08g/cm3。
实施例5：
以小于20目的麦秸为原料(碳49.23wt％，氢6.87wt％，氮1.24wt％，氧42.66wt％)，在成型温度275℃，成型压力15MPa，成型时间10min进行加压成型，在炭化温度800℃，炭化时间30min下进行炭化，在活化温度800℃，活化剂水蒸气流量为0.25mL/min，N2流量50mL/min下进行活化，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达0.9×105Pa，而未经高温加压成型时生态炭的抗压强度几乎为零；成型生态炭密度达0.38g/cm3，远高于未经高温加压成型时的0.10g/cm3。
实施例6：
以小于20目的玉米芯为原料(碳46.90wt％，氢6.41wt％，氮0.91wt％，氧45.78wt％)，在成型温度275℃，成型压力15MPa，成型时间10min进行加压成型，在炭化温度800℃，炭化时间30min下进行炭化，在活化温度800℃，活化剂水蒸气流量为0.25mL/min，N2流量50mL/min下进行活化，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达1.8×105Pa，而未经高温加压成型时生态炭的抗压强度几乎为零；成型生态炭密度达0.27g/cm3，远高于未经高温加压成型时的0.07g/cm3。

Claims (1)

1.一种提高生态炭强度和密度的方法，该方法以易于粉碎的生物质为碳源，炭化前采用高温加压成型达到提高生态炭强度和密度的目的，其特征在于制备过程按如下步骤进行：
(1)、粉碎、筛分及干燥玉米秸，得到小于20目的玉米秸原料，该原料的成分为：碳45.52wt％，氢6.23wt％，氮0.88wt％，氧47.37wt％；
(2)、将粉碎干燥后的玉米秸原料进行高温加压成型，成型压力为15MPa，成型温度为300℃，成型时间为10min；
(3)、成型样品的炭化，炭化温度为800℃，炭化时间为30min；
(4)、炭化样活化，活化温度为800℃，活化剂水蒸气用量为0.25mL/min，当活化收率为50％时，成型生态炭的抗压强度达2.8×105Pa，成型生态炭密度达0.58g/cm3；
在高温加压成型、炭化、活化过程中皆采用了氮气或氦气作为保护气，当采用氮气作为保护气时，活化过程中氮气流量为50mL/min。
CN2010101101213A 2010-02-20 2010-02-20 一种提高生态炭强度和密度的方法 Expired - Fee Related CN101775298B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101101213A CN101775298B (zh) 2010-02-20 2010-02-20 一种提高生态炭强度和密度的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101101213A CN101775298B (zh) 2010-02-20 2010-02-20 一种提高生态炭强度和密度的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101775298A CN101775298A (zh) 2010-07-14
CN101775298B true CN101775298B (zh) 2012-09-26

Family

ID=42511886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101101213A Expired - Fee Related CN101775298B (zh) 2010-02-20 2010-02-20 一种提高生态炭强度和密度的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101775298B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102050441B (zh) * 2011-01-14 2012-11-21 浙江民心生态科技有限公司 生物质炭制品的生产方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104312601A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 上海理工大学 一种高强度生物质炭质燃料的制备方法
CN107236557A (zh) * 2016-03-29 2017-10-10 北京三聚环保新材料股份有限公司 一种生物质成型料的提质工艺
CN107236558A (zh) * 2016-03-29 2017-10-10 北京三聚环保新材料股份有限公司 一种生物质的处理工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1362470A (zh) * 2001-12-31 2002-08-07 安康 玉米芯机制成型炭制造方法及玉米芯机制成型炭

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1362470A (zh) * 2001-12-31 2002-08-07 安康 玉米芯机制成型炭制造方法及玉米芯机制成型炭

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭宁等."玉米芯制备多孔炭及其孔结构的表征".《炭素》.2006,(第2期),3-8.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102050441B (zh) * 2011-01-14 2012-11-21 浙江民心生态科技有限公司 生物质炭制品的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101775298A (zh) 2010-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Effect of biomass type and pyrolysis temperature on nitrogen in biochar, and the comparison with hydrochar
Martín-Lara et al. Torrefaction of olive tree pruning: Effect of operating conditions on solid product properties
Shao et al. Hydrochar derived from green waste by microwave hydrothermal carbonization
JP3837490B2 (ja) バイオマス半炭化圧密燃料前駆体およびバイオマス半炭化圧密燃料の製造方法
CN103627418A (zh) 一种利用秸秆制备生物炭的方法
CN104560216A (zh) 生物质成型燃料的制备系统及方法
Wu et al. Products distribution and kinetic analysis on gaseous products during fast pyrolysis of two kinds of biomass pellet
CN101775298B (zh) 一种提高生态炭强度和密度的方法
CN104845696A (zh) 利用桑枝发酵废弃物制备生物质颗粒燃料的方法
CN107364860A (zh) 一种低温高效碳化制备秸秆生物炭的方法
Guo et al. Co-pyrolysis characteristics of forestry and agricultural residues and waste plastics: thermal decomposition and products distribution
Yang et al. Pyrolysis and hydrothermal carbonization of biowaste: A comparative review on the conversion pathways and potential applications of char product
CN104164268A (zh) 用于快速热裂解气化机的生物质燃料及其制备方法
CN204417440U (zh) 生物质成型燃料的制备系统
He et al. Experimental study on the key factors affecting the gasification performance between different biomass: Compare citrus peel with pine sawdust
KR101308397B1 (ko) 저온 반탄화법에 의한 고발열량 목질계 고형연료의 제조방법
CN101850958A (zh) 一种提高生物质多孔炭收率的方法
CN101774572A (zh) 一种提高生态炭收率的方法
CN102862981A (zh) 一种利用紫茎泽兰同时生产活性炭和中热值燃气的方法
CN102093923B (zh) 生物质还原剂及其制备方法
CN204529746U (zh) 一种棉杆干馏炭化系统
KR101088636B1 (ko) 축산 분뇨와 목질계 바이오 메스를 이용한 자원화 및 에너지 이용 방법
CN101708462A (zh) 一种利用黄豆秸秆制备高性能生物质环境吸附材料的方法
CN110980726A (zh) 一种生物质基活性焦及其制备方法
Hilmiyati et al. Densification of Product Torrefaction from Coconut Coir to Bio-briquette as Renewable Energy that Environmentally

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120926

Termination date: 20130220