CN1038142C - 废弃植物制取可燃气、炭和焦油的方法 - Google Patents

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Abstract

一种以废弃植物干馏制取可燃气、碳、焦油及醋液的方法。原料包括树的枝叶，作物的秸杆，种子和果实的皮、壳、芯、核，各种草以及糖渣、水解制糠醛渣等。工艺为原料切割、干燥、粉碎、干燥、成型、干馏，产生的气体冷却得干馏液、再分离得醋液和焦油，不凝气用原料干燥得木气，剩余物用惰性气降温得木炭。本发明对原料的利用率很高，且无任何三废排放。

Description

废弃植物制取可燃气、炭和焦油的方法
本发明涉及可燃物的能源开发，特别是用废弃植物制取燃料及化工原料的综合利用技术，也涉及环境保护方法。
由木材进行干馏制木炭的技术成熟而古老，由于木材的价格始终在上涨以及其对树木的利用率很低的原因，这一生产几乎停止。近年来利用木屑成型制炭的技术开发成功，市场上有这种棒炭出售，木材的利用率有了提高。但是这种提高还是很在限的，得到棒炭的重量仅为木屑量的1/4，3/4的木屑变成烟气排到大气中污染环境，另外木屑资源也是有限的。
本发明的目的是提供一种方法，利用废弃植物——不论是木本还是草本的枝、叶、秆、皮等——进行加工以制取可燃木气、焦炭和焦油的方法，充分利用植物提供能源和化工原料而不污染环境。
本发明是利用几乎所有植物为原料，特别是那些以往不能被利用的树木的枝、叶，作物的秸、秆、种子、果实的皮、芯、壳、核，各种荒、蒿草、种植草、以及木屑、甚至水解制糠醛的废渣等，经粉碎、加料成型、干馏获得高质量的燃料——木气、焦炭——和化工原料——醋液和焦油，其工艺如附图所示。用饲料切割机将原料切成1～4mm颗粒，干燥后用谷物粉碎机进行粉碎重0.5～3mm粒度，再次干燥到含水量在10％以下，加入粘合剂后用成型机使其成型。粘合剂是用本发明干馏后所得干馏液分离出来的焦油构成。成型后的原料装入干馏炉进行升温干馏，干馏炉是由钢和耐火材料制成全封闭式外热式炉，炉体不同部位有木气、干馏液的出口，加热可采用电热或木气加热方式，干馏条件为：加热升温时间为2～12h，干馏温度不低于500℃。干馏出来的气(汽)用本发明从干馏液中分离出来的醋液喷淋洗涤使醋液和焦油冷凝下来予以回收，同时也冷却气体。喷淋是用醋液循环喷淋，以提高醋液的浓度，醋液和焦油可以用分层方法予以分离。醋液中主要含有甲酸、乙酸、丙酮和苯等有机化合物，可以进一步分离而获重要化工原料；焦油可作为本发明原料成型的粘合剂，亦可出售。经洗涤后不凝的气体通过已经粉碎的原料再次干燥和脱去带出的焦油，即可成为民用燃料木气输送给用户。这一工序不仅进一步提高木气质量，又为原料成型提供了部分粘合剂。本发明采取干洗降温，在100℃以下出炭，这种木炭不仅可作燃料外，还可经水蒸汽活化制成质量很好的活性炭。干洗是用氮、二氧化碳、氦等惰性气通入干馏完毕的干馏炉内使其降温。不同植物干馏产生的木气、醋液、焦油和炭比例不同，本发明对15种废弃植物进行干馏，平均每千公斤原料产木气为306kg(255m)，醋液234kg，焦油100kg和焦炭260kg，无任何废物排放，不污染环境。干馏产生的木气中除含有16～29％的CO2外，其余都是可燃的CO、C1～C4的烃和氢，热值在4000～5000KCal/m，比目前城市煤气热值(约为3500KCal/m)还高。本发明可制成户用造气装置，也可以制成集营造气装置，在每户或在居民区使用，以解决居民生活能源需用，可大大节省燃料并能获得可观的经济利益。
能源是人类面临的三大问题之一，煤与石油资源正在不可逆地减少，据资料报导每年全世界通过植物光合作用而固定的炭约为1390亿吨，超过每年开采石油和煤的总和四倍。本发明的最重要的特点就是可利用废弃植物这一可再生资源开发日常生活不可缺少的能源，特别是在广大农村和边远地区，这种资源是极为丰富的；对废弃植物的利用率之高是现有技术无法比拟的，其主要原因是综合利用好，不仅获得燃料木气、焦炭、活性炭，还可获得醋液和焦油，创造可观的经济效益。本发明另一特点是工艺合理，采用自产焦油成型，醋液洗涤干馏所得气(汽)体、粉碎原料干燥木气等方法是对现有技术的重大改进。本发明在制取能源及综合利用中无任何三废排放，充分保护环境。
                    实例
本发明用槐树枝叶、蒿草、稻草、玉米秸、玉米芯、椰子壳、木屑七种原料按上述工艺进行干馏，七种实例得到产物如表1如示，                表1例  投料量   原料品种   产气量    产值油量    产醋液量    产焦炭量
   g                g   l         g           g          g1    1000    槐树枝叶  283  236      127         339        2512    1000    蒿    草  371  309      111         247        2713    1000    稻    草  325  270       86         320        2694    1000    玉 米 秸  326  272       81         310        2935    1000    玉 米 芯  335  279      175         296        2506    1000    椰 子 壳  296  247      105         313        2867    1000    木    屑  270  225      114         387        229
                        表3木炭名称   活化温度   活化时间   过热水蒸汽温度   H2O/原料  产率   碘吸附值
          ℃        min            ℃                     ％      mg/g椰子壳       750         30            350          1、6     53.6     956.3椰子壳       750         60            350          2、1     29.3     1075.7木屑         750         60            350          2、1     47.4     876.4稻草         750         60            350          2、1     52.2     919.5GH-16        光华木材厂优质活性炭                                     1200.0GH-97        光华木材三商品活性炭                                     984.0美国CalonF                             F100                           850.0～900.0
水处理活性炭                       F400                           ＜1000GB-77010-87                            净化水用活性炭                 ＞800.0
                                   净化空气用活性炭               ＞700.0
对七种植物制成木气所含组分如表2所示：
                表2例  原料品种    CO2   CO    CH4   C2H6 C2H4  C3烃  C4以上烃   H21  槐树枝叶     29.5   20.9   23.0   9.3     3.7     2.1        ＜1      2～42  蒿    草     25.7   14.0   19.7   1.7     1.0     0.8        ＜1      2～43  稻    草     20.7   20.0   17.2   8.5     4.3     2.5        ＜1      2～44  玉 米 秸     28.6   21.2   18.9   9.8     4.5     2.2        ＜1      2～45  玉 米 芯     18.0   14.2   21.3   4.8     5.3     2.0        ＜1      2～46  椰 子 壳     26.7   20.2   22.7   10.2    4.4     2.2        ＜1      2～47  木    屑     16.5   17.7   20.3   1.6     0.9     0.6        ＜1      2～4用椰子壳、木屑、稻草干馏制得的木炭进行活化可制得活性炭，所得结果及与有关产品、中国标准要求对比数据如表3所示：

Claims (5)

1、用植物干馏制取可燃气、炭和焦油的方法，其特征在于以废弃植物为原料，用饲料切割机切成1～4mm颗粒，干燥后用谷物粉碎机粉碎至0.5～3mm粒度，再次干燥到含水量在10％以下，用干馏后所得干馏液分离出来的焦油为粘合剂加入其中并用成型机成型；成型后的原料装入干馏炉升温干馏，加热升温时间为2～12h，干馏温度不低于500℃；干馏产生的气体经冷却得干馏液，再分离而得醋液和焦油；不凝气经干燥和脱油而得民用燃料木气；干馏剩余物经降温得木炭。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的废弃植物为树的枝叶、蒿草、稻草、玉米秸、玉米芯、椰子壳、木屑。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述干馏产生的气体冷却是用从干馏液中分离出来的醋液喷淋洗涤进行的，洗涤的醋液可以循环使用。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的不凝气的干燥和脱油是将不凝气通过已粉碎的原料进行的。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的干馏物降温是用二氧化碳、氮、氦等惰性气体通入已干馏完毕、且已停止加温的炉中。
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