CN105001987B - 一种木质类生物质的预处理方法及装置 - Google Patents
一种木质类生物质的预处理方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105001987B CN105001987B CN201510386395.8A CN201510386395A CN105001987B CN 105001987 B CN105001987 B CN 105001987B CN 201510386395 A CN201510386395 A CN 201510386395A CN 105001987 B CN105001987 B CN 105001987B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lignocellulosic biomass
- distiller
- catalyst
- biomass
- steam
- 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
Links
Abstract
一种木质类生物质的预处理方法及装置，涉及木质类生物质。预处理方法：1)将木质类生物质粉碎，得木质类生物质颗粒；2)将粉碎后的木质类生物质颗粒与催化剂混合，再置于蒸馏器中，从蒸馏器的一端通入饱和水蒸汽，处理后从蒸馏器的另一端将蒸汽导出；3)将步骤2)中从蒸馏器的另一端导出的蒸汽送入冷却盘管，在冷却盘管中冷凝，液体组分流入分离器中，待静置分层，分离出上层的植物精油；4)停止蒸汽的通入，并持续加热，使浸渍有催化剂的木质类生物质中的含水量降低至20％以下，完成木质类生物质的预处理。预处理装置，设有水蒸汽发生器、减压阀、蒸馏器、加热套、温控仪、温度传感器、冷凝管、植物精油分离器。
Description
技术领域
本发明涉及木质类生物质，尤其是涉及一种木质类生物质的预处理方法及装置。
背景技术
随着世界能源消费的不断增长和化石能源的日益枯竭，以及传统能源对自然环境污染和破坏，寻求一种新的绿色无污染且可再生的能源已成为全世界广泛关注的热点话题。生物质能源具有可再生性，清洁低碳，来源广泛，且是目前唯一可以转换成液体燃料的可再生能源。由于具备以上优势，发展生物质能源对改善能源结构，保证国家的能源供应和安全，维持国家经济的健康可持续运转，具有重大意义。
预处理是生物质气化或热解前的加工环节，会对生物质的水分、灰分和挥发分等产生影响，从而改善生物质气化或热解的过程及其产物的成分。生物质气化是生物质在一定的氧气含量和温度下，在气化炉中发生一系列的反应，将得到的气体进行净化处理并得到可燃气体的过程。生物质气化由于其设备简单，成本低廉，原料来源广泛，生产规模可大可小，受到了国内外科研人员的广泛关注。生物质气化技术虽具有很大的前景和价值，但目前气化产物中焦油含量过高(占可燃气能量的5％～10％)的问题仍未得到有效的解决。焦油降低了产品气的热值，堵塞并腐蚀设备采，对人体有毒害作用，因此焦油的存在大大降低了气化产气的品质。生物质热解是生物质在无氧环境下，使生物质通过快速加热后转化为热解气，经旋风分离出热解气中的炭粉后，将热解气通过快速冷凝形成液体燃料，称之为生物油。生物油含氧量超过35％，使得其具有不稳定、热值低等缺点。如何降低生物油中的含氧量，提高其热值一直以来都是科研人员关注的焦点。
发明内容
本发明的目的在于提供既能降低气化阶段的焦油含量或降低热解阶段的生物油含氧量，又能获得高附加值植物精油的一种木质类生物质的预处理方法。
本发明的另一目的在于提供一种木质类生物质的预处理装置。
所述木质类生物质的预处理方法，包括以下步骤：
1)将木质类生物质粉碎，得木质类生物质颗粒；
在步骤1)中，所述木质类生物质可选自樱桃木、橡木、红榉、枫树、桦木、橡胶木、松木、杉木等芳香类植物；所述木质类生物质颗粒的粒径可为0.1～30mm。
2)将粉碎后的木质类生物质颗粒与催化剂混合，再置于蒸馏器中，从蒸馏器的一端通入饱和水蒸汽，处理后从蒸馏器的另一端将蒸汽导出；
在步骤2)中，所述催化剂可采用脱焦油催化剂或脱氧催化剂；所述脱焦油催化剂可选自Ca(COOH)2、K2CO3、白云石等中的一种；所述脱氧催化剂可选自Ca(COOH)2、Na2CO3、NaCl、KCl等中的一种；所述饱和水蒸汽的温度可为100～120℃；所述处理的时间可为15～120min。
3)将步骤2)中从蒸馏器的另一端导出的蒸汽送入冷却盘管，在冷却盘管中冷凝，液体组分流入分离器中，待静置分层，分离出上层的植物精油；
4)停止蒸汽的通入，并持续加热，使浸渍有催化剂的木质类生物质中的含水量降低至20％以下，完成木质类生物质的预处理。
所述木质类生物质的预处理装置，设有水蒸汽发生器、减压阀、蒸馏器、加热套、温控仪、温度传感器、冷凝管、植物精油分离器；
所述水蒸汽发生器的热蒸汽出口经减压阀接蒸馏器的热蒸汽进口，蒸馏器的水蒸汽出口经阀门接冷凝管，冷凝管的冷凝后流体引流至植物精油分离器，蒸馏器的外周设加热套，温控仪的温控信号接加热套，温控仪的温度信号输入端接温度传感器，温度传感器设于蒸馏器内。
在水蒸汽发生器上可设有安全阀，在蒸馏器上可设有压力表。
通过本发明的预处理技术，在提取木质类生物质中的有效挥发分(精油)的同时，将脱焦或者脱氧催化剂浸渍到生物质中，并作为生物质气化技术或热解技术的原料，达到降低生物质气化产物气化气中的焦油或降低生物质热解产物生物油中的含氧量的目的，是本发明独创之处，该方法能在较大地提升了生物质气化燃气的品质或生物质热解产物生物油品质的同时，获取高附加值的精油，是一种对生物质能源高效利用的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明中，脱焦催化剂或脱氧催化剂能浸渍在生物质颗粒内，使得在气化过程中催化剂能更好地发挥除焦油的作用，提高产气的品质；使得在热解过程中催化剂能更好地发挥脱氧的作用，提高生物油品质。
(2)在预处理过程中，浸渍催化剂的同时，将植物精油提取出来，获得高附加值的产物，大大提高了生物质利用的经济效益。
(3)该方法简单易行，对设备的要求较低，且成本低廉，效果明显，经济收益高。
附图说明
图1为本发明所述木质类生物质的预处理装置实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
参见图1，所述木质类生物质的预处理装置实施例，设有水蒸汽发生器1、减压阀3、蒸馏器4、加热套5、温控仪6、温度传感器7、冷凝管9、植物精油分离器10。所述水蒸汽发生器1的热蒸汽出口经减压阀3接蒸馏器4的热蒸汽进口，蒸馏器4的水蒸汽出口经阀门接冷凝管9，冷凝管9的冷凝后流体引流至植物精油分离器10，蒸馏器4的外周设加热套5，温控仪6的温控信号接加热套5，温控仪6的温度信号输入端接温度传感器7，温度传感器7设于蒸馏器4内。在水蒸汽发生器1上设有安全阀2，在蒸馏器4上设有压力表8。
所述木质类生物质的预处理方法的工艺流程如下：水蒸汽发生器1的上端配有安全阀2，水蒸汽发生器1经减压阀3与蒸馏器4相连，蒸馏器4被加热套5包裹，用于维持蒸馏器4内需要的温度，温控仪6根据温度传感器7反馈的温度控制加热套5的温度，蒸馏器4经过压力表8与冷凝管9相连，冷凝管9的下端为植物精油分离器10。
取粉碎后的松木或杉木等某种芳香植物的木屑，筛选所得颗粒的直径在0.1～20mm之间。将该生物质与脱焦或脱氧催化剂机械混合至均匀。将混合后的生物质置于蒸馏器中，打开水蒸汽发生器，使热的蒸汽从蒸馏器的一端通入，水蒸汽温度为100～120℃，把与生物质接触后的水蒸汽从蒸馏器的另一端引出，使水蒸汽在冷凝器中冷凝，将冷凝后的液体引流至分离器，并分离出植物精油。持续通入水蒸汽15～120min，关闭水蒸汽发生器，同时持续加热一段时间，直至生物质含水量降低至20％以下，冷却后取出管内经过处理的生物质，以作后续生物质气化或热解的原料使用。
实施例1
取粉碎后的松木木屑，筛选得到粒径在0.3～20mm的松木颗粒，取松木颗粒40g，加入除焦油或脱氧催化剂甲酸钙2g，将生物质与催化剂机械混合10min，待混合均匀后加入到蒸馏器中。打开水蒸汽发生器，使热的蒸汽从蒸馏器一端通入，并使其温度稳定在100℃。将如生物质接触后的水蒸汽从蒸馏器另一端引出，使其在冷凝器中冷凝，将冷凝后的液体引流至分离器，使得冷凝的液体中油相和水相分离。持续通入水蒸汽15min，关闭水蒸汽发生器，待其自然冷却后取出生物质，预处理已完成，同时得到分离出来的精油0.27g。
实施例2
取粉碎后的松木木屑，筛选得到粒径在1～2mm的松木颗粒，取该松木颗粒50g，加入除焦油或脱氧催化剂甲酸钙2.5g，将生物质与催化剂机械混合10min，待混合均匀后加入到蒸馏器中。打开水蒸汽发生器，使热的蒸汽从蒸馏器一端通入，并使其温度稳定在110℃。将如生物质接触后的水蒸汽从蒸馏器另一端引出，使其在冷凝器中冷凝，将冷凝后的液体引流至分离器，使得冷凝的液体中油相和水相分离。持续通入水蒸汽120min，关闭水蒸汽发生器，待其自然冷却后取出生物质，预处理已完成，同时得到分离出来的精油0.5g。
实施例3
取粉碎后的松木木屑，筛选得到粒径在2～3mm的松木颗粒，取干燥后的松木颗粒60g，加入除焦油或脱氧催化剂甲酸钙3g，将生物质与催化剂机械混合10min，待混合均匀后加入到蒸馏器中。打开水蒸汽发生器，使热的蒸汽从蒸馏器一端通入，并使其温度稳定在120℃。将如生物质接触后的水蒸汽从蒸馏器另一端引出，使其在冷凝器中冷凝，将冷凝后的液体引流至分离器，使得冷凝的液体中油相和水相分离。持续通入水蒸汽90min，关闭水蒸汽发生器，待其自然冷却后取出生物质，预处理已完成，同时得到分离出来的精油0.58g。
本发明旨在对生物质气化、热解的原料进行预处理，即在预处理过程中添加催化剂，同时提取生物质中的精油。本发明中，先对生物质进行粉碎，筛选出一定粒径的颗粒，并与催化剂机械混合，置于蒸馏器中并通入过热水蒸汽，使得催化剂更加均匀充分地附着在生物质上，同时将蒸馏器中排出的蒸汽冷凝，静置分层后可获得被水蒸汽带出的植物精油。经该方法预处理后，在木质类生物质中浸渍了一定数量的催化剂，当该木质类生物质用于气化过程时，可浸渍相应的脱焦催化剂，用于降低生成的生物质气化气中的焦油含量；当该木质类生物质用于热解过程中，可浸渍相应的脱氧催化剂，用于降低生物油中产物中的氧含量，提高生物油品质。在预处理的过程中，还可获得高附加值的植物精油，处理过程简单，成本低廉。
Claims (5)
1.一种木质类生物质的预处理方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将木质类生物质粉碎，得木质类生物质颗粒；
2）将粉碎后的木质类生物质颗粒与催化剂混合，再置于蒸馏器中，从蒸馏器的一端通入饱和水蒸汽，处理后从蒸馏器的另一端将蒸汽导出；所述催化剂采用脱焦油催化剂或脱氧催化剂；所述脱焦油催化剂选自Ca(COOH)2、K2CO3、白云石中的一种；所述脱氧催化剂选自Ca(COOH)2、Na2CO3、NaCl、KCl的一种；
3）将步骤2）中从蒸馏器的另一端导出的蒸汽送入冷却盘管，在冷却盘管中冷凝，液体组分流入分离器中，待静置分层，分离出上层的植物精油；
4）停止蒸汽的通入，并持续加热，使浸渍有催化剂的木质类生物质中的含水量降低至20%以下，完成木质类生物质的预处理。
2.如权利要求1所述一种木质类生物质的预处理方法，其特征在于在步骤1）中，所述木质类生物质选自樱桃木、橡木、红榉、枫树、桦木、橡胶木、松木、杉木。
3.如权利要求1所述一种木质类生物质的预处理方法，其特征在于在步骤1）中，所述木质类生物质颗粒的粒径为0.1～30mm。
4.如权利要求1所述一种木质类生物质的预处理方法，其特征在于在步骤2）中，所述饱和水蒸汽的温度为100～120℃。
5.如权利要求1所述一种木质类生物质的预处理方法，其特征在于在步骤2）中，所述处理的时间为15～120min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510386395.8A CN105001987B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 一种木质类生物质的预处理方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510386395.8A CN105001987B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 一种木质类生物质的预处理方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105001987A CN105001987A (zh) | 2015-10-28 |
| CN105001987B true CN105001987B (zh) | 2019-02-26 |
Family
ID=54374857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510386395.8A Expired - Fee Related CN105001987B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 一种木质类生物质的预处理方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105001987B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2869023Y (zh) * | 2005-12-29 | 2007-02-14 | 华南师范大学 | 一种植物挥发油提取器 |
| CN201347427Y (zh) * | 2008-09-28 | 2009-11-18 | 中华全国供销合作总社南京野生植物综合利用研究院 | 一种组合式天然香料精油蒸馏设备 |
| CN101851521A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-10-06 | 东北林业大学 | 一种提取精油和抗氧化剂后的迷迭香固形废弃物热化学转化利用的方法 |
| CN102199435B (zh) * | 2011-04-19 | 2013-07-24 | 安徽理工大学 | 一种生物质催化热解制取富含愈创木酚生物油的方法 |
| CN102676198B (zh) * | 2011-12-29 | 2015-03-11 | 新奥科技发展有限公司 | 一种由生物质热解制备生物油和/或热解气的方法 |
| CN103966028B (zh) * | 2014-06-04 | 2016-01-27 | 将乐县新利达生物科技有限公司 | 一种循环式杉木油生产设备以及杉木油的制作工艺 |
-
2015
- 2015-07-03 CN CN201510386395.8A patent/CN105001987B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105001987A (zh) | 2015-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Hydochar and biochar: production, physicochemical properties and techno-economic analysis | |
| Abnisa et al. | Utilization of oil palm tree residues to produce bio-oil and bio-char via pyrolysis | |
| Terry et al. | Bio-oil production from pyrolysis of oil palm biomass and the upgrading technologies: A review | |
| Giudicianni et al. | Hemicellulose, cellulose and lignin interactions on Arundo donax steam assisted pyrolysis | |
| Şensöz et al. | Pyrolysis of pine (Pinus brutia Ten.) chips: 1. Effect of pyrolysis temperature and heating rate on the product yields | |
| García et al. | Energetic and environmental assessment of thermochemical and biochemical ways for producing energy from agricultural solid residues: Coffee Cut-Stems case | |
| Tekin et al. | A review of hydrothermal biomass processing | |
| CN102161897B (zh) | 一种农作物秸秆制取木炭活性炭可燃气生物油的制作方法 | |
| JP4923733B2 (ja) | マイクロ波を用いた植物バイオマスからの油の抽出方法 | |
| CN106672963B (zh) | 一种活性炭及其制备方法 | |
| CN105419848A (zh) | 一种藻类和废弃橡胶共热解催化加氢制备生物油的方法 | |
| Wang et al. | Influence of ultrasound-assisted extraction on the pyrolysis characteristics and kinetic parameters of eucalyptus | |
| Zhang et al. | Production of platform chemical and bio-fuel from paper mill sludge via hydrothermal liquefaction | |
| Parthasarathy et al. | Effect of combined slow pyrolysis and steam gasification of sugarcane bagasse on hydrogen generation | |
| Mabrouki et al. | Simulation of the fast pyrolysis of Tunisian biomass feedstocks for bio-fuel production | |
| Sulaiman et al. | Pyrolytic product of washed and unwashed oil palm wastes by slow thermal conversion process | |
| Canché-Escamilla et al. | Characterization of bio-oil and biochar obtained by pyrolysis at high temperatures from the lignocellulosic biomass of the henequen plant | |
| CN105778951B (zh) | 一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 | |
| Zhang et al. | Study on the co-pyrolysis characteristics of sewage sludge and wood powder and kinetic analysis | |
| Zaman et al. | Pyrolysis kinetics and conversion of pomegranate peels into porous carbon | |
| Cao et al. | Energy recovery of expired pistachios from pyrolysis and CO2-assisted gasification | |
| JP2010279916A (ja) | 植物系バイオマスの多元的有効利用システム | |
| Pertiwiningrum et al. | Heating value enhancement by biogas purification using natural zeolite and rice straw-based biochar | |
| CN105001987B (zh) | 一种木质类生物质的预处理方法及装置 | |
| Periyavaram et al. | Hydrothermal carbonization of food waste: Process parameters optimization and biomethane potential evaluation of process water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190226 Termination date: 20200703 |