CN106315578A - 一种联产超级活性炭和液体产品的系统及方法 - Google Patents
一种联产超级活性炭和液体产品的系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,该系统包括生物质水热催化活化子系统、焦炭二次活化子系统和水热反应供热子系统,其通过生物质水热催化活化子系统对生物质进行催化活化,并分离得到焦炭和液体产品;通过焦炭二次活化子系统对所述焦炭进行深入活化,生成超级活性炭。本发明还公开了相应的方法。本发明的技术方案可以实现将不同含水率的生物质转化为高质量的超级活性炭和优质液体产品,同时将生物质水热催化活化反应产生的气体和气化气在气体燃烧器中燃烧,产生高温烟气为生物质水热催化活化反应提供热量,实现了物质和热量的循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及生物质联产高值产品的系统,具体涉及一种用于生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统及方法。
背景技术
生物质资源储量巨大,清洁可再生,将生物质高效地转化为高质产品是生物质能资源化利用的必然趋势。生物质水热是在一定的温度和压力下,在高压反应器中将生物质和水按一定比例混合后,反应生成气液固三态产物的过程。生物质水热无需对生物质进行干燥处理,对生物质原料适应性强,可以起到节能效果,同时可获得较高的生物质转化率。
根据其目标产物的不同,生物质水热可分为水热碳化、水热液化以及水热气化。利用水热气化制取气体燃料和高附加值化学品,具有产率高、适应性强和无污染等优点,但限于反应条件苛刻,目前仍处于试验研究阶段。水热液化产生的生物油经过一定的催化工艺,可以获得品质较高的柴油和汽油。水热碳化可以得到尺寸均一、形貌较高的炭,通过合成改质可作为高效稳定的电极和燃料电池材料。
然而,不管是以气体产物为主的生物质水热气化技术,以生物油为主的生物质水热液化技术,还是以焦炭为主的生物质水热碳化技术,目前的这些生物质水热工艺,研究目标产物大多数仅关注单一产品的产量和质量的最大化,对于另外两种副产品则利用率不高。并且,通过在水热过程中添加以HZSM-5分子筛为载体的催化剂,仅可改善液体油的品质;而利用ZnCl2、KOH等活化剂虽然可以提高水热炭的孔隙特性,但活化剂会对反应装置造成严重的腐蚀。无论从技术先进性、环境友善性还是经济性方面,目前的工艺技术都不利于实现将生物质资源高效和高值地转化为高附加值产品。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统及方法,其通过生物质水热催化活化子系统、焦炭二次活化子系统和水热反应供热子系统实现对不同含水率的生物质高效和高值地转化,联产超级活性炭和优质液体产品,同时将生物质水热催化活化反应产生的气体和气化气在气体燃烧器中燃烧,产生高温烟气为生物质水热反应提供热量,实现了物质和热量的循环利用。
为实现上述目的,本发明提供一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,该系统包括生物质水热催化活化子系统、焦炭二次活化子系统和供热子系统;
其中,所述生物质水热催化活化子系统包括具有进料口、水热产物输出管和高温烟气喷嘴的高压反应釜,生物质、水溶液以及添加剂通过该进料口输入该高压反应釜中,在该高压反应釜中发生催化活化反应,以催化生物质热分解生成焦炭及液体产品,同时可实现对焦炭的初步活化;
所述焦炭二次活化子系统包括立式活化炉,其与所述水热产物输出管连通,用于对所述焦炭在高温活化气体条件下进行深入活化处理,以生成超级活性炭;
所述供热子系统包括气体燃烧器,其一端与所述高温烟气喷嘴连通,另一端与所述焦炭二次活化子系统连通,用于将所述生物质水热催化活化子系统产生的气体和所述焦炭二次活化子系统导出的高温活化气体进行充分燃烧,所述燃烧产生的热量用于导入所述生物质水热催化活化子系统,以为其提供反应所需热量。
通过上述技术方案,采用高压反应釜和立式活化炉两个主要反应装置,通过调节反应器运行工况,可以实现将不同含水率的生物质转化为高质量的超级活性炭和液体产品,同时通过将水热反应产生的气体和气化气燃烧,产生高温烟气为生物质水热反应提供热量,释放热量后的烟气可导入生物质水热催化活化子系统内,实现了物质和热量的循环利用。
作为本发明的进一步优选,所述生物质水热催化活化子系统还包括位于高压反应釜内部的双级叶轮搅拌器和添加剂装载槽,以及位于高压反应釜一端的固液分离器和水相与非水相液体分离器,所述双级叶轮搅拌器用于搅动添加剂装载槽中的添加剂,使得其与反应釜中的二氧化碳水溶液快速反应产生金属阳离子催化剂,生物质在该催化剂作用下可发生催化活化反应,从而生成焦炭及液体产品;所述固液分离器和水相与非水相液体分离器用于对产生的焦炭及液体产品进行分离。
作为本发明的进一步优选,所述生物质水热催化活化子系统还包括低温烟气导出管、水热气体导出管、高温烟气喷嘴和高压反应釜烟道,所述高温烟气喷嘴用于向高压反应釜烟道中喷入高温烟气,为生物质催化活化反应提供热量;所述低温烟气导出管用于导出供热后的低温烟气;所述水热气体导出管用于导出催化活化反应产生的气体至所述供热子系统中。
作为本发明的进一步优选,所述焦炭二次活化子系统还包括高温活化气体喷嘴及绞龙冷却床,所述高温活化气体喷嘴用于将所述高温活化气体导入立式活化炉中,使得焦炭与高温活化气体进行深入活化反应,形成超级活性炭,所述绞龙冷却床用于对所述超级活性炭进行冷却。
作为本发明的进一步优选,所述焦炭二次活化子系统还包括生物质气化炉,与生物质气化炉相连的喷嘴,以及与所述绞龙冷却床相连的冷却水导入管,所述喷嘴用于将生物质、水蒸气和二氧化碳喷入所述生物质气化炉中以发生反应,从而产生所述的高温活化气体;所述冷却水导入管用于引入冷却水,为所述超级活性炭降温。
作为本发明的进一步优选,所述立式活化炉内壁布置有螺旋状的圆形引流板,立式活化炉中央布置有螺旋状圏形引流板,所述圆形引流板和螺旋状圏形引流板用于引导焦炭缓慢螺旋下降,以提高焦炭的分散度,从而增加焦炭与高温活化气体的接触面积,以用于对焦炭进行深入活化。
作为本发明的进一步优选,所述水热反应供热子系统还包括依次相连的高温活化气体水冷塔(27)和储气柜(8),所述高温活化气体水冷塔(27)用于对焦炭二次活化子系统导出的高温活化气体进行冷凝,以除去其中的如水蒸气等可冷凝气体;储气柜(8)用于存储如氢气、一氧化碳、甲烷等不可冷凝的气体,并与催化活化反应产生的气体混合,通过气体燃烧器(7)以进行所述的燃烧。
作为本发明的进一步优选,所述添加剂包括废铁屑、磷铁矿及锰铁矿中的一种或几种。
作为本发明的另一个方面,提供一种利用所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统催化活化联产超级活性炭和液体产品的方法,该方法包括以下步骤:
(1)不同含水率的生物质原料、水溶液、添加剂和二氧化碳进入高压反应釜内并充分混合;
(2)达到3-5Mpa压力后,高温烟气为生物质水热催化活化反应提供热量;
(3)所述生物质在高压反应釜中进行催化活化反应,生成焦炭和液体产品,并实现对水热焦炭的初步活化;
(4)对焦炭和液体产品进行分离,分离后的焦炭进入所述焦炭二次活化子系统,液体产品进入生物质水热催化活化反应子系统的水相与非水相液体分离器进行分离,得到水相产物和非水相液体产品;
(6)所述焦炭进入立式活化炉内,同时高温活化气体进入立式活化炉,对焦炭进行二次活化;
(7)活化后的活性炭经过冷却制得超级活性炭材料;
(8)所述供热子系统的储气柜中的气体经加压后送入气体燃烧器内充分燃烧,产生高温烟气,用于导入所述生物质水热催化活化子系统,以为生物质水热催化活化反应提供热量,实现能量的循环利用。
作为本发明的进一步优选,所述催化反应的反应温度150-350℃。
作为本发明的进一步优选,所述催化反应的反应时间30-90min。
作为本发明的进一步优选,所述焦炭二次活化反应温度为600-900℃。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
(1)本发明的系统采用高压反应釜和立式活化炉两个主要反应装置,通过调节反应器运行工况,可以实现将不同含水率的生物质转化为高质量的超级活性炭和液体产品;
(2)本发明的系统中,高压反应釜设置有添加剂装载槽,通过向添加剂装载槽添加不同的添加剂或催化剂,实现生物质高效催化分解,同时剩余的添加剂或催化剂可始终留在高压反应釜内,且溶于水的催化剂也会经循环水溶液返回高压反应釜内,实现添加剂或催化剂反复循环利用;
(3)本发明利用生物质水热催化活化子系统内排出的水相液体溶剂对活性炭进行冷却处理,吸收活性炭热量后的溶剂再通入高压反应釜,以及通过将水热反应产生的气体和气化气燃烧,产生高温烟气为生物质水热反应提供热量,释放热量后的烟气可导入生物质水热催化活化子系统内,实现了物质和热量的循环利用。
(4)本发明的方法中高温活化气体中的水蒸气、二氧化碳、一氧化碳等含氧活化气体,促进水热焦炭进一步开孔、扩孔,形成高比表面积的活性炭材料;
(5)本发明系统中立式活化炉内布置错落有序的圆形引流板和圏形引流板,通过调节引流板的角度可有效控制水热焦炭的下移速度,使焦炭缓慢地反复折返下移,同时高温活化气体通过引流板,气体流速加快,形成强烈扰动,可与水热焦炭充分接触,强化活化反应;
附图说明
图1为本发明实施例的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统中涉及的结构示意图;
图2为本发明实施例的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统中涉及的立式活化炉的局部结构示意图及其剖面图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:1、水溶剂导入管,2、生物质进料管,3、添加剂导入管,4、低温烟气导出管,5、二氧化碳导入管,6、水热气体导出管,7、气体燃烧器,8、储气柜,9、生物质气化炉,10、生物质、水蒸气和二氧化碳喷嘴,11、立式活化炉,12、高温活化气体喷嘴,13、活性炭输入管,14、冷却水导入管,15、绞龙冷却床,16、活性炭输出管,17、活性炭导出管,18、水相溶液储罐,19、非水相液体产品储罐,20、水相与非水相液体分离器,21、固液分离器,22、水热产物输出管,23、双级叶轮搅拌器,24、添加剂装载槽,25、高压反应釜,26、高压反应釜烟道,27、气化气水冷塔,28、低温气化气导出管,29、中温气化气导出管,30、水热焦炭进料管,31、水热焦炭储料仓,32、高温烟气喷嘴,33、罗茨风机,34、圆形引流板,35、圏形引流板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统中涉及的结构示意图。如图1所示,该系统包括生物质水热催化活化子系统、焦炭二次活化子系统和水热反应供热子系统;
其中,生物质水热催化活化子系统包括具有进料口、水热产物输出管22和高温烟气喷嘴32的高压反应釜25,生物质、水溶液以及添加剂通过该进料口输入该高压反应釜中,在该高压反应釜中发生催化活化反应,以催化生物质热分解生成焦炭及液体产品,同时可实现对焦炭的初步活化;
焦炭二次活化子系统包括立式活化炉11,其与所述水热产物输出管22连通,在立式活化炉中,在所述焦炭高温活化气体条件下进行深入活化处理,以生成超级活性炭;
供热子系统包括气体燃烧器7,其一端与所述高温烟气喷嘴32连通,另一端与所述焦炭二次活化子系统连通,所述生物质水热催化活化子系统产生的气体和所述焦炭二次活化子系统导出的高温活化气体通过气体燃烧器7充分燃烧,所述燃烧产生的热量用于导入所述生物质水热催化活化子系统,以为其提供反应所需热量。
优选地,所述添加剂包括废铁屑、磷铁矿及锰铁矿中的一种或几种。
如图1,所述生物质水热催化活化子系统还包括位于高压反应釜25内部的双级叶轮搅拌器23和添加剂装载槽24,以及位于高压反应釜25一端的固液分离器21和水相与非水相液体分离器20,所述双级叶轮搅拌器23搅动添加剂装载槽24中的添加剂,使得其与反应釜25中的二氧化碳水溶液快速反应产生金属阳离子催化剂,生物质在该催化剂作用下可发生催化活化反应,从而生成焦炭及液体产品;所述固液分离器21和水相与非水相液体分离器20对产生的焦炭及液体产品进行分离,得到焦炭和液体产品。
所述生物质水热催化活化子系统还包括低温烟气导出管4、水热气体导出管6、高温烟气喷嘴32和高压反应釜烟道26,通过所述高温烟气喷嘴32向高压反应釜烟道26中喷入高温烟气,为生物质催化活化反应提供热量,并通过所述低温烟气导出管4导出供热后的低温烟气,同时通过所述水热气体导出管6用于导出催化活化反应产生的气体至所述供热子系统中。
如图1,所述焦炭二次活化子系统还包括高温气化气喷嘴12及绞龙冷却床15,通过所述高温气化气喷嘴12将所述高温活化气体导入立式活化炉11中,使得焦炭与高温活化气体进行深入活化反应,形成超级活性炭,然后再通过所述绞龙冷却床15对所述超级活性炭进行冷却。
所述焦炭二次活化子系统还包括生物质气化炉9,与生物质气化炉9相连的喷嘴10,以及与所述绞龙冷却床15相连的冷却水导入管14,通过所述喷嘴10将生物质、水蒸气和二氧化碳喷入所述生物质气化炉9中以发生反应,产生的高温活化气体为所述水热焦炭二次活化提供所需热量和高温活化气体;然后通过所述冷却水导入管14用于引入冷却水,为高温超级活性炭降温。
图2为本发明实施例的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统中涉及的立式活化炉的局部结构示意图及其剖面图。如图2所示,立式活化炉11的局部结构示意图及其剖面图。
优选地,立式活化炉11内布置错落有序的圆形引流板34和圏形引流板35,通过调节圆形引流板34和圏形引流板35的角度可有效控制水热焦炭的下移速度,使焦炭缓慢地反复折返下移,同时高温活化气体通过引流板,气体流速加快,形成强烈扰动,可与水热焦炭充分接触,强化活化反应。
立式活化炉11内的部分中温气化气经中温气化气导出管29进入生物质气化炉9再次加热后,再供回立式活化炉11内活化水热焦炭,以保证立式活化炉11内形成充足高温活化气体氛围。
生物质气化炉9产生的高温活化气体中的水蒸气、二氧化碳、一氧化碳等含氧活化气体,在立式活化炉11内与水热焦炭进行活化反应,促进水热焦炭进一步开孔、扩孔,形成高比表面积的活性炭材料。
生物质水热催化活化子系统排出的水相液体溶剂对绞龙冷却床15的活性炭进行冷却处理,吸收活性炭热量后的溶剂再通入高压反应釜内25,实现了物质和热量的循环利用。
如图1,所述水热反应供热子系统还包括依次相连的高温活化气体水冷塔27和储气柜8,所述高温活化气体水冷塔27用于对焦炭二次活化子系统导出的高温活化气体进行冷凝,以除去其中的如水蒸气等可冷凝气体;储气柜8用于存储如氢气、一氧化碳、甲烷等不可冷凝的气体,并与催化活化反应产生的气体混合,通过气体燃烧器7以进行所述的燃烧。
优选地,所述设定压力为3-5Mpa。
优选地,所述生物质水热催化反应的反应温度150-350℃。
优选地,所述生物质水热催化反应的反应时间30-90min。
优选地,所述水热焦炭活化反应温度为600-900℃。
本发明一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的方法的一个实施例,通过上述系统进行,该方法的具体步骤如下:
不同含水率的生物质原料通过生物质进料管2进入生物质水热催化活化子系统的高压反应釜25,水溶液、添加剂和二氧化碳分别从水溶剂导入管1、添加剂导入管3和二氧化碳导入管5进入高压反应釜25内,各种物质充分混合,达到设定压力后,高温烟气从高温烟气喷嘴32进入高压反应釜烟道26,为生物质水热催化反应提供热量;在装有添加剂的添加剂装载槽24内外的双级叶轮搅拌器23剧烈搅拌下,添加剂与二氧化碳水溶液中的氢离子反应,生成金属阳离子,同时金属阳子催化分解生物质,生成的液体产物,并对水热焦炭进行初步活化。充分反应后,水热反应的固液产物从水热产物输出管22排出进入固液分离器21,分离后的水热焦炭进入焦炭二次活化子系统,液体进入水相与非水相液体分离器20,得到的水相产物和液体产品分别通入水相溶液储罐18和非水相液体产品储罐19;水热反应的气体产物从水热气体导出管6排出,进入水热反应供热子系统的储气柜8中;释放热量后的低温烟气从低温烟气导出管4导出,其主要成分为二氧化碳,可通入高压反应釜25内循环利用;剩余的添加剂留在添加剂装载槽24内,实现添加剂的重复利用。
生物质水热催化活化子系统导出的水热焦炭经水热焦炭储料仓31和水热焦炭进料管30进入立式活化炉11内,在布置错落有序的圆形引流板34和圏形引流板35,上缓慢地往复折返向下运动。生物质、水蒸气和二氧化碳通过生物质、水蒸气和二氧化碳喷嘴10进入生物质气化炉9发生气化反应,产生的高温活化气体经高温活化气体喷嘴12进入立式活化炉11,在圆形引流板34和圏形引流板35的作用下,气体流速加快,形成强烈扰动,可与逆向而来的水热焦炭充分接触,强化活化反应,促进水热焦炭进一步开孔、扩孔,形成高比表面积的活性炭材料;活化反应后的部分中温气化气经中温气化气导出管29进入生物质气化炉9再次加热后,再供回立式活化炉11内活化水热焦炭,以保证立式活化炉11内形成充足高温活化气体氛围,促使水热焦炭充分深入活化。活化后的活性炭经活性炭导出管17排出,从活性炭输入管13进入绞龙冷却床15,被从冷却水导入管14通入的冷却水冷却后,再从活性炭输出管16排出,制得超级活性炭材料(比表面积高于2000m2/g,比电容可达200F/g)。吸收活性炭热量后的水溶液导入高压反应釜25,实现物质和热量的循环利用。
焦炭二次活化子系统的低温气化气从低温气化气导出管28排出,进入水热反应供热子系统的气化气水冷塔27内,与逆向流动的冷却水进行热量交换,不可冷凝气体导入储气柜8中。储气柜8中的气体经罗茨风机33加压,被送入气体燃烧器7内充分燃烧,产生高温烟气,导入生物质水热催化活化子系统,为生物质水热反应提供热量,实现能量的循环利用。
本发明的技术方案中,实施例中所述添加剂包括废铁屑、磷铁矿及锰铁矿中的一种或几种,但本发明中并不限于上述实施例中的添加剂种类,具体的添加剂种类根据实际情况确定。
此外,本发明的技术方案中,实例中所述设定压力为3-5Mpa,但本发明中并不限于上述实施例中的设定压力值,具体的生物质水热反应设定压力值根据实际情况确定。
本发明的技术方案中,实施例中所述生物质水热催化反应的反应温度150-350℃,但本发明中并不限于上述实施例中的生物质水热催化反应的反应温度,具体的生物质水热催化反应的反应温度根据实际情况确定。
本发明的技术方案中,实施例中所述生物质水热催化反应的反应时间为30-90min,但本发明中并不限于上述实施例中的生物质水热催化反应的反应时间,具体的生物质水热催化反应的反应时间根据实际情况确定。
本发明的技术方案中,实施例中所述水热焦炭活化反应温度为600-900℃,但本发明中并不限于上述实施例中的水热焦炭活化反应温度,具体的水热焦炭活化反应温度根据实际情况确定。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,可实现对不同含水率的生物质高效和高值地转化,从而联产超级活性炭和液体产品,其特征在于,该系统包括生物质水热催化活化子系统、焦炭二次活化子系统和供热子系统;
其中,所述生物质水热催化活化子系统包括具有进料口、水热产物输出管(22)和高温烟气喷嘴(32)的高压反应釜(25),生物质、水溶液以及添加剂通过该进料口输入该高压反应釜中,在该高压反应釜中发生催化活化反应,以催化生物质热分解生成焦炭及液体产品,同时可实现对焦炭的初步活化;
所述焦炭二次活化子系统包括立式活化炉(11),其与所述水热产物输出管(22)连通,用于对所述焦炭在高温活化气体条件下进行深入活化处理,以生成超级活性炭;
所述供热子系统包括气体燃烧器(7),其一端与所述高温烟气喷嘴(32)连通,另一端与所述焦炭二次活化子系统连通,用于将所述生物质水热催化活化子系统产生的气体和所述焦炭二次活化子系统导出的高温活化气体进行充分燃烧,所述燃烧产生的热量用于导入所述生物质水热催化活化子系统,以为其提供反应所需热量。
2.根据权利要求1所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,其中,所述生物质水热催化活化子系统还包括位于高压反应釜(25)内部的双级叶轮搅拌器(23)和添加剂装载槽(24),以及位于高压反应釜(25)一端的固液分离器(21)和水相与非水相液体分离器(20),所述双级叶轮搅拌器(23)用于搅动添加剂装载槽(24)中的添加剂,使得其与反应釜(25)中的二氧化碳水溶液快速反应产生金属阳离子催化剂,生物质在该催化剂作用下可发生催化活化反应,从而生成焦炭及液体产品;所述固液分离器(21)和水相与非水相液体分离器(20)用于对产生的焦炭及液体产品进行分离。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,其中,所述生物质水热催化活化子系统还包括低温烟气导出管(4)、水热气体导出管(6)、高温烟气喷嘴(32)和高压反应釜烟道(26),所述高温烟气喷嘴(32)用于向高压反应釜烟道(26)中喷入高温烟气,为生物质催化活化反应提供热量;所述低温烟气导出管(4)用于导出供热后的低温烟气;所述水热气体导出管(6)用于导出催化活化反应产生的气体至所述供热子系统中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,其中,所述焦炭二次活化子系统还包括高温活化气体喷嘴(12)及绞龙冷却床(15),所述高温活化气体喷嘴(12)用于将所述高温活化气体导入立式活化炉(11)中,使得焦炭与高温活化气体进行深入活化反应,形成超级活性炭,所述绞龙冷却床(15)用于对所述超级活性炭进行冷却。
5.根据权利要求4所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,其中,所述焦炭二次活化子系统还包括生物质气化炉(9),与生物质气化炉(9)相连的喷嘴(10),以及与所述绞龙冷却床(15)相连的冷却水导入管(14),所述喷嘴(10)用于将生物质、水蒸气和二氧化碳喷入所述生物质气化炉(9)中以发生反应,从而产生所述的高温活化气体;所述冷却水导入管(14)用于引入冷却水,为所述超级活性炭降温。
6.根据权利要求1或4所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,其中,所述立式活化炉(11)内壁布置有螺旋状的圆形引流板(34),立式活化炉(11)中央布置有螺旋状圏形引流板(35),所述圆形引流板(34)和螺旋状圏形引流板(35)用于引导焦炭缓慢螺旋下降,以提高焦炭的分散度,从而增加焦炭与高温活化气体的接触面积,以用于对焦炭进行深入活化。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统,其中,所述水热反应供热子系统还包括依次相连的高温活化气体水冷塔(27)和储气柜(8),所述高温活化气体水冷塔(27)用于对焦炭二次活化子系统导出的高温活化气体进行冷凝,以除去其中的可冷凝气体;储气柜(8)用于存储不可冷凝的气体,并与催化活化反应产生的气体混合,通过气体燃烧器(7)以进行所述的燃烧。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统联产超级活性炭和液体产品的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)不同含水率的生物质原料、水溶液、添加剂和二氧化碳进入高压反应釜内并充分混合;
(2)达到3-5Mpa压力后,高温烟气为生物质水热催化活化反应提供热量;
(3)所述生物质在高压反应釜中进行催化活化反应,生成焦炭和液体产品,并实现对水热焦炭的初步活化;
(4)对焦炭和液体产品进行分离,分离后的焦炭进入所述焦炭二次活化子系统,液体产品进入生物质水热催化活化反应子系统的水相与非水相液体分离器进行分离,得到水相产物和非水相液体产品;
(6)所述焦炭进入立式活化炉内,同时高温活化气体进入立式活化炉,对焦炭进行二次活化;
(7)活化后的活性炭经过冷却制得超级活性炭材料;
(8)所述供热子系统的储气柜中的气体经加压后送入气体燃烧器内充分燃烧,产生高温烟气,用于导入所述生物质水热催化活化子系统,以为生物质水热催化活化反应提供热量,实现能量的循环利用。
9.根据权利要求8所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统联产超级活性炭和液体产品的方法,其中,所述催化反应的反应温度150-350℃。
10.根据权利要求8或9所述的一种生物质水热催化活化联产超级活性炭和液体产品的系统联产超级活性炭和液体产品的方法,其中,所述二次活化反应温度为600-900℃。
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