CN112063400A - 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法 - Google Patents

一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112063400A
CN112063400A CN202010986052.6A CN202010986052A CN112063400A CN 112063400 A CN112063400 A CN 112063400A CN 202010986052 A CN202010986052 A CN 202010986052A CN 112063400 A CN112063400 A CN 112063400A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biochar
pyrolysis
composite material
straw
carbon
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.)
Pending
Application number
CN202010986052.6A
Other languages
English (en)
Inventor
赵立欣
姚宗路
仉利
贾吉秀
霍丽丽
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.)
Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Original Assignee
Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
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 Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS filed Critical Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Priority to CN202010986052.6A priority Critical patent/CN112063400A/zh
Publication of CN112063400A publication Critical patent/CN112063400A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法，属于生物炭利用领域，以解决催化后的催化剂未被合理的利用，造成严重的污染和浪费的问题。包括秸秆热解炭化催化、生物炭活化和复合材料加工步骤，秸秆原料进入秸秆热解炭化催化装置进行热解反应，反应生成的热解气经生物炭基催化剂进行催化反应；秸秆催化热解反应完成后，生物炭基催化剂转移到生物炭基催化剂活化装置，经活化后的生物炭基催化剂进入生物炭/聚合物复合材料加工装置制备出复合材料。本发明使得生物炭基催化剂得到最大化的利用，首先生物炭基催化剂作为热解催化剂使用，其次利用催化后的生物炭进行生物炭/聚合物复合材料加工，避免了使用后的热解催化剂污染环境。

Description

一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法
技术领域
本发明属于生物炭利用领域，具体涉及一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法。
背景技术
生物炭是生物质热解的产物，具有的特殊的孔道结构、较大的比表面积和丰富的表面基团等特性而成为众多学科研究的热点。热解过程中加入改性后的生物炭基催化剂可以提高生物油品质、增加热解气热值等，但经催化后的催化剂大多未被合理的利用，甚至被随意丢弃，造成严重的污染和浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种秸秆热解炭化催化制取炭基复合材料一体化方法，以解决催化后的催化剂未被合理的利用，造成严重的污染和浪费的问题。
本发明技术方案如下：一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法，包括秸秆热解炭化催化、生物炭活化和复合材料加工步骤：
A、秸秆热解炭化催化：
秸秆原料进入秸秆热解炭化催化装置进行热解反应，反应生成的热解气经生物炭基催化剂进行催化反应，经催化后的生物质热解气冷凝，生物油收集在集油罐中，不可冷凝气体进入集气罐保存；
B、生物炭活化：
秸秆催化热解反应完成后，生物炭基催化剂转移到生物炭基催化剂活化装置，
通入CO2或水蒸气进行活化，
C、复合材料加工：
经活化后的生物炭基催化剂进入生物炭/聚合物复合材料加工装置（4）中，复合材料加工装置结构为双螺杆挤塑形式，将生物炭、聚合物以及润滑剂加入到挤出机的料筒中，加热使其生成塑化的同时，被螺杆推送向前挤出，制备出所需截面积的复合材料。
进一步的，生物质催化热解的温度在600-800℃范围内。
进一步的，生物炭活化的温度为800-900℃。
经催化后的生物炭存在一定程度的积炭堵塞孔道的情况，经活化后的生物炭基材料在很大程度上可以恢复其孔道结构和比表面积，活化方式为物理法，将温度升高到800-900℃，在此过程中通入CO2或水蒸气进行活化，这主要是因为生物炭/聚合物复合材料优异的力学性能主要归功于生物炭的多孔结构和较大的表面积，因此活化后的生物炭使得生物炭/聚合物复合材料性能更佳。
生物炭因其特有的理化特性可以替代木质纤维素，与聚合物结合能够制备具有耐腐蚀、耐酸碱特点的生物炭/聚合物复合材料。
本发明特点如下：
（1）本发明使得生物炭基催化剂得到最大化的利用，首先生物炭基催化剂作为热解催化剂使用，其次利用催化后的生物炭进行生物炭/聚合物复合材料加工，避免了使用后的热解催化剂污染环境，提高了生物炭基催化剂的利用效率。
（2）生物炭基催化剂被析出，可以实现秸秆催化热解和生物炭/聚合物复合材料加工的连续性，提高了工作效率。
（3）生物炭活化使得催化热解后的生物炭恢复较好的孔道结构和较大的比表面积，有利于获得较好力学性能的生物炭/聚合物复合材料。
附图说明
图1 为一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明做进一步的描述。
实施方式中所使用生物炭基催化剂采用现有产品，根据试验目标的不同进行选择，可以选择不同金属负载的生物炭基催化剂、化学法或者物理法活化的生物炭基催化剂。
秸秆热解炭化催化装置、生物炭基催化剂活化装置、生物炭/聚合物复合材料加工装置为现有产品。
实施例1
A、秸秆原料进入秸秆热解炭化催化装置1进行热解反应，反应生成的热解气经生物炭基催化剂进行催化反应，经催化后的生物质热解气进入集油罐冷凝，生物油收集在集油罐中，不可冷凝气体通过管道进入集气罐中保存。
B、秸秆催化热解反应完成后，生物炭基催化剂被催化剂真空输送机装置2转移到生物炭基催化剂活化装置3中，其中，催化剂真空输送机装置是气力输送的一种，通过真空泵产生真空输送生物炭基催化剂；生物质催化热解温度一般在700℃范围内，催化热解完成后的生物炭基催化剂温度较高，通过催化剂真空输送机装置2析出到生物炭基催化剂活化装置3中，生物炭活化的温度为850℃。
活化利用了生物炭基催化剂的余温，减少了能源的消耗，活化后的生物炭基催化剂温度较高不需要进行额外加热，利用自身热量满足于炭基复合材料的加工，进一步节省了能源的消耗。
经活化后的生物炭基催化剂进入生物炭/聚合物复合材料加工装置4中，生物炭/聚合物复合材料加工装置采用物理成型法，结构为双螺杆挤塑形式，将生物炭、聚合物以及润滑剂等加入到挤出机的料筒中，根据产品需要，通过生物炭出料量配以合适量的聚合物，材料在料筒和螺杆之间作用，加热使其生成塑化的同时，被螺杆推送向前挤出，调节机头的尺寸可制备出所需截面积的复合材料。
实施例2
与实施例1不同之处在于，生物质催化热解的温度在800℃范围内。生物炭活化的温度为900℃。
实施例3
与实施例1不同之处在于，生物质催化热解的温度在600℃范围内。生物炭活化的温度为800℃。

Claims (3)

1.一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法，其特征在于：包括秸秆热解炭化催化、生物炭活化和复合材料加工步骤：
A、秸秆热解炭化催化：
秸秆原料进入秸秆热解炭化催化装置进行热解反应，反应生成的热解气经生物炭基催化剂进行催化反应，经催化后的生物质热解气冷凝，生物油收集在集油罐中，不可冷凝气体进入集气罐保存；
B、生物炭活化：
秸秆催化热解反应完成后，生物炭基催化剂转移到生物炭基催化剂活化装置，
通入CO2或水蒸气进行活化，
C、复合材料加工：
经活化后的生物炭基催化剂进入生物炭/聚合物复合材料加工装置中，复合材料加工装置结构为双螺杆挤塑形式，将生物炭、聚合物以及润滑剂加入到挤出机的料筒中，加热使其生成塑化的同时，被螺杆推送向前挤出，制备出所需截面积的复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法，其特征在于：生物质催化热解的温度在600-800℃范围内。
3.根据权利要求2所述的一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法，其特征在于：生物炭活化的温度为800-900℃。
CN202010986052.6A 2020-09-18 2020-09-18 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法 Pending CN112063400A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010986052.6A CN112063400A (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010986052.6A CN112063400A (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112063400A true CN112063400A (zh) 2020-12-11

Family

ID=73680737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010986052.6A Pending CN112063400A (zh) 2020-09-18 2020-09-18 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112063400A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120057936A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Cook Robin J Methods and Composition for Improving Soil Quality
CN107735483A (zh) * 2015-04-22 2018-02-23 西北大学 由废碳源产生碳质原材料
CN107744832A (zh) * 2017-09-30 2018-03-02 华中科技大学 一种高分子材料改性的污泥生物炭催化剂、其制备及应用
CN109897363A (zh) * 2019-03-14 2019-06-18 江苏爱索新材料科技有限公司 用于管材的生物质基聚氨酯材料，聚氨酯软管及其制备方法
CN111218291A (zh) * 2020-03-09 2020-06-02 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种热解炭化催化一体化方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120057936A1 (en) * 2010-09-08 2012-03-08 Cook Robin J Methods and Composition for Improving Soil Quality
CN107735483A (zh) * 2015-04-22 2018-02-23 西北大学 由废碳源产生碳质原材料
CN107744832A (zh) * 2017-09-30 2018-03-02 华中科技大学 一种高分子材料改性的污泥生物炭催化剂、其制备及应用
CN109897363A (zh) * 2019-03-14 2019-06-18 江苏爱索新材料科技有限公司 用于管材的生物质基聚氨酯材料，聚氨酯软管及其制备方法
CN111218291A (zh) * 2020-03-09 2020-06-02 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种热解炭化催化一体化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘希涛: "《活化过硫酸盐在环境污染控制中的应用》", 30 April 2018 *
庞君武: "秸秆炭/SBR/UHMWPE复合材料的制备与性能研究", 《塑料工业》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104479717A (zh) 一种采用废聚烯烃塑料与生物质共催化提高生物油品质的方法
CN108865195B (zh) 一种生物质制备高强度炭材料的方法
US10807873B2 (en) Method for making multiporous carbon materials by using bio-oils
CN107235489A (zh) 一种高比表面积蜂窝状活性炭的制备方法
WO2008006384A2 (en) Method and apparatus for production of bio-ethanol and other fermentation products
CN112029524B (zh) 一种废旧有机高分子材料低温工业连续化催化裂解方法及装备
CN108129270B (zh) 一种掺氮炭催化热解生物质制备酚类物质的方法
JP6626683B2 (ja) バイオマスと廃プラスチック混合物の処理方法
CN1871327A (zh) 废塑料的再利用方法和成型方法
CN1962818B (zh) 快速热裂解技术制取生物质油的方法
CN113120898A (zh) 氮掺杂成型生物炭及其制备方法和用途
CN111303927A (zh) 一种废旧有机高分子材料低温工业连续化催化裂解装备
CN112063400A (zh) 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化方法
CN107245435B (zh) 一种难生化有机固废热解-生化耦合产甲烷的装置与方法
US12116283B2 (en) Carbon composite, and preparation method and use thereof
CN114620725A (zh) 一种农业加工剩余物绿色制备成型活性炭的方法
KR101917778B1 (ko) 솔잎 바이오차 촉매, 몬모릴로나이트-솔잎 바이오차 촉매 및 이를 이용한 리그닌 유래 원유의 개질방법
CN213085904U (zh) 一种秸秆炭基催化热解制取炭基复合材料一体化装置
CN1219021C (zh) 回收低分子量酚、糠醛、糠醇和/或纤维素或富含纤维素残余物的方法
CN1800307A (zh) 汽爆秸秆发酵剩余物热解制备液体燃料的方法及装置
CN109161388B (zh) 一种连续热解生物质炭气油多联产系统
CN213172203U (zh) 一种废旧有机高分子材料低温工业连续化催化裂解装备
CN110817840B (zh) 一种聚烯烃的碳化方法
CN101880539A (zh) 一种生物质连续热解装置
CN211497500U (zh) 一种废旧橡胶连续热解与出料系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201211

RJ01 Rejection of invention patent application after publication