CN113998683A - 生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法 - Google Patents

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赵国辰
周洋
陈城
雷鉴琦
杨玉双
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only

Abstract

本发明公开了一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品。该生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，通过水热碳化技术实现CO2的捕集、利用和生物质能的利用，从根本上解决能源碳排放问题，实现碳减排和清洁能源替代的增益效果。

Description

生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法
技术领域
本发明属于碳捕集及利用技术领域，具体涉及一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法。
背景技术
CO2捕集是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程，主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链捕集。以燃煤电厂为例，以低温甲醇洗、Selexol/NHD为代表的物理吸附适用于燃烧前脱碳，以乙醇胺(MEA)为代表的化学吸收法适用于燃烧后脱碳。
CO2利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程。根据工程技术手段的不同，可分为CO2地质利用、CO2化工利用和CO2生物利用等。生物质能具有可再生、低污染、分布广、可制取生物质燃料等各种灵活方式的特点，生物质清洁能源的开发与利用是实现负碳排放的有效手段。
水热碳化反应是通过高温、高压将含水的生物质或其他残渣产生两种主工产品，煤样产品(水煤焦)和水溶性产品，各种湿生物质都能被处理(如污水污泥)转化为燃料和其他工业利益物质，包括磷回收，且回收率接近100％。生物炭的产生带来了丰厚的利润，也可活化成活性炭，另回收的磷可用作有机肥料。水热法操作简单，反应条件容易控制，所合成的材料具有粒度均一，分散性好，形状和大小可控等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，通过水热碳化技术实现CO2的捕集、利用和生物质能的利用，从根本上解决能源碳排放问题，实现碳减排和清洁能源替代的增益效果。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；
步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；
步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品。
作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤2中，水热碳化反应的温度为240℃-280℃。
作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤2中，水热碳化反应的压强为2.5Mpa-10Mpa。
作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤2中，水热碳化反应催化剂采用碳酸钠。
作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤3中，水热碳化反应用的生物质原料为污水污泥、农作物秸秆、餐厨垃圾中的一种或多种。
作为本发明的一种优选的技术方案，在所述步骤3中，所述高附加值炭产品为生物炭或生物油或活性炭。
本发明的有益效果是：本发明的一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，为碳减排和生物质清洁能源替代提供了一条新的技术路线，该技术路线碳捕集与利用工艺集成一体化，能同时实现碳捕集和碳利用两个工艺。同时，本发明通过水热碳化技术将生物质和捕集下来的CO2共同碳化为高附加值的炭产品，实现CO2负碳排放并提高产品的经济效益。采用的水热碳化技术操作简单，反应条件容易控制，所合成的材料具有粒度均一，分散性好，形状和大小可控等优点。
具体实施方式
本发明的一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；
步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；
步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品；水热碳化反应的温度为240℃-280℃，水热碳化反应的压强为2.5Mpa-10Mpa，水热碳化反应催化剂采用碳酸钠，水热碳化反应用的生物质原料为污水污泥、农作物秸秆、餐厨垃圾中的一种或多种，所述高附加值炭产品为生物炭或生物油或活性炭。
实施例1
本发明的一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；
步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；
步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品；水热碳化反应的温度为240℃，水热碳化反应的压强为2.5Mpa，水热碳化反应催化剂采用碳酸钠，水热碳化反应用的生物质原料为污水污泥、农作物秸秆、餐厨垃圾中的一种或多种，所述高附加值炭产品为生物炭或生物油或活性炭。
实施例2
本发明的一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；
步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；
步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品；水热碳化反应的温度为260℃，水热碳化反应的压强为6Mpa，水热碳化反应催化剂采用碳酸钠，水热碳化反应用的生物质原料为污水污泥、农作物秸秆、餐厨垃圾中的一种或多种，所述高附加值炭产品为生物炭或生物油或活性炭。
实施例3
本发明的一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；
步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；
步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品；水热碳化反应的温度为280℃，水热碳化反应的压强为10Mpa，水热碳化反应催化剂采用碳酸钠，水热碳化反应用的生物质原料为污水污泥、农作物秸秆、餐厨垃圾中的一种或多种，所述高附加值炭产品为生物炭或生物油或活性炭。
因此，与现有技术相比，本发明的一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，为碳减排和生物质清洁能源替代提供了一条新的技术路线，该技术路线碳捕集与利用工艺集成一体化，能同时实现碳捕集和碳利用两个工艺。同时，本发明通过水热碳化技术将生物质和捕集下来的CO2共同碳化为高附加值的炭产品，实现CO2负碳排放并提高产品的经济效益。采用的水热碳化技术操作简单，反应条件容易控制，所合成的材料具有粒度均一，分散性好，形状和大小可控等优点。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，污染物进入水热碳化反应器的生物质制浆造纸区，进行生物质水热碳化制浆造纸，得到造纸废液；
步骤2，将步骤1得到的造纸废液输送至CO2捕集器中进行CO2捕集；
步骤3，将步骤2经过CO2捕集后的造纸废液输送至水热碳化反应器的生物质水热碳化区进行水热碳化反应，得到高附加值炭产品。
2.根据权利要求1的生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，其特征在于，在所述步骤2中，水热碳化反应的温度为240℃-280℃。
3.根据权利要求2所示的所述生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，其特征在于，在所述步骤2中，水热碳化反应的压强为2.5Mpa-10Mpa。
4.根据权利要求3所示的所述生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，其特征在于，在所述步骤2中，水热碳化反应催化剂采碳酸钠。
5.根据权利要求4的生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，其特征在于，在所述步骤3中，水热碳化反应用的生物质原料为污水污泥、农作物秸秆、餐厨垃圾中的一种或多种。
6.根据权利要求5的生物质水热碳化耦合碳捕集及利用方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述高附加值炭产品为生物炭或生物油或活性炭。
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