[发明专利]一种生物炭制备方法

说明书

本发明提供一种生物炭制备方法，包括如下步骤：配料：将预先破碎的生物质投入反应釜；炭化转化：加热反应釜，待升高到一定温度和压力下，将生物质质量1～5%的含活性基团的活性剂和生物质质量1～10%的催化剂投入到反应釜，对生物质进行固溶炭化；降温：炭化转化完成后，冷却至40℃以下，得到生物炭；也可以先放入催化剂，再投入活性剂。本发明使用的原料丰富廉价，将农田生物质废弃物再利用，在生物质炭化中添加含有活性基团的活性剂，可以有效抑制副反应的进行，与催化剂配合对生物质进行固溶炭化，提高生物炭转化率，炭化工艺清洁环保。

技术领域

本发明涉及生物质燃料技术领域，具体涉及一种用于生物炭的制备方法。

背景技术

随着国民经济发展对化石燃料需求的增长，化石燃料资源的消耗正以惊人的速度加快，价格不断攀升，而且使用煤炭会产生严重的环境污染。面对化石燃料资源供需矛盾加剧，环境污染及国家节能减排的压力，开发新能源及可再生能源已成为必然趋势。生物质作为一种可再生资源，使用过程中几乎不产生污染，同时起着保护和改善生态环境的重要作用，是理想的可再生能源之一，对其大力开发利用潜力无限。

在生物质炭化过程中，生物质断键附产部分焦油和可燃气（CO、CH₄等），使用传统的烘焙技术，生物质转变成生物炭的转化率在30%-40%，转化率低不仅浪费能源，并且会造成较大的环境污染。

发明内容

本发明提供一种生物质转化为生物炭的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种生物炭制备方法，包括如下步骤：

配料：将预先破碎的生物质投入反应釜；

炭化转化：加热反应釜，待升高到一定温度和压力下，将生物质质量1～5%的含活性基团的活性剂和生物质质量1～10%的催化剂投入到反应釜，对生物质进行固溶炭化；

降温：炭化转化完成后，冷却至40℃以下，得到生物炭。

一种生物炭制备方法，包括如下步骤：

配料：将预先破碎的生物质与催化剂混合后投入反应釜，其中生物质与催化剂的质量比为90-99:10-1；

炭化转化：加热反应釜，待升高到一定温度和压力下，将生物质质量1～5%的含活性基团的活性剂投入到反应釜，对生物质进行固溶炭化；

降温：炭化炭化转化完成后，冷却至40℃以下，得到生物炭。

优选地，所述活性基团包括羧基、羟基、羰基和甲氧基中的一种或多种。

优选地，所述羧基为活性剂含量的10-25%，所述羟基为活性剂含量的4-10%，所述羰基为活性剂含量的13-25%，所述甲氧基为活性剂含量的5-15%。

优选地，所述羟基为羧酸、丙二醇甲醚醋酸酯、丙烯酸改性树脂、酸根离子或聚羧酸。

优选地，所述催化剂为钾盐、钙盐、过渡金属盐、金属氧化物或分子筛催化剂。

优选地，所述金属氧化物为Al₂O₃、MgO或SiO₂，所述分子筛催化剂为Y型、β型或ZSM-5型分子筛。

优选地，所述炭化转化步骤的过程温度为200～800℃，炭化时间在10～120min之间。

投入活性剂时，反应釜的温度范围为220℃～580℃, 压力范围为0.01MPa～10.0MPa。

进一步地，在炭化转化步骤之前还包括有干燥步骤和预炭化步骤，其中干燥步骤的过程温度为120～150℃，预炭化步骤的过程温度为150～220℃。