CN102260506B - 一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的新方法，具体步骤为：(1)首先将废弃料粉碎、干燥、挤压成型生产出生物质颗粒燃料；(2)然后干燥的废弃料在420～550℃下热解生产生物质油和固体炭；(3)固体炭再经水蒸气活化生产活性炭。本专利技术的先进性在于：(1)通过控制热解温度控制产物固、液、气三相的组成，使气相燃烧后达到热解所需的温度，调控后用于生物质干燥和热解，不用外加能源；(2)提高冷凝温度，原位升级了生物质油，热值达到～30MJ/kg；(3)在原料中加入生物质油后再加工成颗粒，提高了热值和设备生产能力，降低了能耗；(4)生物质油作为生产活性炭的能源，节约了化石能源，减少了有害气体排放，保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶树加工板材的废弃料(以下简称“废弃料”)综合利用的新方法，具体涉及一种利用废弃料生产颗粒燃料、固体炭、活性炭及综合利用的新方法。
背景技术
自20世纪70年代能源危机以来，人们对石油、煤炭、天然气的贮量和开采时限做过种种估算与推测，按目前技术水平和开采量计算，煤炭可开采120年，天然气可以开采60年，石油只可开采40年，21世纪化石燃料中有的将被开采殆尽，人类面临着能源耗尽的危机。同时由于化石燃料的大量使用，释放出大量的粉尘、CO2、SO2和NOx等有害物质，已引起了日益严重的环境污染问题，如破坏生物圈碳平衡，导致全球气温变暖，污染大气环境，酸雨和其他自然灾害频频发生，严重地威胁着人类的生存环境。
一系列能源危机以及环境污染问题促使全世界都在寻求解决问题的有效途径，因此，寻找开发新能源和可再生能源取代化石燃料成为社会普遍关注的焦点。
植物生物质是目前唯一可持续的有机碳源，生物燃料是目前唯一可持续液体燃料，是一种巨大而清洁且唯一能够用于目前行走机械需要的液体能源，所以科学工作者们一直在寻找高效液化生物质的新方法，很多生物质能液化技术也陆续被研究出来。专利CN1417290、CN2578334、CN2578336、CN2504273、CN1803982都提出了各自的生物质液化工艺及装置的优势，涉及生物质可利用化处理、尤其是利用生物质生成液体燃料的工艺及装置，整个液化过程包括生物质粉 碎体与生物气的混合、生物质粉碎体的裂解、生物油和生物气的分离及收集。为生物质液化制备生物质油提供较好的实施手段和工具。专利CN101270296一种催化生物质液化反应的方法，本方法专用于生物质液化前的催化处理，把K、Na、Ca的盐酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐中至少一种盐配制成低于各自饱和度浓度的水溶液，与生物质粉状物拌和均匀，进行液化反应。专利CN101407727一种由生物质催化液化制备生物质液化油的方法，先将生物质、固体酸和含有C1～C3一元醇的水溶液置于耐压容器中，搅拌加热，升温加压至200～280℃，制备生物质液化油。专利CN101407728本发明公开了一种利用无硫生物质液化气提炼生产无硫生物质汽(柴)油的方法，将高压无硫生物质液化气在真空状态下，经释放、混合、催化、加压、减压等过程后，在常温常压下，收集制得无硫生物质汽(柴)油等。专利CN101560416涉及以超临界甲醇为介质的生物质液化制备燃油的方法。提供一种以甲醇为反应介质，在压力容器中加热并控制压力使其达到超临界状态，使生物质在高压及中低温条件下裂解和溶解，将固体生物质分解转化为低分子量的燃油，CN101575530提供了的生物质液化油的制备方法，是将粪便置于反应釜中热解得到生物质液化油。是将气体通入高压反应釜得到的还原性气氛或惰性气氛。在碳酸盐催化下，热解的反应温度为230℃-600℃，热解的反应时间为0-80分钟，得到生物质液化油的热值平均高达34.65MJ/kg。专利CN101624530公开了一种生物质液化油及其制备方法。该制备方法是将微藻置于反应釜中，热解得到生物质液化油。专利CN101705105A公开了一种生物质液化油及其制备方法。该方法是将污泥热解，得到生物质液化油。专利CN101717655A公开了一种生物质液化油及其制备方法。该制备 方法是将餐厨垃圾热解，得到生物质液化油。利用该方法得到的生物质液化油具有产率高、热值高、含氢量高、含氧量低等特点。专利CN101172932本发明涉及一种植物秸秆液化制备生物质多元醇的方法，步骤是：将经蒸汽爆破处理后的汽爆植物秸秆料中加入多元醇和硫酸，在110℃～130℃温度下，液化反应1～2小时，得到植物秸秆液化产物-生物质多元醇；该方法通过汽爆预处理来破坏组织结构，使液化试剂容易进入，从而降低了液化条件，提高液化了效果。专利CN1566285提供了一种秸秆液化燃料的制备方法，粉碎秸秆成物料；将物料通过气密系统输送到热解流化床反应器内；反应器的炉膛内的温度应达到600℃，物料在缺氧的条件下，转化为可燃气体和炭粒；炭粒通过分离器进入残炭收集罐，可燃气体进入冷却塔冷却和压缩成可燃液体。专利CN201254463，利用稻壳气化发电灰渣直接生产水玻璃装置涉及生产水玻璃装置。
以上专利对整个生物质液化工作取得了较好的试验结果，但存在没有对生物质进行干燥得到的生物油含水量高，降低了生物油的热值；没有对固相组分综合利用，导致生物油成本过高，经济价值降低。
本发明采用先对废弃料进行干燥后热解，通过控制热解温度控制热解产物固、液、气三相的组成，经过调节所得生物质油喷淋液化热解产物的温度调控气相的组成和温度，使其燃烧后得到的惰性气体达到热解所需的温度，调控后用于生物质干燥和热解，不用外加能源。并根据不同的市场需求生产，利用废弃料生产颗粒燃料、固体炭、活性炭等产品。生物质油是生物质颗粒的优良添加剂，也是维持活化温度生产活性炭的能源，节约了化石能源，减少了有害气体排放，保护了环境。
发明内容
一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的新方法，其具体步骤如下：
(1)首先将橡胶树加工板材的废弃料粉碎至粒径小于10毫米，用螺旋送料器送入流化床干燥器，与温度为200～300℃的气体混合热交换后生物质脱水至水分小于5％，引出干燥塔经2次旋风分离后得到干燥的生物质，经螺旋送料器送入混料机，与0～5wt％的生物质油均匀混合，再送入颗粒成型机，得到生物质颗粒燃料，尾气经布袋除尘后排空。
(2)将(1)中干燥预热后的橡胶树加工板材的废弃料经螺旋送料器送入热解塔，与来自气化炉、温度为420～550℃的惰性气体混合，热交换后生物质热裂解，引出热解塔经2次旋风分离，分离固体和混合气体，得到固体炭，经挤压成型，得到颗粒生物质炭。
(3)将(2)中混合气体引入喷淋液化塔，与200～350℃生物质油喷淋热交换，使可冷凝气体迅速液化，与不可冷凝气体分离，得到热值为26～29.80MJ/kg的生物质油。
(4)将(3)中不可冷凝气体引入气化炉燃烧制备420～550℃的惰性气体，引入热解塔用于橡胶树加工板材的废弃料的热解。
(5)将(2)中得到固体炭从水蒸气活化炉的炉口加入，水蒸气从活化炉上部通入，维持系统温度在800～900℃时，活化30～120分钟，活化反应完成后，活性炭从下部卸出，而上部排出的气体送入气化炉中燃烧，用于热解。
2.如权利要求1所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的新方法，其特征在于：调节热解温度和喷淋生物质油的温度控制固、 液、气三相的比例和气相组成。
3.如权利要求1和2所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的新方法，其特征在于：调节热解温度和喷淋生物质油的温度控制气相组成和温度，引入气化炉燃烧放热得到温度为420～500℃的惰性气体用于热解，不用外加能源。
4.如权利要求1和3所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的新方法，其特征在于：部分温度为420～500℃的惰性气体用步骤(1)中的尾气调节至温度为250～300℃引入干燥器，用于橡胶树加工板材的废弃料的干燥脱水。
5.如权利要求1所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的新方法，其特征在于：所述橡胶树加工板材的废弃料是指：加工板材的边角料、锯末、刨花、枝桠材、和树根等橡胶树加工板材的废弃料。
本专利技术的先进性在于：
1.通过控制热解温度控制热解产物固、液、气三相的组成和通过控制所得生物质油喷淋液化热解产物的温度调控气相的组成和温度，使其燃烧后得到的惰性气体达到热解所需的温度，调控后用于生物质干燥和热解，不用外加能源；
(2)由于冷凝温度高，热解的小分子和水保留在气相，原位升级了生物质油，热值达到28-30MJ/kg；
(3)在生物质原料中加入生物质油再加工成为颗粒燃料，不仅提高了热值，而且具有粘合剂和润滑剂作用，提高了设备生产能力，降低了生产能耗；
(4)副产物生物质油作为维持活化温度生产活性炭的能源，节 约了化石能源，减少了有害气体排放，保护了环境。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：将废弃料粉碎至粒径小于10毫米，用螺旋送料器送入流化床干燥器，与温度为250℃的气体混合热交换后生物质脱水至水分4％，引出干燥塔经2次旋风分离后得到干燥的生物质，经螺旋送料器送入颗粒成型机，得到热值为17.54MJ/kg的颗粒燃料。
实施例2：将废弃料粉碎至粒径小于10毫米，用螺旋送料器送入流化床干燥器，与温度为300℃的气体混合热交换后生物质脱水至水分2％，引出干燥塔经2次旋风分离后得到干燥的生物质，经螺旋送料器送入颗粒成型机，得到热值为18.80MJ/kg的颗粒燃料。
实施例3：废弃料粉碎至粒径小于10毫米，用螺旋送料器送入流化床干燥器，与温度为300℃的气体混合热交换后生物质脱水至水分小于5％，引出干燥塔经2次旋风分离后得到干燥的生物质，经螺旋送料器送入混料机，与2wt％的生物质油均匀混合，再送入颗粒成型机，得到热值为19.00MJ/kg颗粒燃料。
实施例4：废弃料粉碎至粒径小于10毫米，用螺旋送料器送入流化床干燥器，与温度为300℃的气体混合热交换后生物质脱水至水分小于5％，引出干燥塔经2次旋风分离后得到干燥的生物质，经螺旋送料器送入混料机，与4wt％的生物质油均匀混合，再送入颗粒成型机，得到热值为19.21MJ/kg颗粒燃料。
实施例5：将实施例1中干燥预热后的废弃料经螺旋送料器送入热解塔，与来自气化炉、温度为480℃的惰性气体混合，热交换后废弃料热裂解，引出热解塔经2次旋风分离，分离固体和混合气体，得到固体炭，经挤压成型，得到热值为31.30MJ/kg的固体炭；
实施例6：将实施例1中干燥预热后的废弃料经螺旋送料器送入热解塔，与来自气化炉、温度为450℃的惰性气体混合，热交换后废弃料热裂解，引出热解塔经2次旋风分离，分离固体和混合气体，得到固体炭，经挤压成型，得到热值为30.39MJ/kg的固体炭；
实施例7：将实施例3中得到混合气体引入喷淋液化塔，与300℃生物质油喷淋热交换，使可冷凝气体迅速液化，与不可冷凝气体分离，得到热值为26.13MJ/kg的生物质油；
实施例8：将实施例3中得到混合气体引入喷淋液化塔，与350℃生物质油喷淋热交换，使可冷凝气体迅速液化，与不可冷凝气体分离，得到热值为29.80MJ/kg的生物质油；
实施例9：将实施例5中得到的不可冷凝气体引入气化炉燃烧，制备出温度为480℃的惰性气体，引入热解塔用于废弃料热解。
实施例10：将实施例6中得到不可冷凝气体引入气化炉燃烧后，制备出温度为520℃的惰性气体，引入热解塔用于废弃料热解。
实施例11：将实施例3中得到的固体炭经螺旋送料器加入到活化炉中，从活化炉上部通入400℃的水蒸气，维持系统温度在850℃，活化反应60分钟后，活性炭从下部卸出，冷却降温后，得到比表面积为1640m2/g的活性炭。
实施例12：将实施例3中得到的固体炭经螺旋送料器加入到活化炉中，从活化炉上部通入400℃的水蒸气，维持系统温度在850℃，活化反应120分钟后，活性炭从下部卸出，冷却降温后，得到比表面积为1480m2/g的活性炭。
Claims (5)
1.一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法，其具体步骤如下：
(1)首先将橡胶树加工板材的废弃料粉碎至粒径小于10毫米，用螺旋送料器送入流化床干燥器，与温度为200～300℃的气体混合热交换后生物质脱水至水分少于5％，引出干燥器经2次旋风分离后得到干燥的生物质，经螺旋送料器送入混料机，与0～5wt％的(3)中得到生物质油均匀混合，不取0wt％，再送入颗粒成型机，得到生物质颗粒燃料，尾气经布袋除尘后排空；
(2)将(1)中干燥预热后的橡胶树加工板材的废弃料经螺旋送料器送入热解塔，与来自气化炉、温度为420～550℃的惰性气体混合，热交换后生物质热裂解，引出热解塔经2次旋风分离，分离固体和混合气体，得到固体炭，经挤压成型，得到颗粒生物质炭；
(3)将(2)中混合气体引入喷淋液化塔，与200～350℃生物质油喷淋热交换，使可冷凝气体迅速液化，与不可冷凝气体分离，得到热值为26～29.80MJ/kg的生物质油；
(4)将(3)中不可冷凝气体引入气化炉燃烧制备420～550℃的惰性气体，引入热解塔用于橡胶树加工板材废弃料的热解；
(5)将(2)中得到固体炭从水蒸气活化炉的炉口加入，水蒸气从活化炉上部通入，维持系统温度在800～900℃时，活化30～120分钟，活化反应完成后，活性炭从下部卸出，而上部排出的气体送入气化炉中燃烧，用于热解。
2.如权利要求1所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法，其特征在于：调节热解温度和喷淋生物质油的温度控制固、液、气三相的比例和气相组成。
3.如权利要求1或2所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法，其特征在于：调节热解温度和喷淋生物质油的温度控制气相组成和温度，引入气化炉燃烧放热得到温度为420～500℃的惰性气体，使其用于热解，不用外加能源。
4.如权利要求1或3所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法，其特征在于：部分温度为420～500℃的惰性气体用步骤(1)中的尾气调节至温度为250～300℃引入干燥器，用于橡胶树加工板材的废弃料的干燥脱水。
5.如权利要求1所述的一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法，其特征在于：所述橡胶树加工板材的废弃料是指：加工板材的边角料、锯末、刨花、枝桠材、和树根。
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