[发明专利]一种动物排泄物制备活性炭并联产氢气的方法

说明书

本发明公开了一种动物排泄物制备活性炭并联产氢气的工艺方法，所述工艺方法包括如下内容：动物排泄物热解后得到第一气相物料和第一固相物料，第一气相物料进入第二反应单元内进行反应，得到第二气相物料和第二固相物料；第二气相物料进入第三反应单元内反应，得到第三气相物料和第三固相物料，第三气相物料经冷凝分离后得到水和二氧化碳气体；将第二固相物料与水蒸气接触反应后得到氢气，第一固相物料经预处理和活化处理后降温，再依次进行酸洗、水洗和干燥，得到活性炭。本发明方法将原料的热解过程与炭化后的活化过程二者有机结合起来，在避免进一步环境污染的同时，大大提高了生物燃料利用率。

技术领域

本发明涉及可再生能源利用技术领域，特别是涉及一种动物排泄物制备活性炭并联产氢气的工艺方法。

背景技术

随着乳畜业高速发展，因其产生大量动物排泄物会造成严重的环境污染，并由此滋生蚊蝇对人类身体健康产生巨大危害。动物排泄物造成的污染已经成为当前制约乳畜业发展的首要问题。目前对于动物排泄物的传统处理方法，主要有用作肥料和能源等方式。牛粪由于奶牛的食量大，产出量高，因此可作为动物性有机肥料大量生产。不过由于其质地致密且含水量高，因此较低的分解速率容易造成肥效迟缓；在我国不发达的少数地区，特别是牧区，牛粪常用做一种生活燃料直接燃烧用于做饭取暖，但这会产生大量有害气体对环境造成污染。虽然目前已有通过干燥发酵方法来利用牛粪生产沼气，但依旧存在能源利用率不高的问题，产生的废弃物也需进行二次处理，使得制沼气成本增加。

CN104003386A公开了一种以牛粪为原料制备粉状活性炭的方法，该方法将牛粪晒干后通过与磷酸和磷酸二氢钾复合活化剂混合浸渍，在400-800℃无氧条件下进行燃烧炭化1-3小时，最后用蒸馏水洗涤至中性后烘干，得到粉状活性炭。该方法采用复合活化方法实现牛粪变废为宝再利用，但存在复合活化剂成本较高的问题。

CN101914573A公开了一种奶牛粪便厌氧发酵分步制取氢气和甲烷的方法，该方法通过化学预处理法调节pH后，通过氮气吹扫排除氧气，并使氢气微生物在厌氧条件下发酵制氢。待氢气发酵结束后，用氢氧化钾调节pH到7后通过对厌氧活性污泥驯化，以制备生物质甲烷气。该方法原料利用率高，发酵效益高。但制备的生物质氢气纯度较低，难以满足工业应用的需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种动物排泄物制备活性炭并联产氢气的工艺方法。本发明方法将原料的热解过程与炭化后的活化过程二者有机结合起来，在避免进一步环境污染的同时，大大提高了生物燃料利用率，且得到了高纯度氢气。所述方法中涉及到的物理化学活化剂及制氢过程中的反应物均可循环再利用，既降低了工艺成本，又提高了产品品质，具有广阔的发展前景。

本发明提供一种动物排泄物制备活性炭并联产氢气的工艺方法，所述工艺方法包括如下内容：

（1）第一热解反应单元，其用于接收并热解处理动物排泄物，反应后得到第一气相物料和第一固相物料；

（2）第二反应单元，其用于接收并处理第一气相物料，第一气相物料与第二反应单元内的三氧化二铁接触并进行反应，得到第二气相物料和第二固相物料；

（3）第三反应单元，其用于接收并处理第二气相物料，第二气相物料与第三反应单元内的氧化镍接触并进行反应，反应后得到第三气相物料和第三固相物料，第三气相物料经冷凝分离后，得到水和二氧化碳气体；

（4）将第二固相物料与水蒸气接触并进行反应，反应后得到氢气；

（5）将第一固相物料与第一活化剂混合进行活化预处理，然后进行第一活化处理，第一活化处理结束后降温，再依次进行酸洗、水洗和干燥，得到活性炭。

本发明工艺方法中，所述动物排泄物为牛粪、猪粪、羊粪、鸡粪中的一种或几种，优选为牛粪。