[发明专利]CO2

说明书

CO₂联合生物质水热实现水热焦一步脱灰活化的方法，按照所述方法，使所述生物质与水按质量比1:5～1:50的比例充分混合，放入反应釜中，并向釜中通入CO₂，使釜中压力达4～7MPa，开启电加热器加热，设定反应温度为250～290℃，反应时间为100～200分钟，随后继续向反应釜中通已预热至反应釜温度的CO₂，使釜中压力达17～22MPa，并继续加热，将温度设定为330～350℃，时间为200～400分钟，反应釜两段加热升温速率均为10～20℃/min，反应结束后，挤压分离，得到极低灰分多孔水热焦，液体经浓缩分离得到甲酸、甲醇、甲酸钾、甲酸钠、甲酸钙，通过本发明的方式，同时实现CO₂封存和水热焦脱灰活化。

技术领域

本发明属于生物质清洁化利用领域，特别涉及一种CO₂联合生物质水热实现水热焦一步脱灰活化的方法。

背景技术

生物质水热碳化技术，可以生产水热焦炭。其反应条件温和、工艺简单、处理快捷。碱(土)金属(K、Na、Ca、Mg等)是生物质灰分的重要组分，在生物质燃料热化学转化过程中是极其有害的，容易引起受热面的沾污、沉积以及设备的腐蚀等，导致系统无法正常运行，甚至被迫停机。而在生物质水热碳化过程中，部分碱(土)金属在水自电离和生成的有机酸的共同作用下会溶于水中，从而改善了固体水热焦作为燃料使用时的结渣和沾污行为。但碱(土)金属脱除程度与原料组分和反应条件密切相关，并且碱金属在迁移过程中会对水热焦孔隙发展产生积极影响。如何充分利用水热反应条件，使生物质在水热碳化过程中碱(土)金属有效脱除同时活化水热焦是本领域需解决的技术问题。

CO₂作为碳循环的重要组成部分，广泛存在于大气中。近年来，由于温室效应，CO₂的减排、扑集和利用受到了极大关注。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种CO₂联合生物质水热实现水热焦一步脱灰活化的方法，可实现CO₂封存，和生物质高效碳化转化同时脱除碱金属并有效活化。该方法过程简单，产品性能优良，固体产物适用于作为燃料清洁燃烧、水体或土壤中重金属吸附材料，液体产物可作为液体燃料和化工原料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：CO₂联合生物质水热实现水热焦一步脱灰活化的方法，包括如下步骤：

(1)将生物质与水充分混合，将混合物放入反应釜中，密闭釜体，并向釜中通入CO₂，加压加热进行中压水热碳化反应；

(2)水热碳化反应结束后，继续向反应釜中通入CO₂，使釜中压力升高，同时升高反应温度，在高温高压下促进生物质中的碱金属转化为相应的盐脱除，同时，促进CO₂与生成的水热焦炭进行氧化刻蚀反应，提高水热焦的孔隙率；

(3)反应结束后，立即冷却，将所得固液混合产物挤压脱水机脱水，脱水分离所得固体产物即水热焦，脱水分离所得液体产物经浓缩分离，获得副产物。

所述步骤(1)中的生物质为稻秆、麦秆、谷子秆、玉米秆中的任意一种或几种，长度为1～10cm。

所述步骤(1)中，反应压力为4～7MPa，反应温度为250～290℃，反应时间为100～200 分钟。

所述步骤(1)步骤(2)中的反应釜升温速率均为10～20℃/min。

所述步骤(3)中挤压脱水采用螺旋挤压脱水机，功率7～30kW，螺旋转速16～8r/min。

所述步骤(3)中浓缩分离采用纳滤膜，孔径为1～2nm，截留分子量为40～900，运行压力为3～10bar。