[发明专利]一种生物质炭及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种生物质炭及其制备方法和用途，所述方法包括以下步骤：(1)对生物质原料进行初步炭化处理，得到初步炭化生物质；(2)对步骤(1)得到的所述初步炭化生物质进行深度炭化处理，得到生物质炭；步骤(1)所述初步炭化处理为初步热裂解，所述初步热裂解的温度为100‑300℃；步骤(2)所述深度炭化处理为深度热裂解，所述深度热裂解的温度为350‑600℃。本发明工艺流程结构清晰，技术成熟可操作，具有投资少、见效快、产量高的特点，所得生物质炭可以有效改善土壤理化性质，保持水分，锁住土壤中的养分，促进土壤中有益微生物的生长，全面促进作物产量和品质提升，实现农民种植经济收入增加。

技术领域

本发明属于生物质应用技术领域，涉及一种生产生物质炭的方法，尤其涉及一种生物质炭及其制备方法和用途。

背景技术

中国是农业种植经济发展大国，根据相关数据显示，我国耕地面积大约18亿亩，种植面积呈现有序递增趋势。而且随着国家对“三农”的高度重视和人口的不断增加，延伸出了种植、加工等一系列产业，产生了大量的农林秸秆废弃物，因为没有经过系统处理就直接排放到生态系统中去，造成了资源的浪费和环境的污染，超过生态系统的自我净化能力，对土壤、大气、微生物等带来了负面影响，破坏了生态环境的自我循环。因此，解决上述农林秸秆废弃物二次高效环保利用处理问题迫在眉睫。为此，国家主管部委颁布相关政策条件，大力提倡生物质能源转化与示范应用，实现二次高效回收利用和循环，体现农林秸秆废弃物循环经济的绿色环保。其次，生物质作为自然界广泛存在可利用的可再生能源，具有新颖性、循环性、环保性、持续性、经济性及全程无污染等特点，形成一个新能源新兴战略性产业，延伸出了轻工业产业、饲料产业、工业原料、沼气产业等产业，以生物质能源促进经济区域发展，达到生态、环保、经济三种效益目的。

农林秸秆废弃物转化为生物质炭具有良好的市场应用前景，其生产原材料来源广泛，在每个区域的市、县、农村区域均有大量可再生能源，城市的枯枝树叶、种植业的秸秆作物、林业的加工废渣废弃物等均是良好的生物质炭化来源，其成品可以有效改善土壤理化性质，保持水分，锁住土壤中的养分，促进土壤中有益微生物的生长，全面促进作物产量和品质提升，实现农民种植经济收入增加。

生物质热裂解是指生物质在完全缺氧或低氧供应条件下，最终生成炭、可凝性气体和挥发性气体的过程。生物质热裂解是复杂的热化学反应过程，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。生物质的半纤维素主要在225-350℃分解，纤维素主要在325-375℃分解，木质素在250-500℃分解，其中半纤维素和纤维素主要产生挥发性物质，而木质素主要分解成炭。

Wei Chen等在Environmental Science and Technology(2015),38(11):265-270上发表了题名为Estimation of Carbon Sequestration Potential of Rice StrawPyrolyzing to Biochar的文章，该文章表明生物炭是生物质材料热解产生的一类具有一定化学或生物学惰性的混合物。

CN 10602953 A公开了一种秸秆快速热裂解产物的净化系统，该系统包括盛放粉碎秸秆物料的地槽、将地槽中的物料经布料器输运到其中的料仓、与料仓连通的裂解炉、连通在裂解炉物料出口上的裂解系统除尘器，空气预热器的热空气出口连接至裂解炉底部，其特征在于裂解系统除尘器的底部出口与炭粉冷却器连接，裂解系统除尘器的顶部出口与精馏洗涤塔的入口连接，炭粉冷却器的顶部出口连接碳粉除尘器，炭粉除尘器的底部出口连接碳粉贮槽，炭粉除尘器的顶部燃气出口连回裂解炉的燃气进口，精馏洗涤塔的底部出口依次经塔底冷却器和回流泵连回洗涤塔，回流泵出来的流体部分进精馏洗涤塔循环洗涤气体，部分排出作为秸秆重油产品，精馏洗涤塔的顶部出口经塔底冷凝器连接油水分离器，油水分离器的两下出口分别配出秸秆轻质油产品和水，部分轻质油从精馏洗涤塔塔顶回流口回流至塔内，但以上两个专利都是使用秸秆来制备生物燃料，其中并没有对生物质炭的质量进行关注。