[发明专利]一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺

说明书

本发明公开了一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺，所述工艺使用具有进出口密封法兰、带有保温层反应区炉膛；反应区炉膛内盛有熔融碳酸盐、生物质熔灰和SiOsubgt;2/subgt;混合物，反应后获得的生物炭要经过超声破碎和微波耦合KOH活化，最后进行炭粉压片成型。本发明的工艺是通过高温耦合熔盐热解再结合超声/微波后处理得到具有高比表面积和发达孔隙的类石墨化电极炭，最大程度的获取高品质生物炭并减少热解过程中能量消耗，同时资源化利用生物质。

技术领域

本发明涉及生物质高温热解技术领域，具体涉及一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺。

背景技术

生物质能作为绿色高效的可再生能源，在能源产业中的贡献日益突出，其作为一种碳基能源进行清洁转化是推进清洁能源的必要途径。生物质资源储量十分巨大，然而其资源利用效率相对较差、能量密度相比较于煤等化石燃料资源较低，且不同生物质资源利用方式差异较大，导致各种农林废弃物资源亟需得到妥善处理，特别是要避免在对其利用的过程中，造成生物质能源的不必要浪费和引发环境污染等问题。从而引发了对生物质进行资源化和高值化利用的大量研究，其中生物质热解制炭工艺也有重要意义。生物炭拥有众多种类以及具有广泛的用途，利用废弃生物质热解制炭使其得到资源化利用有助于减少不可再生资源的消耗。生物质通过热转化可将大部分C固定在生物炭中，再通过功能化制备和改性，易于获得具有最小过程损失量的高效益且负碳环保的可再生电化学储能材料，使得生物质在电化学能源存储与转化、电催化等方面具有广阔前景。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺，本发明的工艺耦合了熔盐掺杂和高温熔融热解工艺，得到具有高比表面积的电极炭，减少热解过程中能量消耗的同时资源化利用生物质。本发明工艺所使用的管式炉应具有进出口密封法兰、带有保温层反应区炉膛的横置管式炉，进口密封法兰上连接有进气口插孔、出口密封法兰连接有出气口插孔；具有保温层的炉膛外包裹有一层保温棉，保温棉外部装有高精度热电偶；其特征在于所述釜盖与保温区釜体之间，以及保温区釜体与反应区釜体之间均通过法兰盘连接，实现可自由拆卸组合。

所述一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺，其特征在于使用的管式炉反应区炉膛内盛有可熔化的盐类和灰分物质。熔盐选用以质量比为1:1的Na₂CO₃和K₂CO₃混合熔盐作为上层熔盐介质、以质量比为1:2的玉米秸秆灰和SiO₂混合物作为底层介质并预先在炉膛保温区内加热至900 ℃，在混盐和熔灰呈熔融态时利用保温区内的保温棉进行保温隔热，以避免高温热解炉膛中央散热过快。

所述的一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺，其特征在于使用的超声分散系统可将投入其中的物料破碎至微米级以下且相关部件可耐强酸/碱腐蚀。

所述的一种熔盐掺杂高温熔融热解生物质制取石墨化电极炭的工艺，其特征在于针对生物炭的活化使用的活化剂优选为KOH耦合微波热处理。活化剂的加入可使热解炭比表面积增大，在KOH活化过程中，具有脱水与侵蚀作用，使得原料中的有机结构破坏，产生更多的微孔和中孔；使用的微波加热装置设置有进气口和出气孔插孔，可调节功率至800W及以上且能实现恒温加热，恒温区间为300℃-600℃。

所述的电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）将原位生物质粉碎制粒，在这里要考虑到在生物质原料不同位置破碎后的混合比例（可依据已知的粒度关系考虑构筑分级孔结构或者联通孔结构），将混合物放入制粒机中得到成型颗粒原料；