專利名稱：用秸稈氣化殘渣生產(chǎn)活性炭的前處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種農(nóng)作物秸桿氣化后殘渣的回收和加工的前處理方法。經(jīng)過該方法處理的秸稈氣化殘渣可用作生產(chǎn)活性炭的原料。
背景技術(shù)：
我國農(nóng)村每年有大量的農(nóng)作物秸稈在田間焚燒，不僅浪費資源，還造成嚴重的空氣污染。政府有關(guān)部門投入了很大的物力和財力解決農(nóng)作物秸稈的利用問題，其中實用性強、推廣快的是秸稈氣化技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，秸桿氣化率最高可達70％左右，余下30％以上的殘渣。除去部分無機灰分外，殘渣中相當(dāng)部分為木炭。在目前的秸桿氣化技術(shù)中，對殘渣中的木炭還未找到有效的利用方法。
活性炭是一種用途廣泛的化工原料，傳統(tǒng)的木質(zhì)活性炭的生產(chǎn)要消耗大量的木材。近年來國內(nèi)有人開始研究利用農(nóng)作物秸桿為原料生產(chǎn)活性炭，但以農(nóng)作物秸桿氣化后的殘渣為原料生產(chǎn)活性炭的方法還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
農(nóng)作物秸桿氣化時所產(chǎn)生的殘渣在爐體的下部與空氣充分接觸，發(fā)生有氧燃燒，最終獲得的殘渣中木炭含量很低。由于秸桿原料中無機成分含量較高，導(dǎo)致氣化后殘渣中K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Si等成分相對較高，不宜用于生產(chǎn)活性炭。
本發(fā)明在不影響秸桿氣化燃燒的前提下，從氣化爐的下部向殘渣中通入一定量的水蒸氣，使殘渣的溫度下降至400℃以下，避免殘渣中木炭發(fā)生有氧燃燒，使殘渣的含碳率提高到60％。
為了去除氣化殘渣中的無機成分，本發(fā)明中采用混合酸和堿/絡(luò)合劑兩次洗滌法對秸稈氣化殘渣進行前處理，使之成為生產(chǎn)活性炭的原料。
第一次洗滌采用鹽酸/乳酸混合溶液洗滌秸桿殘渣。其特點是在濃度為1-1.5％的鹽酸溶液中添加了0.5-1‰的乳酸(v/v)，配制成混合酸洗滌液。通過乳酸與無機金屬元素的結(jié)合，使在混合酸洗滌液中溶解的無機元素不被殘渣中的含碳物質(zhì)可逆吸附，增加了Ca、Mg、Al、Fe等在混合酸洗滌液中的溶解度。經(jīng)過處理后殘渣的含碳率上升至75-80％。
由于殘渣中硅化合物的含量高，因此在第二步洗滌中使用堿/絡(luò)合劑溶液進一步洗滌秸桿殘渣。其特征是在濃度為0.5-1％的氫氧化鈉溶液中加入了1-5‰的乙二胺四乙酸二鈉(w/v)，配制成堿/絡(luò)合劑洗滌液。在利用氫氧化鈉堿溶液去除殘渣中硅酸鹽的基礎(chǔ)上，進一步利用乙二胺四乙酸二鈉的絡(luò)合作用去除少量的無機成分。經(jīng)過第二次洗滌后，秸桿氣化殘渣中碳的含量達到90％左右。
經(jīng)過以上處理后的秸桿殘渣按照木質(zhì)活性炭的生產(chǎn)方法，在800℃條件下通入水蒸氣或二氧化碳活化，便得到優(yōu)質(zhì)的活性炭產(chǎn)品。
具體實施例方式
以下是本發(fā)明的實施例，本發(fā)明不僅限于所述實施例。
實施例一在秸桿氣化爐中加入10kg秸桿，其組成如下玉米桿∶麥草(或稻草)∶木柴≈3∶6∶1。點火氣化燃燒，空氣通入量為0.5m3/min。氣化室的溫度達到400℃時產(chǎn)生秸桿氣，按0.05m3/min從氣化爐的下部向殘渣中通入水蒸氣，使殘渣的溫度下降至350℃。待秸桿完全氣化后收集殘渣，其含碳率為59％。
實施例二取5kg含碳率為59％的秸桿氣化后的殘渣，加入20升混合酸溶液。混合酸溶液的組成為1-1.5％的鹽酸中加入0.5-1‰的乳酸(v/v)。在攪拌條件下加熱，升溫至40-50℃，保持溫度1小時。過濾出固體，用清水漂洗。干燥后測定殘渣的含碳率為78％。
上述經(jīng)過混合酸溶液洗滌、初步去除無機成分的秸桿殘渣進一步加入17升堿/絡(luò)合劑溶液洗滌。堿/絡(luò)合劑溶液的組成為將1-5‰的乙二胺四乙酸二鈉加入0.5-1％的氫氧化鈉溶液中(w/v)。在攪拌條件下加熱，升溫至50-70℃，保持溫度1小時。過濾出固體，用清水漂洗。干燥后測定殘渣的含碳率為91％。
所得到的秸桿殘渣于800℃條件下通入水蒸氣或二氧化碳活化，得到活性炭產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種利用農(nóng)作物秸桿氣化后殘渣制備活性炭的方法。其特征在于在秸桿氣化時從氣化爐的下部向殘渣中通入限量的水蒸氣，避免殘渣中木炭發(fā)生有氧燃燒，使殘渣的含碳率提高到60％。將回收到的秸稈殘渣用混合酸溶液進行第一步前處理，得到含碳率75-80％的殘渣，再用堿/絡(luò)合劑溶液進行第二步前處理，得到含碳90％左右的殘渣?；厥盏降慕斩挌饣瘹堅?jīng)過上述兩步前處理后便可用作生產(chǎn)活性炭的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用秸稈氣化殘渣生產(chǎn)活性炭的前處理方法，其特征在于秸桿氣化時通入水蒸氣的量為所需空氣總量的5-10％。在保證秸稈氣化的前提下，使秸桿殘渣的溫度降至400℃以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的用秸稈氣化殘渣生產(chǎn)活性炭的前處理方法，其特征在于混合酸溶液的組成為1-1.5％的稀鹽酸溶液中加入0.5-1‰的乳酸(v/v)?；旌纤崛芤旱挠昧繛?∶1(混合酸溶液∶秸桿殘渣，v/w)。洗滌條件為將物料加溫至40-50℃，攪拌1小時以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的農(nóng)作物秸桿氣化后的殘渣制備活性炭的方法，其特征在于經(jīng)過混合酸溶液洗滌、初步去除無機成分的秸桿殘渣進一步用堿/絡(luò)合劑溶液洗滌。堿/絡(luò)合劑溶液的組成為將1-5‰的乙二胺四乙酸二鈉加入0.5-1％的氫氧化鈉溶液中(w/v)。堿/絡(luò)合劑溶液的用量為5∶1(堿/絡(luò)合劑溶液∶秸桿殘渣，v/w)。洗滌條件為將物料加溫至50-70℃，攪拌1小時以上。
全文摘要
本發(fā)明是是一種農(nóng)作物秸桿氣化后殘渣的回收和加工的方法。采用通入水蒸氣的方法，限制秸稈氣化后殘渣的有氧燃燒，提高殘渣的含碳率?；厥盏降慕斩挌堅俜謩e經(jīng)過混合酸、堿/絡(luò)合劑溶液兩步前處理，得到含碳量90％以上秸桿氣化殘渣。按照木質(zhì)活性炭的生產(chǎn)方法，將此殘渣在高溫條件下活化，便可獲得優(yōu)質(zhì)的活性炭產(chǎn)品。
文檔編號C01B31/08GK1796275SQ20041008156
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者尹小波 申請人:農(nóng)業(yè)部成都沼氣科學(xué)研究所