專利名稱：一種林木剩余物快速熱解副產炭制備活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及一種以林木剩余物快速熱解副產炭為原料制備活性炭的方法，屬于生物質再生利用及其深加工領域。
背景技術：
尋求并開發包括林木剩余物在內的可再生清潔能源是21世紀世界各國面臨的最重要課題之。林木剩余物作為生物質的主要存在形式之一，是自然界可再生資源的重要組成部分，在生物質資源中占有十分重要的地位。將林木剩余物合理地轉化為能源或化工原料對于減少常規化石資源消耗、彌補化工原料不足、減少環境污染，實現資源、環境與社會的可持續發展，具有重要現實意義和廣闊前景。快速熱解技術可以將低品位的林木剩余物資源轉化為高品質的生物油，是目前國內外研究的熱點，被認為是最具發展潛力的生物質能轉換技術之一。快速熱解是指在中溫 (500 650°C)、高加熱速率(IO4 105°C/s)和極短氣體停留時間(小于2s)的條件下，將生物質直接熱裂解，然后使中間液態產物分子在進一步斷裂生成氣體之前快速冷凝，從而得生物油、副產炭和不易冷凝氣體三種產物。目前國內外研究主要集中在高收率制備生物油工藝優化和設備開發方面，一般而言，不易冷凝氣體和副產炭均作為燃料直接回收循環利用，其中副產炭是一種含碳量豐富的固體物質，含炭率一般在70%以上，熱值約為30MJ/ Kg，檢測其碘吸附值在350mg/g以下，亞甲藍吸附值低于45mg/g，不能直接作為吸附用活性炭使用，但如能將其深加工制備出活性炭這類高附加值產品可以進一步提升快速熱解技術的經濟效益和社會效益。國內外很少有關于快速熱解副產炭制備活性炭的研究，特別是關于林木剩余物快速熱解副產炭制備活性炭的研究很少。如日本研究人員將廢棄的輪胎粉碎后，用堿金屬氫氧化物及其鹽浸漬炭化制備活性炭；華東理工大學陳健等人將副產炭與焦油混合后以 40C /min升溫速度進行炭化，再通入水蒸氣活化2-6小時得到活性炭產品；浙江大學熱能工程研究所王瓊等人將廢舊輪胎進行快速熱解后得到的副產炭制備活性炭，但其需要經過炭化和活化兩道工序；南開大學劉雙喜等人將廢輪胎熱解炭在溶劑提取殘油和酸處理后使用水蒸氣進行活化制備活性炭(專利公開號CN 101164876A)；中國礦業大學張雙全等人將城市污泥與農林廢棄物共熱解制備活性炭(專利公開號CN 101306812A)。
發明內容
本發明針對快速熱解副產炭用作燃料存在經濟性差的問題，提出一種林木剩余物快速熱解副產炭制備活性炭的方法。本發明的技術方案是利用林木剩余物快速熱解副產炭高含炭率和低含水率的優勢，不需要進行炭化工序，直接使用活化介質進行活化一步得到高性能活性炭產品。本發明以林木剩余物快速熱解副產炭為原料制備活性炭的方法具體包括如下步驟
1.將快速熱解副產炭直接加到間歇式或連續式活化爐內；2.在700-1200°C下通入活化介質活化5-90分鐘；3.活化后降溫研磨或不經研磨得到活性炭產品；4.如需降低產品灰分指標得到精制活性炭產品，可以使用稀酸酸洗降低灰分含量。所述的活化介質選自水蒸氣、二氧化碳、空氣或煙道氣等。稀酸選自稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸或稀磷酸。快速熱解副產炭活化得率在50%以上，如果增加脫灰工序，活性炭得率在40%以上，一般物理法制備活性炭收率在20%以上，因此使用快速熱解副產炭制備活性炭收率比較理想。根據杜比寧(Dubinin)理論，活化得率在25_50%時，得到的是具有大孔和微孔混合結構的活性炭。經過該工藝處理后得到的活性炭具有發達的孔隙結構和較大的比表面積，其中碘吸附值達到950mg/g以上，亞甲藍吸附值達到220mg/g以上，目前物理法制備的木質活性炭亞甲藍吸附值一般均比較低，吸附值比較見表1。表1不同活性炭吸附值對比表
權利要求
1.一種以林木剩余物快速熱解副產炭為原料制備活性炭的方法，其特征在于直接活化制備活性炭產品，具體方法包括以下步驟(1)將快速熱解副產炭直接加到間歇式或連續式活化爐內；(2)在700-1200°C下通入活化介質活化5-90分鐘；(3)活化后降溫研磨或不經研磨得到活性炭產品；(4)如需降低產品灰分指標得到精制活性炭產品，可以使用稀酸酸洗降低灰分含量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，林木剩余物選自林木木屑、林木枝椏或林木深加工后殘余物。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中活化介質選自水蒸氣、二氧化碳、空氣或煙道氣。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中稀酸選自稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸或稀磷酸。
全文摘要
一種林木剩余物快速熱解副產炭制備活性炭的方法本發明涉及一種以林木剩余物快速熱解副產炭為原料制備高品質活性炭的方法。包括如下步驟將林木剩余物快速熱解得到的副產炭不需經過炭化工序，直接加到間歇式或連續式活化爐內，在700-1200℃下通入活化介質活化5-90分鐘，得到具有發達孔隙結構和較大比表面積的活性炭產品，并可以通過稀酸酸洗降低活性炭產品中灰分含量。本發明闡述的方法具有工藝簡單，能耗低，收率高，產品品質好的優點。
文檔編號C01B31/08GK102190298SQ20101012784
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者任學勇, 常建民, 張立塔, 王鵬起, 茍進勝, 韓彥雪 申請人:北京林業大學