一种脱除生物质碱金属并制备水热焦的方法技术

本申请属于生物质能源领域，尤其涉及一种脱除生物质碱金属并制备水热焦的方法

【技术实现步骤摘要】
一种脱除生物质碱金属并制备水热焦的方法


[0001]本申请属于生物质能源领域，尤其涉及一种脱除生物质碱金属并制备水热焦的方法
。

技术介绍

[0002]在生物质热转化利用过程中，碱金属会引起结渣
、
沾污
、
腐蚀等问题，严重影响设备的安全稳定运行
。
目前，生物质脱除碱金属的方法主要为水洗法
、
无机酸洗
、
水热等方式
。
水洗法虽然成本较低，但是只能脱除内部水溶性的部分碱金属元素，效率较低
。
无机酸洗法，包括盐酸
、
硫酸和硝酸等溶液，脱除效率高，但缺点不容忽视：一方面洗脱溶剂成本较高，另一方面强酸洗脱后期需大量的水冲洗脱除，带来大量酸性废水，从而导致非常高的废水处理成本及严重的环境污染
。
生物质进行水热过程中，部分碱金属会溶于水中，一定程度上改善了固体水热焦作为燃料使用时的结渣和沾污行为，但存在能耗较高
、
污染水需处理等问题
。
如何降低能耗
、
提高碱金属脱除效率
、
减少污染成为本领域需要解决的问题
。
[0003]针对传统的脱除碱金属方法存在的成本高
、
污染
、
能耗大等缺陷的问题，本专利技术提出一种采用高压
CO2和水热反应的脱除生物质碱金属
。
在减少污染的同时，具有降低能耗
、
提高碱金属脱除效率的
。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请提供了一种脱除生物质碱金属的方法，利用高压
CO2结合水热反应脱除生物质中碱金属，并能将生物质制备成高品质的低灰水热焦
。
[0005]本申请提供了一种脱除生物质碱金属的方法，包括如下步骤：
[0006]步骤
1、
对预处理后的生物质与水混合得到第一混合物，对所述第一混合物通入
CO2并加热进行水热反应，获得固液混合产物；将所述固液混合产物进行固液分离，得到一次水热液和水热焦；
[0007]步骤
2、
将预处理后的生物质
、
所述一次水热液和水混合得到第二混合物，对所述第二混合物通入
CO2并加热进行水热反应，获得固液混合产物；将所述固液混合产物进行固液分离，得到二次水热液和水热焦
。
[0008]作为优选，所述方法还包括：
[0009]步骤
3、
将所述二次水热液循环利用，重复步骤2，每循环一次得到水热焦和可循环使用的水热液
。
[0010]作为优选，步骤3中，重复次数为1次
、2
次
、3
次
、4
次
、5
次
、6
次
、7
次
、8
次
、9
次
、10
次
、11
次或
12
次
。
[0011]更为优选，步骤3中，重复次数为1次
、2
次
、3
次
、4
次
、5
次
、6
次
、7
次
、8
次
、9
次或
10
次
。
[0012]本申请的方法中，步骤1用于产生一次水热液，步骤2对一次水热液参与高压
CO2与水热反应的循环反应
。
本申请发现，对高压
CO2与水热反应的水热液进行循环使用，高压
CO2与水热反应过程中所产生的有机酸会在水热液中不断富集，起到脱除碱金属的作用，水热
液中所存在的小分子物质能够在重复步骤2的水热液循环过程中不断改善生物质原本的结构，发生聚合
、
缩聚等反应，形成新炭体，提高固定碳含量，提升热值，改善水热焦品质
。
这些水热液的循环使用能够回收水热液部分热量，减少后续水热液处理所带来的污染问题
。
[0013]但是，本申请发现当水热液达到一定循环次数时，所含碱金属浓度较高，不利于生物质中的碱金属再次进入水热液
。
因此，水热液不能无限的循环利用，否则无法起到脱除碱金属的目的，步骤2重复的次数为1次
、2
次
、3
次
、4
次
、5
次
、6
次
、7
次
、8
次
、9
次
、10
次
、11
次或
12
次
。
[0014]作为优选，步骤1中，所述生物质与所述水的固液比为
1:5
～
1:50
；
[0015]步骤2中，所述生物质与所述一次水热液和所述水之和的固液比为
1:5
～
1:50
，即所述生物质与
(
所述一次水热液和所述水之和
)
的固液比为
1:5
～
1:50。
[0016]更优选的，步骤1中，所述生物质与所述水的固液比为
1:15
；步骤2中，所述生物质与
(
所述一次水热液和所述水之和
)
的固液比为
1:15。
[0017]作为优选，步骤1和步骤2中，所述
CO2的压力为1～
15MPa。
更优选的，步骤1和步骤2中，所述
CO2的压力为4‑
6MPa。
[0018]作为优选，步骤1和步骤2中，所述水热反应的加热温度为
120
～
300℃
，所述水热反应的反应时间为4～
120min
；更优选地，所述水热反应的加热温度为
230
‑
250℃
，所述水热反应的反应时间为4～
6min。
[0019]作为优选，所述
CO2的压力为4‑
6MPa
；所述水热反应的加热温度为
230
‑
250℃
，所述水热反应的反应时间为4～
6min。
[0020]具体地，步骤1中，所述一次水热液占所述第一混合物的体积的
75
％
‑
95
％；步骤2中，所述一次水热液的量不足以与预处理后的生物质进行反应，因此，需要添加额外的水，按照固液比
1:1
～
1:2
补充额外的水
。
[0021]作为优选，步骤1中还包括对所述第一混合物进行预混合，所述预混合包括通入
0.1
～
0.5MPa
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种脱除生物质碱金属并制备水热焦的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
1、
对预处理后的生物质与水混合得到第一混合物，对所述第一混合物通入
CO2并加热进行水热反应，获得固液混合产物；将所述固液混合产物进行固液分离，得到一次水热液和水热焦，所述一次水热液循环利用；步骤
2、
将预处理后的生物质
、
所述一次水热液和水混合得到第二混合物，对所述第二混合物通入
CO2并加热进行水热反应，获得固液混合产物；将所述固液混合产物进行固液分离，得到二次水热液和水热焦
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤
3、
将所述二次水热液循环利用，重复步骤2，每循环一次得到水热焦和可循环使用的水热液
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3中，重复次数为1次
、2
次
、3
次
、4
次
、5
次
、6
次
、7
次
、8
次
、9
次
、10
次
、11
次或
12
次
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述生物质与所述水的固液比为
1:5
～
1:50
；步骤2中，所述生物质与所述一次水热液和所述水之和的固液比为
1:5
～
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊国，罗达，江锋浩，陈黎，胡顺轩，吴昌宁，刘科，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：