一种富氢碳中性燃料及其制备方法与流程

本发明属于生物质能利用，尤其涉及一种富氢碳中性燃料及其制备方法。

背景技术：

1、生物质作为目前唯一可再生的碳源，其具有低氮、低硫和低灰分的特点，将其炭化处理后的产品应用于高炉炼铁中代替部分化石燃料可以有效降低高炉炼铁过程中的化石燃料消耗，同时也可以大力促进炼铁行业的碳减排。当前应用较为广泛的生物质炭化方式主要为热解炭化，热解炭化的产品具有热值高，固定碳含量高，易破碎等优点，但其也存在高能耗，高排放、碱金属高等缺点。相比于热解炭化技术，水热炭化具有低能耗，低污染的优点，除此之外水热炭化技术还可以有效的脱除生物质中的有害元素如钾钠氯等。近几年，生物质水热炭化技术相比于热解炭化技术能够有效脱除生物质原料中的碱金属元素的优势，开始越来越受到炼铁生产者的关注。

2、在水热炭化技术中，水作为水热炭化过程中的溶剂和催化剂，在生物质水热炭的制备过程中起着至关重要的作用。通常，在生物质水热炭化过程中水的添加量为生物质的3～10倍。在水热炭化后，产生的废液中富含大量的有机分子，如果直接排放既会浪费废液中的有机物，还会造成水资源的浪费。因此，如何合理处理水热炭化过程中的废液成为限制生物质水热炭工业生产的限制性因素。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供富氢碳中性燃料及其制备方法，将生物质水热炭化废液进行循环利用，利用生物质水热炭化废液中富含苯酚、糠醛、有机酸等有机分子的特性，可以有效地促进生物质的炭化提高水热炭的品质，同时还可以使生物质水热炭化废液中的有机分子聚合从而附着于生物质水热炭上，从而获得质量产率高、发热值高的富氢碳中性燃料。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种富氢碳中性燃料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1，将生物质水热炭化废液一次或多次循环与新水混合得到混合液；

5、s2，将所述混合液与生物质原料混合后进行水热炭化反应得到固液混合物，将所述固液混合物进行压滤后得到生物质水热炭化废液和固相物；

6、s3，所述固相物经烘干后得到富氢碳中性燃料。

7、优选地，所述步骤s1中，所述生物质水热炭化废液与新水的体积比为4：1～1：4。

8、优选地，所述步骤s1中，所述生物质水热炭化废液的循环次数为1～10次。

9、优选地，所述步骤s2中，所述水热炭化过程中所采用的水热炭化反应器为间歇式反应釜或连续式反应釜。

10、优选地，所述步骤s2中，所述水热炭化过程中，添加固氢促进剂，提升炭化过程固相产物中氢含量。

11、优选地，所述步骤s2中，所述混合液与所述生物质原料的质量比为3:1～6:1，所述水热炭化过程中，水热炭化温度为200～280℃，水热炭化反应时间为30～120min。

12、优选地，所述步骤s2中，所述生物质包括农业秸秆、林木剩余物、市政园林修剪物的一种或几种混合物。

13、优选地，所述步骤s3中，所述烘干过程中，烘干温度为90℃～150℃。

14、本发明第二方面提供了一种采用本发明第一方面所述的富氢碳中性燃料的制备方法制备的富氢碳中性燃料。

15、优选地，所述富氢碳中性燃料的总碳含量＞63％，固定碳含量＞45％，氢含量＞4％，氧含量＜28％，高位热值＞24mj/kg。

16、本发明的有益效果如下：

17、1、本发明的富氢碳中性燃料及其制备方法，通过将生物质水热炭化废液进行循环利用，利用生物质水热炭化废液中富含苯酚、糠醛等有机分子的特性，在生物质水热炭化过程中，生物质水热炭化废液中苯酚、糠醛等有机分子相互聚合并与生物质水热炭化分解的中间体发生反应聚合并生成高能量密度的碳质颗粒，产生的次生碳颗粒聚集于生物质炭颗粒上生成炭微球，增加富氢碳中性燃料质量产率和发热值，有利于生物质在水热炭化过程中失去的有机组分的回收；

18、2、本发明的富氢碳中性燃料及其制备方法，生物质水热炭化废液中的有机酸可以有效的促进生物质中木质素的水解，从而提高富氢碳中性燃料的固定碳含量以及热值；

19、3、本发明以生物质废弃物为原料，以生物质水热炭化废液和水作为溶剂及催化剂，最终获得的富氢碳中性燃料可以作为高炉炼铁燃料使用，减少炼铁生产碳排放；

20、4、本发明以生物质水热炭化废液和纯水混合后在生物质水热炭化过程中循环使用，实现了生物质水热炭化废液的循环利用；

21、5、本发明中的生物质水热炭化废液中含有大量的有机分子，在生物质水热炭化废液的循环使用过程中，生物质水热炭化废液中的有机分子部分可以聚合附着于生物质水热炭上提高富氢碳中性燃料的质量产率，部分可以促进生物质水解，提高富氢碳中性燃料的品质。

22、6、本发明工艺简单，操作方便，能耗和生产成本低，是一种实现废液循环利用，促进生物质自催化炭化制备富氢碳中性燃料的方法。

技术特征：

1.一种富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述生物质水热炭化废液与新水的体积比为4：1～1：4。

3.根据权利要求1所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述生物质水热炭化废液的循环次数为1～10次。

4.根据权利要求1所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述水热炭化过程中所采用的水热炭化反应器为间歇式反应釜或连续式反应釜。

5.根据权利要求4所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述水热炭化过程中，添加固氢促进剂，提升炭化过程固相产物中氢含量。

6.根据权利要求1所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述混合液与所述生物质原料的质量比为3:1～6:1；所述水热炭化过程中，水热炭化温度为200～280℃，水热炭化反应时间为30～120min。

7.根据权利要求1所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述生物质包括农业秸秆、林木剩余物、市政园林修剪物的一种或几种混合物。

8.根据权利要求1所述的富氢碳中性燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述烘干过程中，烘干温度为90℃～150℃。

9.一种采用如权利要求1～8任一项所述的富氢碳中性燃料的制备方法制备的富氢碳中性燃料。

10.根据权利要求9所述的富氢碳中性燃料，其特征在于，所述富氢碳中性燃料的总碳含量＞63％，固定碳含量＞45％，氢含量＞4％，氧含量＜28％，高位热值＞24mj/kg。

技术总结本发明公开了一种富氢碳中性燃料及其制备方法，富氢碳中性燃料的制备方法包括以下步骤：S1，将生物质水热炭化废液与新水混合得到混合液；S2，以混合液作为水源，生物质经过水热炭化反应后得到固液混合物，将固液混合物进行压滤后得到生物质水热炭化废液和固相物；S3，固相物经烘干后得到富氢碳中性燃料。本发明可以有效地促进生物质的炭化提高水热炭的品质，同时还可以使生物质水热炭化废液中的有机分子聚合从而附着于生物质水热炭上，从而获得质量产率高、发热值高的富氢碳中性燃料。技术研发人员：王臣,王广伟,朱仁良,毛晓明,朱勇军,熊林,许海法受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20