板40，位于入口風室31處設有空氣入口整流板41，位于煙氣出口風室32處設有煙氣出口整流板42。
[0025]基于上述裝置的一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法，具體步驟為:將稻殼料倉I內的稻殼原料通過第一螺旋給料機2送入裝有輕質生物油的水解塔3，在常溫下水解4h。輕質生物油主要成分為水、乙酸等物質，還含有少量的酮類和苯酚等，pH值在2?4之間，為一種有效的有機酸類混合物質。水解能除去稻殼中大部分金屬元素，尤其是堿金屬和堿土金屬，水解后的輕質生物油中的堿金屬和堿土金屬含量提高到一定程度，此時通過三通閥29排出用后的輕質生物油富含鉀、鈣、鎂等成分，該輕質生物油用于制備高品質的葉面肥或土壤肥料。
[0026]水解后的稻殼送入干燥箱5，干燥至含水率為10%?20%，干燥后的稻殼通過第二螺旋給料機6送入烘焙轉鼓7，烘焙溫度為220?280°C，烘焙時間為30?60min，時間可通過調節烘焙轉鼓7的角度和轉速調節。烘焙后產生的揮發性物質通過第二管殼式冷凝器23冷凝后產生烘焙生物油和燃氣，該燃氣排入儲氣罐25，該烘焙生物油進入烘焙生物油沉放罐27沉放后，上層輕質生物油排入輕質生物油儲罐21。烘焙預處理改善了稻殼的微觀空隙結構，便于后續熱解揮發分的析出，同時烘焙預處理使稻殼中的大量半纖維素發生熱分解，從而增大了稻殼中纖維素和木質素的含量，提高了后續熱解生物油的品質。
[0027]烘焙后的稻殼直接送入螺旋熱解器10進行熱解，熱解溫度為450?550°C，此溫度范圍內生物油收益率最高，熱解生成的揮發性物質通過第一管殼式冷凝器16得到生物油產品和燃氣。該燃氣通入儲氣罐25，該生物油流入熱解生物油沉放罐19，該熱解產生的生物油中復雜的成分通過沉放后形成相分離現象，上層水溶性的輕質生物油由上部的輕質生物油出口 20排出到輕質生物油儲罐21，下部排出的為高質量的重質生物油，其主要成分為大分子糖類和苯酚類物質，其為重要的化工原料。輕質生物油儲罐21中的輕質生物油通過油栗28和三通閥29給入水解塔3中。
[0028]熱解后的稻殼焦送入錯流移動床焙燒裝置13中焙燒，焙燒溫度為600?800 °C，焙燒時間為30?lOOmin，稻殼焦通過錯流移動床中入料口和出料口之間的整流板40向下流動。焙燒時間通過出料球閥14控制，焙燒溫度由稻殼焦給料量和空氣流量控制，焙燒的空氣由風機30通過錯流移動床入口空氣整流板41，使風量在空間上均勻分布，便于稻殼焦的焙燒充分，產生的煙氣也通過煙氣整流板42排出，使得焙燒產生的白炭黑中無定形二氧化硅的含量達到99%以上。
[0029]該耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法和裝置中，錯流移動床焙燒裝置13排除的高溫煙氣用作螺旋熱解器10的熱源，高溫煙氣在螺旋熱解器10中與稻殼進行熱交換后損失部分熱量，損失部分熱量的中溫煙氣繼續用作烘焙轉鼓7的熱源，該中溫煙氣在烘焙轉鼓7中與稻殼進行熱交換后損失部分熱量后排出的煙氣做為干燥箱5的熱源，實現整個系統的能量梯級利用，不夠的熱量可通過儲氣罐25中的燃氣進行燃燒補充。
[0030]本發明的一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法及裝置，稻殼原料首先經過系統自身產生的輕質生物油水解除去大部分金屬元素和雜質后進行干燥，隨后干燥后的稻殼進入烘焙轉鼓，烘焙后的稻殼送入螺旋熱解器，熱解得到的生物油產品含水率低，熱值高，最主要的是其中糖類和苯酚類產品含量大大提高。本發明回收了稻殼焦焙燒的能量，作為稻殼熱解、烘焙和干燥的熱源，整個系統無需外部供熱；同時，采用上層輕質生物油作為稻殼水解的原料，節省了成本，且減少了污染；輕質生物油水解提高了熱解生物油的產量和品質，也提高了白炭黑的品質和純度。本系統中焙燒使用的特殊設計的錯流移動床，減少了稻殼焙燒后飛灰的影響，減少了白炭黑的收集難度，無需費用高昂的氣固分尚設備而且設備簡單。
[0031]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法，其特征在于，包括如下步驟:將稻殼原料送入裝有輕質生物油的水解塔，在常溫下進行水解；水解后的稻殼送入干燥箱，干燥至含水率在10%?20% ;干燥后稻殼螺旋給入烘焙轉鼓中進行烘焙，烘焙溫度為220?280°C，烘焙中產生的揮發性物質通過冷凝回收生物油和燃氣；烘焙后稻殼送入螺旋熱解器進行熱解，熱解溫度為450?550°C，熱解中產生的揮發性物質經過管殼式冷凝器收集生物油和燃氣，所述生物油流入儲油罐；熱解產生的稻殼焦送入錯流移動床焙燒裝置進行焙燒，焙燒溫度為600?800°C，焙燒時間為30?lOOmin，收集焙燒產生的白hH函灰黒； 其中，焙燒產生的煙氣給所述螺旋熱解器、烘焙轉鼓和干燥箱提供熱量；所述熱解過程中產生生物油并經過沉放，將沉放后得到的上層水溶性的輕質生物油流入所述儲油罐；將所述儲油罐中存儲的輕質生物油作為水解塔中輕質生物油的來源。2.根據權利要求1所述的耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法，其特征在于:將焙燒產生的煙氣通入螺旋熱解器進行換熱，然后將換熱后損失部分熱量的煙氣作為烘焙轉鼓的熱源，與稻殼在烘焙轉鼓內進行間接換熱。3.根據權利要求1或2所述的耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法，其特征在于:將熱解和烘焙時產生的燃氣作為所述螺旋熱解器、烘焙轉鼓和干燥箱的補充熱源。4.根據權利要求1或2所述的耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法，其特征在于:還包括利用所述水解塔中水解后的輕質生物油制備植物面肥和土壤肥料的步驟。5.一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置，其特征在于:包括稻殼料倉(I)、第一螺旋給料機(2)、水解塔(3)、干燥箱(5)、第二螺旋給料機￠)、烘焙轉鼓(7)、螺旋熱解器(10)、錯流移動床焙燒裝置(13)、出料閥(14)、第一管殼式冷凝器(16)、熱解生物油沉放罐(19)、輕質生物油儲罐(21)、第二管殼式冷凝器(23)、儲氣罐(25)、烘焙生物油沉放罐(27)、油栗(28)、三通閥(29)、風機(30)、尾氣處理塔(39)； 所述稻殼料倉(I)的出口通過第一螺旋給料機(2)連接水解塔(3)的入料口，水解塔(3)的出料口連接干燥箱(5)的入料口，干燥箱(5)的出料口通過第二螺旋給料機(6)連接烘焙轉鼓(7)的入料口，烘焙轉鼓(7)的出料口(8)連接螺旋熱解器(10)的入料口，螺旋熱解器(10)的稻殼焦出料口(11)連接錯流移動床焙燒裝置(13)的入料口(12)，出料球閥(14)設置在錯流移動床焙燒裝置(13)的出料口 ； 所述螺旋熱解器(10)的揮發性物質出口(15)連接第一管殼式冷凝器(16)，第一管殼式冷凝器(16)的液體出口(17)連接熱解生物油沉放罐(19)，第一管殼式冷凝器(16)的氣體出口(18)連接儲氣罐(25)，所述熱解生物油沉放罐(19)上部的輕質生物油出口(20)連接輕質生物油儲罐(21);所述烘焙轉鼓(7)的揮發性物質出口(22)連接第二管殼式冷凝器(23)，第二管殼式冷凝器(23)的氣體出口(24)連接所述儲氣罐(25)，第二管殼式冷凝器(23)的液體出口(26)連接烘焙生物油沉放罐(27)，烘焙生物油沉放罐(27)的出口連接所述輕質生物油儲罐(21)，所述輕質生物油儲罐(21)的出口通過油栗(28)和三通閥(29)連接到水解塔(3); 風機(30)設置在所述錯流移動床焙燒裝置(13)的入口風室(31)，錯流移動床焙燒裝置(13)的煙氣出口風室(32)連接所述螺旋熱解器(10)的換熱設備入口(33)，所述螺旋熱解器(10)的換熱設備出口(34)連接所述烘焙轉鼓(7)的換熱設備入口(35)，所述烘焙轉鼓(7)的換熱設備出口(36)連接所述干燥箱(5)的換熱設備入口(37)，所述干燥箱(5)的換熱設備出口(38)連接尾氣處理塔(39)。6.根據權利要求5所述的耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置，其特征在于:在所述錯流移動床焙燒裝置(13)內，在錯流移動床焙燒裝置(13)的入料口和出料口之間設置整流板(40)，位于所述入口風室(31)處設有空氣入口整流板(41)，位于所述煙氣出口風室(32)處設有煙氣出口整流板(42)。
【專利摘要】本發明公開了一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的方法及裝置，稻殼原料首先經輕質生物油水解，除去大部分金屬元素后進行干燥；干燥后的稻殼再經過烘焙，隨后進入螺旋熱解器進行熱解，產生的稻殼焦給入錯流移動床焙燒裝置進行充分燃燒，得到純度高的白炭黑產品，焙燒后產生的高溫煙氣熱量梯級利用，分別作為熱解、烘焙和干燥的熱源，同時經過水解烘焙預處理后的熱解生物油品質得到提高。本發明梯級利用了稻殼焦焙燒產生的能量，整個系統無需外部供熱；同時，采用輕質生物油作為稻殼水解的水解溶液，節省了成本，且減少了污染；聯合輕質生物油水解和烘焙預處理提高了熱解生物油的產量和品質，也提高了白炭黑的品質和純度。
【IPC分類】C10B53/02, C10G1/00, C01B33/12
【公開號】CN105176564
【申請號】
【發明人】熊源泉, 張書平, 張平
【申請人】江西金糠新材料科技有限公司, 東南大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月20日