專利名稱：液化甜高粱莖稈殘渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體的說，涉及的是一種液化甜高粱莖稈殘渣的方法。
背景技術(shù)：
甜高粱是C4作物，是高光合效率、高生物學產(chǎn)量的作物之一，甜高粱一般能產(chǎn)出2250-7500kg/hm2的糧食，產(chǎn)60000-75000kg/hm2的富含糖份的莖稈；同時具有很強的抗逆境能力，對地域的適應性很強，在我國南北方均可大面積種植。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，對甜高粱莖稈的常見利用方式之一是，將其榨汁后，取其汁液進行液態(tài)發(fā)酵制取乙醇，該技術(shù)比較成熟。如申請(專利)號200410035604.6，名為利用甜高粱秸稈制造乙醇液體發(fā)酵技術(shù)，將甜高粱秸稈粉碎后榨汁，發(fā)酵后再進行蒸餾、凈化后得到乙醇。但至今尚未發(fā)現(xiàn)對甜高粱莖稈榨汁后的殘渣進行液化處理的文獻報道。甜高粱莖稈殘渣被作為垃圾丟棄焚燒或填埋，造成資源浪費和環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種液化甜高粱殘渣的方法，使其具有制備設(shè)備和工藝簡單、液態(tài)產(chǎn)物得率較高的特點，液態(tài)產(chǎn)物得率為27.3-36.6wt％。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括以下步驟①原料準備新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干篩取粒徑小于1mm，甜高粱莖稈殘渣粉末，置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至450或500℃，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，在預熱器中預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動進料螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物將大部分熱裂解蒸汽經(jīng)凈化后在金屬管冷凝器中被快速冷凝成液體產(chǎn)物，收集到集油瓶中。
本發(fā)明的原理是生物質(zhì)粉末在少氧或缺氧、中溫(500℃左右)、極高加熱速率(達1000℃/s以上)和極短停留時間(小于2s)的條件下發(fā)生熱裂解液化反應，使得分子量幾千或者上百萬的生物質(zhì)分子裂解為分子量幾十到一、二百的具有小分子結(jié)構(gòu)的熱裂解蒸汽；快速冷卻這些熱裂解蒸汽，終止可能發(fā)生的二次裂解反應，就可得到液體產(chǎn)品。
本發(fā)明適用于液化甜高粱莖稈殘渣，所得的液態(tài)產(chǎn)品可以進一步精制成傳統(tǒng)化石燃料的替代品，或提取高附加值的化學物質(zhì)，使甜高粱莖稈殘渣變廢為寶，資源得到有效利用。利用此方法甜高粱莖稈殘渣轉(zhuǎn)換成生物油的產(chǎn)率可達36.6wt％，避免了環(huán)境污染。


圖1為本發(fā)明實施例使用的熱裂解設(shè)備結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
本實施例采用的裝置是專利申請?zhí)枮?00510112221.9的中國專利中所提供的類似裝置，不同之處在于本發(fā)明實施例采用的熱裂解設(shè)備，不包括貧氧氣體發(fā)生裝置，即，用氮氣鋼瓶取代了貧氧氣體發(fā)生裝置。如圖1所示，本實施例采用的熱裂解設(shè)備包括以下組件料倉1；流化床反應器2；旋風分離器3；金屬管冷凝器4；集油瓶5；集炭箱6；載氣預熱器7；陶瓷加熱套8；套管式冷卻器9；螺桿10；電動機11；轉(zhuǎn)子流量計12；氮氣鋼瓶13；攪拌器14。將烘干的甜高粱渣粉稱重后放入熱裂解設(shè)備的料倉1中。往清理后的流化床反應器2內(nèi)加入適量的石英砂；打開套管式冷卻器9進水閥(圖中未示出)；然后接通電源，利用陶瓷加熱套8(加熱套外圍包有保溫材料，圖中未示出)加熱流化床反應器；流化床反應器底部砂層和流化床反應器中上部的溫度至450℃或500℃后(由熱電偶和溫控儀控制溫度，圖中未示出)，打開金屬管冷凝器4的進水閥，開啟氮氣鋼瓶13，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計12后進入載氣預熱器(由陶瓷加熱套提供熱量，加熱套外圍包有保溫材料，圖中未示出)7，再通入流化床反應器2底部內(nèi)作為流化氣，另一路與料倉1相連，保證料倉1頂部微正壓；待溫度穩(wěn)定至450℃或500℃后，手動攪拌器14同時啟動電動機11，帶動螺桿10將甜高粱渣粉送至流化床反應器2內(nèi)，熱裂解反應開始。分離固體產(chǎn)物反應生成的裂解蒸汽、部分固體產(chǎn)物和流化氣一起經(jīng)過旋風分離器3(旋風分離器外壁有陶瓷加熱套，加熱套外圍包有保溫材料，確保溫度在350℃，由熱電偶和溫控儀控制溫度，圖中未示出)，大部分固體產(chǎn)物分離出來后被收集在集炭箱6中。大部分裂解蒸汽在金屬管冷凝器4中被快速冷凝成液體產(chǎn)物流入集油瓶5中，未冷凝的氣體經(jīng)采樣后經(jīng)噴嘴點燃。
實施例1①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將質(zhì)量為500g的粒徑＜0.28mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至500℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為1.6m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至500℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物的質(zhì)量為155g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為430g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為36.0wt％。
實施例2①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將粒徑＜0.28mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至500℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為1.6m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至500℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量為150g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為410g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為36.6wt％。
實施例3①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將粒徑＜0.28mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至500℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為1.6m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至500℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量為155g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為425g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為36.4wt％。
實施例4①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將粒徑0.28-0.45mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至500℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為1.6m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至500℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量為150g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為440g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為34.1wt％。
實施例5①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將粒徑0.28-0.45mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至500℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為2m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至500℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量為120g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為440g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為27.3wt％。
實施例6①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將粒徑0.45-0.6mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至500℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為1.6m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至500℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量為125g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為435g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為28.7wt％。
實施例7①原料準備用壓榨機將新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎。
②烘干將粒徑＜0.28mm的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后置入烘箱，在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，及時放入熱裂解設(shè)備的料倉中。
④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入1.5kg石英砂；打開套管式冷卻器進水閥；然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器；當反應器的溫度至450℃后，打開金屬管冷凝器的進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，其讀數(shù)為1.6m3/h，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定至450℃后，手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽。
⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量為170g，根據(jù)反應前后烘干后的甜高粱渣粉的質(zhì)量差求出實際參加反應的甜高粱渣粉的質(zhì)量為470g，液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率為36.2wt％。
權(quán)利要求
1.一種液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征在于，包括以下步驟①原料準備新鮮甜高粱莖稈榨汁后，將殘渣曬干后粉碎；②烘干將粉碎后的甜高粱莖稈殘渣稱重后置入烘箱烘干；③裝料將烘干的甜高粱莖稈殘渣粉末稱重后，放入熱裂解設(shè)備的料倉中；④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入石英砂，打開套管式冷卻器進水閥，然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器，打開金屬管冷凝器進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定后，將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽；⑤收集液態(tài)產(chǎn)物將大部分熱裂解蒸汽經(jīng)凈化后在金屬管冷凝器中被快速冷凝成液體產(chǎn)物，收集到集油瓶中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征是，步驟①中，所述粉碎，是指粉碎而成小于1mm的粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征是，步驟②中，所述置入烘箱烘干，是指置入烘箱在105℃下烘24小時，確保其中的水分含量低于5％。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征是，步驟④中，所述反應過程中通入的氮氣，其流量為1.6-2.0m3/h。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征是，步驟④中，所述打開套管式冷卻器以及金屬管冷凝器進水閥，流入套管冷卻器和金屬管冷凝器中的為自來水。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征是，步驟④中，所述加熱套加熱流化床反應器，流化床反應器內(nèi)的溫度為450-500℃。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的液化甜高粱莖稈殘渣的方法，其特征是，步驟④中，所述將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，是指手動料倉攪拌器后，啟動電動機，帶動螺桿將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)。
全文摘要
一種農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域液化甜高粱莖稈殘渣的方法，步驟為①原料準備將殘渣曬干后粉碎。②烘干將粉碎后的甜高粱莖稈殘渣稱重后置入烘箱烘干。③裝料。④制取熱裂解蒸汽往清理后的流化床反應器內(nèi)加入石英砂，打開套管式冷卻器進水閥，然后接通電源，利用陶瓷加熱套加熱流化床反應器，打開金屬管冷凝器進水閥，開啟氮氣鋼瓶閥，其中氮氣分為兩路，其中一路經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計，預熱后，再通入流化床反應器內(nèi)，另一路與料倉相連，保證料倉微正壓；待溫度穩(wěn)定后，將殘渣粉送至流化床反應器內(nèi)，反應開始，生成熱裂解蒸汽；⑤收集液態(tài)產(chǎn)物。本發(fā)明具有制備設(shè)備和工藝簡單、液態(tài)產(chǎn)物得率較高的特點，液態(tài)產(chǎn)物得率為27.3－36.6wt％。
文檔編號C10G1/00GK101058733SQ200710041708
公開日2007年10月24日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者劉榮厚, 鄧春健 申請人:上海交通大學