成果孵化

热能自给型木质活性炭连续化生产利用新技术

作者:    浏览:460    发布时间:2015-9-21 10:11:50
1、 成果研究背景、应用领域
      我国是世界活性炭生产和出口第一大国,但是生产方式大多都比较粗放,生产过程中能耗高、资源的利用效率低,产品国际竞争力差。本项目通过技术与装备的创新研究与集成,开发出生物燃气供热木质活性炭连续化生产利用关键技术装备,每吨活性炭生产由耗煤3吨下降至0吨,实现了活性炭生产的连续化、热能自给以及低碳生产方式,对提升生物质资源综合利用效率,推动我国活性炭行业的整体技术水平进步有着重要的意义,填补了生物燃气与活性炭联产的国内技术空白。本项目在生物质资源高效高值转化利用、发展低碳经济、保护生态环境、提升我国活性炭行业的技术水平等方面发挥十分重要的作用。本成果可应用于活性炭行业。该成果利用生物质能供热技术还可推广至陶瓷、水泥的高能耗行业,将产生巨大的能源、环境和经济效益,推广前景应用显著。
2、 技术突破及创新研究内容
      针对木质生物质原料特性,创新锥形床内循环流态化技术,并采用富氧气化和催化裂解手段制备高热值清洁燃气,为化学法活性炭生产提供清洁热能;生物质气化产物固体炭采用自热式旋风快速活化技术生产物理法活性炭,并创新孔径定向调控和表面化学基团改性技术制备功能性活性炭产品,实现木质原料热解气化联产活性炭一体化生产技术创新集成。

      主要创新内容包括:①木质原料的热解过程和规律。首次研究发现木屑炭化过程的转折点温度为900℃,揭示了炭化物的化学结构、表面官能团变化、微晶结构生成演变规律、形成机理与特点;②生物质内循环锥形流化床气化技术和设备。发明了具有适用原料颗粒度分布宽、床层稳定、气化强度高等优点的锥形流化床气化反应器,系统操作弹性达25-100%负荷。③生物质富氧、催化气化技术。将富氧技术应用于生物质气化,燃气热值提高30%,达到7600 kJ/Nm3,焦油转化率由90%提高到99%,焦油含量≤50mg/Nm3;④活性炭吸附性能优化调控技术。通过表面改性手段和催化调孔技术,创制出富含羟基和羧基、高比表面积、纳米级孔隙超过50%的专用活性炭,液相脱色效果提高30%以上,气相吸附效果达到国际先进水平。创制了物理法自热式旋风活化制备活性炭工艺和装备。⑤生物燃气供热木质活性炭生产利用工程化技术集成。通过气化供热与化学法活性炭生产技术的集成,突创新建立了国内第一条最大规模热能自给型年产8000吨磷酸法活性炭生产线,利用气化产物固体炭生产功能性炭材料,建立了示范工程并进行工业化推广和应用。技术达到国际领先水平。

沸腾炭化炉

3、 主要经济技术指标情况、投资规模。

      通过生物质气化技术与物理法-化学法活性炭一体化制备技术集成创新,开发出生物燃气供热木质活性炭连续化生产利用技术,首次完成木质活性炭生产系统的物-热衡算,并开发了新型流化床气化炉,生物质燃气热值8000kJ/Nm3,产气率达到1.2Nm3/h,生物质炭产率30%。每吨活性炭生产煤耗由3吨下降至0吨,废水零排放,生产环境清洁;活性炭产品吸附性能优良:焦糖值≥100%,亚兰值≥225mg/g,碘值≥900mg/g,实现生物能源与资源的高效、综合利用。

磷酸冷榨回收装置

磷酸冷榨回收装置

4、 应用前景及重大意义,所带来的经济社会效益。

      本项目实现了活性炭生产过程无化石能源消耗和生物质资源高效综合利用的目标。全国目前年产50万吨活性炭,本技术实施推广后,每年可节约近150万吨标准煤,直接经济效益约7亿元,减少CO2、SO2、NO等排放约1200万吨,产生巨大经济和环境效益。该成果利用生物质能供热技术还可推广至陶瓷、水泥的高能耗行业,将产生巨大的能源、环境和经济效益,推广前景应用显著。

尾气处理装置

尾气处理装置