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1、10申请公布号CN102101013A43申请公布日20110622CN102101013ACN102101013A21申请号201010598310X22申请日20101210B01D53/81200601B01D53/60200601C07C27/00200601C07C29/00200601C07C31/04200601C07C49/08200601C07C45/5120060171申请人华北电力大学地址102206北京市德胜门外朱辛庄华北电力大学72发明人陆强董长青张旭明张志飞张俊姣田慧云杨勇平74专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝54发明名称生物质热解。
2、制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法57摘要本发明属于生物质能的利用领域，具体涉及一种生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法。该制备方法如下将生物质在有限供氧或者无氧条件下于300800下进行快速热解，随后将高温热解气通入一个装有氧化钙的反应器中，使其在足够的停留时间下逐步降温至70120，在氧化钙作用下发生裂解、缩聚等反应，并和氧化钙发生吸附、中和等反应，最后将热解气冷凝至室温收集液体产物。将氧化钙反应器中的物料冷却至室温后即可得到固体脱硫脱硝剂，而液体产物中则富含甲醇和丙酮这两种化学品。本方法以生物质和氧化钙为原料，通过热处理方式实现了脱硫脱硝剂、甲醇和丙酮的联产，生产成本较低，对于大。
3、规模生物质能的利用具有重要的意义。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102101016A1/1页21生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，其特征在于，包括以下步骤1将生物质在有限供氧或者无氧的条件下，于300800下进行快速热解反应，反应时间0T60秒，得到高温热解气；2将高温热解气直接通入一个装有氧化钙的反应器中，使热解气缓慢通过氧化钙层并逐步降温至70120，将氧化钙反应器中的物料冷却至室温即得到固体脱硫脱硝剂；3将热解气冷凝至室温即获得富含甲醇和丙酮的液体产物。2根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和。
4、丙酮的方法，其特征在于，所述步骤1中，对生物质物料升温至其热解反应温度的升温速率为102105/S。3根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，其特征在于，所述生物质材料在热解处理前破碎至粒径为5MM以下的颗粒。4根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，其特征在于，所述生物质材料为含木质纤维素的陆生植物、水生植物、城市有机垃圾、人畜粪便，原料使用前经自然风干。5根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，其特征在于所述步骤1中，快速热解反应的温度优选为400700。6根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙。
5、酮的方法，其特征在于，所述有限供氧是指供氧当量比小于01情况，即实际供氧量与理论完全燃烧需氧量之比小于01；所述无氧条件是指惰性无氧保护气体环境条件。7根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，其特征在于，所述步骤2中，装有氧化钙的反应器为固定床反应器，氧化钙层的厚度优选为011M。8根据权利要求1所述的生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，其特征在于，所述步骤2中，高温热解气缓慢通过氧化钙层的优选流速为00101M/S。权利要求书CN102101013ACN102101016A1/3页3生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法技术领域0001本发明属于生物。
6、质能的利用领域，具体涉及一种生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法。背景技术0002一切有生命的可以生长的有机物统称为生物质，包括植物、动物和微生物等。目前，可供开发利用的生物质资源主要是以各种农林废弃物为主的木质纤维素类生物质。木质纤维素类生物质一般由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分，以及少量的灰分和提取物组成。生物质在有限供氧或者缺氧条件下快速受热分解时，会形成气液固三种产物，其中液体产物的组成非常复杂，主要包括大量的水分、有机酸、醛、酮、呋喃类物质、苯酚类物质以及大分子低聚物。该液体产物可以作为燃料使用，但由于品质较差，限制了其应用领域。另外，该液体产物也可用于分离提取各种化学。
7、品，但由于组成极为复杂有超过400种的物质，绝大部分物质的含量都很低，使得分离提取不仅技术困难，而且没有很好的经济效益。为了获得某些高附加值产物，可以引入适当的催化剂，对生物质热解过程或热解气进行适当的催化处理，以提高目标产物的产率及其纯度。0003现有的燃煤电站锅炉，常采用廉价的石灰或石灰石实现SO2的脱除，但脱硫效率还不是很高，而且对脱硝基本没有效果。近来的研究发现，使用有机钙盐，如乙酸钙等，能够同时起到高效的脱硫脱硝效果，这是因为有机钙盐受热分解后，能够生成具有较大比表面积的大孔氧化钙细颗粒，有利于脱硫，而且同时形成一些有机物或相应的自由基，能够还原脱除NOX。然而常规的有机钙盐价格较高。
8、，作为脱硫脱硝剂使用成本昂贵。0004由于生物质热解液体产物中含有较多的有机酸，目前已有学者提出利用该液体产物和氧化钙反应制备脱硫脱硝剂。然而，由于生物质热解液体中存在着很多无法与氧化钙发生反应的有机物，因此一般利用该液体产物制备脱硫脱硝剂时，都是控制液体和氧化钙的比例，使最终产物仍呈液体状，通过雾化的方式喷入燃烧炉膛中，实现脱硫脱销的目的。当增加氧化钙的比例时，可得到接近固体状的产物，但需要经过加热或者减压蒸馏的方式除去小分子液体产物并使一些大分子的有机物聚合积碳，从而获得固体脱硫脱硝剂，然而在加热或者减压蒸馏的过程中，会导致有机物挥发污染。发明内容0005本发明的目的是提供一种制备脱硫脱硝。
9、剂的新方法，同时联产甲醇和丙酮两种化学品，以克服直接利用生物质热解液体产物制备固体脱硫脱硝剂过程中可能会导致的环境污染等缺陷。0006本发明解决技术问题所采用的技术方案包括以下步骤00071将生物质在有限供氧或者无氧的条件下，于300800下进行快速热解反应，反应时间0T60秒，得到高温热解气；00082将高温热解气直接通入一个装有氧化钙的反应器中，使热解气缓慢通过氧化说明书CN102101013ACN102101016A2/3页4钙层并逐步降温至70120，将氧化钙反应器中的物料冷却至室温即得到固体脱硫脱硝剂；00093将热解气冷凝至室温即获得富含甲醇和丙酮的液体产物。0010所述步骤1中，。
10、对生物质物料升温至其热解反应温度的升温速率为102105/S。0011所述生物质材料在热解处理前破碎至粒径为5MM以下的颗粒。0012所述生物质材料为含木质纤维素的陆生植物、水生植物、城市有机垃圾、人畜粪便，原料使用前经自然风干。0013所述步骤1中，快速热解反应的温度优选为400700。0014所述有限供氧是指供氧当量比小于01情况，即实际供氧量与理论完全燃烧需氧量之比小于01；所述无氧条件是指惰性无氧保护气体环境条件。0015所述步骤2中，装有氧化钙的反应器为固定床反应器，氧化钙层的厚度优选为011M。0016所述步骤2中，高温热解气缓慢通过氧化钙层的优选流速为00101M/S。0017本。
11、发明的有益效果为0018本发明提出了一种在线制备脱硫脱硝剂的方法，对生物质原料进行快速热解后，不对热解气进行冷凝获得液体产物，而是直接通入一个装有氧化钙的反应器中，高温热解气和氧化钙接触后，其中的有机酸会和氧化钙发生中和反应，而苯酚类物质等也可以和氧化钙发生反应，此外各种有机物都会在氧化钙表面发生缩聚反应形成大分子焦炭产物以及裂解反应形成永久性气体产物，通过控制热解气的流速并使其逐步降温，从而达到充分反应的目的。由于缩聚等反应的原因，可以使有机物固化，从而得到固体脱硫脱硝剂，另外裂解等反应能够促进甲醇和丙酮这两种小分子有机物的形成。最后对温度已降为70120的热解气进行冷凝至室温，即可获得富含。
12、甲醇和丙酮的液体产物。附图说明0019图1为本发明的工艺流程图。具体实施方式0020本发明提供了一种生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。0021下述实施例中的百分含量如无特殊说明均为重量百分含量。本文中，MIN表示分，S表示秒。0022实施例10023以自然风干的杨木为原料，破碎至平均粒径为05MM，将物料送入一个氮气氛围的热解反应器中，在500下快速热解20S，所产生的热解气通入固定床氧化钙反应器中，床层高度为05M，热解气离开固定床反应器时的流速为003M/S，温度为80，实验持续进行30MIN，最后冷凝该热解气至室温20，收集液体产。
13、物。0024从氧化钙反应器中取出物料并冷却至室温，利用其进行脱硫脱硝实验，结果表明脱硫效率达到96，脱硝效率达到58。说明书CN102101013ACN102101016A3/3页50025液体产物的产率为80，通过气相色谱分析其中甲醇和丙酮的含量，计算得知这两种物质的产率分别为26和33。0026实施例20027以自然风干的杨木为原料，破碎至平均粒径为05MM，将物料送入热解反应器中，在惰性气体氛围以实验得到的永久性气体为保护气600下快速热解10S，所产生的热解气通入固定床氧化钙反应器中，床层高度为04M，热解气离开固定床反应器时的流速为002M/S，温度为70，实验持续进行30MIN，最。
14、后冷凝该热解气至室温20，收集液体产物。0028从氧化钙反应器中取出物料并冷却至室温，利用其进行脱硫脱硝实验，结果表明脱硫效率达到97，脱硝效率达到60。0029液体产物的产率为74，通过气相色谱分析其中甲醇和丙酮的含量，计算得知这两种物质的产率分别为23和33。0030实施例30031以自然风干的松木为原料，破碎至平均粒径为04MM，将物料送入热解反应器中，在惰性气体氛围以实验得到的永久性气体为保护气400下快速热解30S，所产生的热解气通入固定床氧化钙反应器中，床层高度为05M，热解气离开固定床反应器时的流速为002M/S，温度为70，实验持续进行30MIN，最后冷凝该热解气至室温20，收。
15、集液体产物。0032从氧化钙反应器中取出物料并冷却至室温，利用其进行脱硫脱硝实验，结果表明脱硫效率达到97，脱硝效率达到55。0033液体产物的产率为55，通过气相色谱分析其中甲醇和丙酮的含量，计算得知这两种物质的产率分别为17和24。0034实施例40035以自然风干未破碎的稻壳为原料，将物料送入热解反应器中，在惰性气体氛围以实验得到的永久性气体为保护气500下快速热解15S，所产生的热解气通入固定床氧化钙反应器中，床层高度为08M，热解气离开固定床反应器时的流速为003M/S，温度为80，实验持续进行50MIN，最后冷凝该热解气至室温20，收集液体产物。0036从氧化钙反应器中取出物料并冷却至室温，利用其进行脱硫脱硝实验，结果表明脱硫效率达到95，脱硝效率达到59。0037液体产物的产率为64，通过气相色谱分析其中甲醇和丙酮的含量，计算得知这两种物质的产率分别为21和28。说明书CN102101013ACN102101016A1/1页6图1说明书附图CN102101013A。