[发明专利]一种防止木质素热解结块的预处理方法及产品有效

专利信息
申请号: 201910510175.X 申请日: 2019-06-13
公开(公告)号: CN110256690B 公开(公告)日: 2021-05-18
发明(设计)人: 杨海平;李建;白小薇;陈应泉;陈伟;陈旭;邵敬爱;杨晴;张雄;王贤华;张世红;陈汉平 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: C08H7/00 分类号: C08H7/00;C01B32/05
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 王世芳;李智
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 防止 木质素 结块 预处理 方法 产品
【说明书】:

本发明公开一种防止木质素热解结块的预处理方法及其产品,属于木质素利用领域。该方法首先将木质素置于水中获得木质素溶液,然后加入添加剂并进行超声处理,待超声结束后转移至烘箱干燥,除去水分即可得到预处理过后的木质素粉末。本发明提供的方法中,通过添加剂与木质素大分子官能团反应,防止木质素官能团在热解反应中团聚、结块,同时添加剂具有模板剂功能,得到木质素焦炭微观上纳米级微球。本发明方法能显著改善木质素热解过程的结块、团聚问题,本发明方法获得的木质素焦炭是一种高附加值碳材料,是良好的吸附、催化载体。

技术领域

本发明属于木质素热解领域,更具体地,涉及一种防止木质素热解结块的预处理方法及产品。

背景技术

木质素是一种重要的天然芳香族化合物资源,其在生物质中含量仅次于纤维素,造纸行业每年产生大量废弃木质素资源,其中大部分被用于锅炉换取低品位热量。而热解是一种前景巨大的生物质利用技术,其条件温和,污染物少,易于控制,木质素热解可以制备多种高价值产品,例如富酚生物油、高热值生物燃气和高附加值碳材料等。

现有的木质素热解技术都是在常规生物质热解技术的基础上发展而来,然而木质素结构与生物质结构存在较大差异,导致直接借用现有生物质热解技术存在一些问题。其中一个限制木质素热解技术大规模应用的瓶颈便是木质素在低温结块导致给料和木质素焦炭收集困难。木质素在低温下(250℃)会发生软化反应,微观上木质素大分子之间相互交联、重组和聚合,宏观上木质素焦炭体积膨胀,结块,这导致木质素给料装置容易堵塞,反应器内部焦炭收集困难,热解反应无法稳定连续进行。因此,寻求一种简单的木质素预处理方法,防止木质素热解过程结块意义重大。

专利CN201510397146.9公布了一种利用流化床催化热解木质素制备轻质芳香烃的方法,其中木质素焦炭结块形成一层坚硬外壳覆盖在USY分子筛催化剂上,需要利用富氧条件将其烧蚀除去以达到再生利用的目的。但是,富氧条件需要利用空气分离设备,能耗高,经济性差,不适合大规模应用。

鉴于此,开发一种简单、经济的木质素预处理以防止热解时结块的方法十分重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种防止木质素热解结块的预处理方法及产品,其目的在于,通过添加剂与木质素大分子官能团反应,防止在热解反应中木质素碎片之间二次聚合、交联,从而抑制了木质素焦炭的结块,得到粉末状热解焦炭产品。

为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种防止木质素热解结块的预处理方法,其特征在于,其包括如下步骤:

S1:将木质素溶解在水中,得到第一混合溶液,在第一混合溶液中加入添加剂,获得第二混合溶液,所述添加剂选自氢氧化钙、氢氧化镁、乙酸钙、乙酸镁、甲酸钙、甲酸镁中的一种或多种,

S2:对第二混合溶液执行超声处理,以使木质素中的官能团和添加剂发生反应,获得预处理过的木质素溶液,

S3:对预处理过的木质素溶液执行干燥处理,获得预处理过的具有抗结块功能的木质素粉末。

进一步的,步骤S1中,添加剂与木质素的质量比例为1:10~1:100。作为优选地,添加剂与木质素的质量比例为1:30~1:80。

进一步的,步骤S1中,木质素与水的质量比例为1:1~1:4。作为优选地,木质素与水的质量比例为1:2~1:3。

进一步,步骤S2中,超声处理的功率为60w~100w,频率为40赫兹~60赫兹,超声处理时间为10分钟~30分钟。

进一步的,步骤S3中,干燥温度60℃~80℃,干燥时间24小时~48小时。

进一步的,木质素种类包括造纸黑液木质素、碱木质素、热解木质素、有机溶剂提取木质素、磨木木质素和磺酸盐木质素。

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