[发明专利]一种原位成型高比表面积生物炭制备装置与方法

权利要求书

1.一种原位成型高比表面积生物炭制备方法，其特征在于，

该方法所用的装置为原位成型高比表面积生物炭制备装置，包括碎混装置、热压热解装置、清洗装置、烘干装置、气液分离装置、换热装置、可燃气回收装置、浓缩反应器和水处理装置；碎混装置、热压热解装置、清洗装置和烘干装置依次相连；热压热解装置与气液分离装置相连，气液分离装置与换热装置相连，换热装置与可燃气回收装置相连；清洗装置、浓缩反应器和水处理装置依次相连；浓缩反应器与换热装置相连，浓缩反应器与碎混装置相连；碎混装置与气液分离装置相连；

热压热解装置出口的热解油气混合物通入气液分离装置，固相通入清洗装置；气液分离装置分离的液相焦油通入碎混装置中，高温可燃气通入换热装置；换热装置出口的热解气通入可燃气回收装置；换热装置的热空气通入浓缩反应器；清洗装置的水洗液通入浓缩反应器，浓缩反应器出口的蒸发冷凝水通入水处理反应器，浓缩反应器出口的浓缩改性剂通入碎混装置；

步骤如下：

Ⅰ碎混阶段：将生物质添加到碎混装置中，启动碎混装置，利用切削刀组将生物质破碎成100～200目的粉末，再加入改性剂，启动雾化模块加入水，之后利用搅拌器将生物质与改性剂充分混合后通过传送系统送入热压热解装置；

所述的改性剂是磷酸酯、焦磷酸、磷酰胺、磷酸三铵中一种或两种以上混合；所述的改性剂与生物质质量比为0.05～5；

Ⅱ热压成型热解成炭阶段：待步骤Ⅰ中混合物进入到热压热解装置后，启动热压热解装置的温控系统和压控系统，调节热压成型-热解成炭的压力和温度，此阶段采用连续式、阶梯式或交互式加压加热方式，经过保温和保压后获得的热解油、热解气和热解炭三相产物；热解油气混合物通入气液分离装置，实现液相焦油和高温可燃气分离，液相焦油循环到碎混装置中与下一批生物质混合，高温可燃气以高温热解气的形式进入换热装置，高温热解气与换热装置内的空气进行间接换热，换热后的热空气送入浓缩反应器为水洗液的蒸发提供能量，换热后的热解气送入可燃气回收装置进行收集；所述的热压热解装置的加压强度为1～200MPa/cm²，加热温度为300～500℃，同步热压成型和热解成炭的时间为5～120min，升温速率为1～20℃/min，升压速率为1～20MPa/cm²/min；

Ⅲ离洗阶段：步骤Ⅱ中热压热解装置产出的固相经清洗装置和烘干装置清洗烘干后获得成型生物炭产品，清洗装置排出的水洗液经过浓缩反应器，高温热空气为水洗液的蒸发浓缩提供能量，浓缩后的浓缩改性剂回用到碎混装置中，剩余蒸发冷凝水进入水处理装置，处理达标后排放。

2.根据权利要求1所述的原位成型高比表面积生物炭制备方法，其特征在于，所述的碎混装置主要由切削刀组、筛分模块、搅拌器、雾化模块和传送系统组成。

3.根据权利要求1或2所述的原位成型高比表面积生物炭制备方法，其特征在于，所述的热压热解装置主要由温控系统、压控系统、成型模具、加压模块和加热模块组成。

4.根据权利要求1所述的原位成型高比表面积生物炭制备方法，其特征在于，所述的生物质为含有木质素、纤维素和半纤维素的工业副产物、农业废弃物及城市废弃物中的一种或两种以上混合。

5.根据权利要求1所述的原位成型高比表面积生物炭制备方法，其特征在于，所述的加热方式是电阻加热、电磁力线圈加热或微波加热；所述的加压方式是机械驱动或液压驱动。