[发明专利]一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法

权利要求书

1.一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其包括以下步骤：木质素通过进料系统(A)进入到热解反应器系统(B)进行反应，然后产生的热解蒸气进入到分级冷凝系统(C)，以进行生物油的分离和回收。

2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述原料为易发生软化、具有热敏性的原材料，如造纸黑液木质素(Kraft lignin)。

3.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述进料系统(A)为生物质“脉冲进样器”，木质素通过气动夹管阀(4)从料斗(5)中排出，使少量木质素颗粒掉入水平的注入管中，通过间歇性的氮气脉冲(2)和连续的氮气载气流(1)将其推进反应器(8)。

4.根据权利要求3所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述用于排放生物质的气动夹管阀(4)和用于生成脉冲流的电磁阀(3)通过可编程逻辑控制器PLC(6)同步控制，气动夹管阀(4)会在短时间内(例如：0.35s)定期(例如：每5s)打开一次，时间设置可根据进料需求进行调整。

5.根据权利要求3所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述连续的载气(1)和间歇脉冲可防止任何固体沉淀在进料管内；载气N₂(1)的流量由质量流量计计量并控制，脉冲气体(2)的量根据缓冲罐的压力和体积以及脉冲频率计算。

6.根据权利要求3所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述木质素粉末通过0～90°间某一倾斜角，从反应器(8)气体分配器上方床层某高度位置进料到反应器(8)中；倾斜进料管道外含有冷水夹套(7)，防止木质素粉末在进入反应器(8)前由于温度过高在进料管处反应。

7.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述木质素粉末进入到热解反应器系统(B)，所述反应器(8)为鼓泡流化床反应器，通过流化气体(9)和反应器(8)内置的机械搅拌下，使木质素粉末与加热的床层材料(12)充分混合，熔化和反应，木质素裂解为生物炭和热解蒸汽，生物炭继续保留在反应器(8)中，产生的热解蒸汽通过热过滤器(13)从反应器(8)的顶部逸出。

8.根据权利要求7所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述反应器(8)的床层材料(12)由三个辐射电加热器加热，加热器是由PID控制器独立控制，PID控制器的温度反馈是通过放置在反应器中与加热器高度相同的K型热电偶提供，需要加热反应器(8)床层材料(12)的温度为400～800℃。

9.根据权利要求7所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述床层材料(12)由木质素炭组成。

10.根据权利要求7所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述的反应器为鼓泡流化床反应器(8)，由铬镍铁合金600制成。

11.根据权利要求7所述的一种利用二氧化碳强化木质素热解制备酚类化合物和高品质碳材料的方法，其特征在于：所述流化气(9)为氮气(N₂)和二氧化碳(CO₂)的混合气，流化气体(9)通过位于反应器(8)底部的多孔气体分配板进入热解反应器(8)；在进入流化床之前，使用带PID温度控制的加热器(10)，将流化气体(9)预热至约300℃，并通过质量流量计计量和控制其流速。