[发明专利]太阳能加热熔盐热解生物质制碳材料的方法和装置

说明书

本发明提供了太阳能加热熔盐热解生物质制碳材料的方法和装置，涉及生物质制碳材料技术领域，旨在解决熔盐制碳技术无法连续制碳，并且耗能较大，难以实现量产的问题，采用的技术方案是，利用高温熔盐连续处理生物质，在保证制碳品质的同时，缩短制碳时间，提高制碳效率。在生物质的预处理中，通过热解反应中得到的高温热气用于保证烘干系统，从而充分的利用了废气资源，同时也保证了管路安全和热解效率。在分离操作中，利用多层滤网和推板，将反应后的熔盐与制得的生物质碳分离，这样的好处是，利用二者在高温情况下的物理性质进行有效分离，不会间断生物质碳的反应和熔盐的循环，真正做到连续制碳。

技术领域

本发明涉及生物质制碳材料技术领域，具体为太阳能加热熔盐热解生物质制碳材料的方法和装置。

背景技术

农业是废弃物产生的主要源头，也是废弃物资源化利用的难点。人类生产和生活中产生的生物质废弃物直接或间接来自农业，常见的生物质废弃物主要是生物体死亡、收获、加工利用后残余的生物质。

碳作为单一元素却可形成各类结构和性质不同的物质，随着时代的变迁和科学的进步，人们不断地发现和利用碳材料，所以碳元素的开发和应用有着无限的可能性。碳是一类应用广泛的材料，在许多行业都有着较大的需求量。多孔碳可以储氢；活性炭具有吸附功能；碳纤维产品可以用作隔热保温材料、模压隔热材料基材、耐热保护层和耐腐蚀层基材等；碳还能与铁形成碳素钢等合金；高比表面积碳是一种性能优良的电化学超级电容器电极材料；碳材料在锂离子电池中也必不可少。

生物质碳制备工艺简单, 原材料来源丰富，形式多样且易于加工, 是近年来出现的一种多用途功能材料。生物质碳具有丰富的多孔结构、巨大的比表面积、较强的吸附能力、稳定的化学性质、较高的力学强度以及良好的导电性。因此, 生物质碳在污水处理、农作物种植及电化学等领域都有着很大的应用潜力。

现有的生物质制碳中使用最为广泛的有直接碳化法、物理活化法、化学活化法、物理-化学活化法以及水热活化法。但是大多操作复杂，步骤较为麻烦，使用化学试剂多，或者生物质碳性能一般，杂质含量多，难以提纯。

大多数碳材料的制备都是在惰性气氛下进行的，整个制备过程通常要耗费相当长的时间，这无疑造成了大量惰性气体的浪费以及相应设备成本的提高。熔盐制碳以惰性盐为密封、活化双功能介质，在空气气氛中制备多孔碳材料，无疑充满优势。但是目前的熔盐制碳技术无法连续制碳，并且耗能较大，难以实现量产，本发明以此为出发点，利用太阳能加热熔盐热解生物质制碳材料，解决当前问题。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了太阳能加热熔盐热解生物质制碳材料的方法和装置，采用的技术方案是，包括冷熔盐管道和热熔盐管道、光热机构、控温机构、集热气烘干机构、过滤机构、混合推进机构，熔盐除杂机构、稀有气体冷却机构、PLC控制器和清洗分离高附加值碳机构；所述光热机构分别与所述冷熔盐管道和所述热熔盐管道的一端连接，所述冷熔盐管道和所述热熔盐管道的另一端通过所述混合推进机构连接，所述混合推进机构的输出端设有所述稀有气体冷却机构，所述稀有气体冷却机构下方设有所述清洗分离高附加值碳机构，所述冷熔盐管道上设有冷熔盐储存仓，且所述冷熔盐管道上还设有冷熔盐泵，所述热熔盐管道上设有热熔盐储存仓，且所述热熔盐管道上还设有热熔盐泵，所述热熔盐管道上还设有生物质输料管道，所述热熔盐泵与所述生物质输料管道之间还设有所述控温机构，所述冷熔盐管道上还设有集热气烘干机构，所述热熔盐管道上设有所述过滤机构，所述过滤机构与所述冷熔盐储存仓之间设有所述熔盐除杂机构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光热机构包括集热板和集热器，所述集热板上设有槽式抛物面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述控温机构包括热电偶，所述热电偶设在所述热熔盐泵与所述生物质输料管道之间，所述热电偶上连接有温度变送器和温度控制器，所述PLC控制器与所述热电偶、所述热熔盐泵、所述温度变送器和所述温度控制器。