专利名称：利用稻壳发电废弃物制备小苏打和白炭黑的方法
技术领域：
本发明涉及稻壳发电废弃的稻壳灰和二氧化碳的利用方法，特别是以稻壳灰和二氧化碳为原料与烧碱配合制备小苏打、白炭黑和活性炭的方法。
背景技术：
1.稻壳发电及有关问题将稻壳用作燃料发电，即所谓的稻壳发电，是我国能源结构优化的需要。我国是世界上最大的以煤炭为主要能源的国家。在每年产出的已超过30亿吨的煤炭中，绝大部分被作为能源应用，带来严重的生态环境问题。加快可再生能源的开发利用以减少煤炭消费，改变我国以煤炭为主的能源结构， 为我国保护环境和应对气候变化、实现经济社会可持续发展所必需。稻壳属于可再生能源中的生物质能源；将稻壳的燃烧热转化为属于高品位能量的电能，被认为是稻壳作为可再生燃料应用的优选方式，得到国家的鼓励和支持；建设以稻壳为燃料的生物质发电厂，或将已有小火电机组改造成生物质燃料机组，已列入我国可再生能源中长期发展规划中的重点领域。稻壳含碳约36%、含氢约4. 4%、含二氧化硅(硅石)近20% ；热值13 15兆焦 /千克，约与0. 5千克标煤的热值相当。以稻壳为燃料发电，无论将稻壳在缺氧条件下燃烧，转化成以一氧化碳和氢气为主要组分的可燃气体后再用作燃料发电，还是直接将稻壳用作锅炉燃料产生蒸汽发电，都存在生成的稻壳灰中的碳含量偏高所导致的热值损失过大问题，也就是与稻壳难以燃尽有关的稻壳的燃烧效率偏低问题。有关稻壳的燃烧特性研究(任强强、赵长遂、李英杰等，稻壳循环流化床燃烧特性研究[J]，锅炉技术，2007年第4期P38 42 ；张卫杰、孙立、徐健等，稻壳在循环流化床中燃烧现象分析[J]，可再生能源，2006年第2期p23 27)表明，稻壳即使在富氧的循环流化态下燃烧，形成的稻壳灰中的碳含量也难以低于15%。而在转换成燃气时的缺氧状态下燃烧，灰分中的碳含量还要高得多。稻壳中的碳之所以难以燃尽，与稻壳中二氧化硅含量较高有关。稻壳燃烧过程，既是稻壳中的碳的氧化挥发过程，也是稻壳中的二氧化硅在燃烧残留物中的富集过程。到燃烧末期，富集的二氧化硅将产生足够的掩蔽作用，阻止氧与未燃的碳接触，碳不能再氧化挥发，与二氧化硅一起成为稻壳灰被保存下来。由于稻壳的燃烧效率偏低，故按燃烧1公斤稻壳计的发电量，仅为0. 7千瓦时左右，远低于按稻壳热值预期的1.42千瓦时。因此，稻壳发电尽管得到国家各项优惠政策扶持和电价补贴，但仍因收益缺乏吸引力而发展困难。稻壳的燃烧效率偏低除降低稻壳发电的收益外，与之有关的另一问题，就是生成的大量灰分有待处理。稻壳含有约20%二氧化硅，燃烧后全部成为灰分。再加上未燃的炭，估计每燃烧1公斤稻壳形成的灰分有0. 3公斤左右。我国稻壳的年产量超过4500万吨 (按我国稻田不少于4. 5亿亩、亩产500公斤估计)，若用于发电，每年稻壳灰的产量将超过1300万吨，需要有合理、可行的方法处理。2.稻壳灰的利用方法及有关问题稻壳灰的利用，主要是其中的碳和二氧化硅的利用。由于活性炭和沉淀二氧化硅-白炭黑有很高的经济价值并有很大的市场容量，故在稻壳灰的利用方法研究中，以稻壳灰为原料制备白炭黑和活性炭的方法受到人们重视。以稻壳灰为原料制备活性炭和白炭黑的方法，首先由徐星汉提出(徐星汉，“稻壳灰联产水玻璃和活性炭”，CN1039000A，1990年1月M日)。该方法利用烧碱溶解二氧化硅
的特性，使稻壳灰中的二氧化硅与烧碱溶液按如下反应
权利要求
1.利用稻壳发电废弃物制备小苏打和白炭黑的方法，其特征是，以烧碱和稻壳发电生成的灰分和二氧化碳为原料，及包括下述步骤的小苏打、白炭黑和活性炭制备方法a.硅酸纳一活性炭制备测定稻壳灰中的二氧化硅含量，将适量灰分加入带搅拌的压力反应器，再加入109Γ20% 的烧碱溶液，加入量以氧化钠与二氧化硅的摩尔比计，为1 1. 5^2. 5，加入后于12(T200°C 及相应的饱和蒸汽压力下反应45 90分钟结束反应；b.硅酸纳一活性炭分离将反应产物过滤，滤渣为碳颗粒，送活性炭制备工序，滤液为硅酸纳溶液，送小苏打一白炭黑制备工序；c.活性炭制备先将滤渣水先二次，每次用水量为滤渣重量的三倍，水洗水回收并入硅酸纳滤液，继续用水洗至pH8 7时，再经干燥，即产品活性炭；d.小苏打一白炭黑制备将来自步骤b的适量硅酸钠加入带搅拌的反应器，用水稀释到以二氧化硅计的浓度为 50^70克/升，于5(T80°C通入用1. (Γ3. 0倍干燥空气或氮稀释的二氧化碳，每分钟的二氧化碳通入量按投入的硅酸钠中的Na2O量乘0. 04、. 06控制，当pH < 8. 6时，停止通二氧化碳，维持反应温度搅拌20飞0分钟结束反应，将反应产物过滤，滤饼经水洗、干燥，即产品白炭黑，滤液经蒸发浓缩，析出的晶体，即产品小苏打；或者将来自步骤b的适量硅酸钠加入带搅拌的反应器，控制温度6(T85°C，于45 90分钟内加入于60°C配制并保持温度为60士2°C的13. 5%的小苏打溶液，加入量以硅酸钠中的氧化钠与小苏打的质量比计，可为1:3. 5、. 5，加完后再于反应温度下搅拌1(Γ60分钟，结束反应；将反应产物过滤，水洗二氧化硅沉淀形成的滤饼，滤饼再经干燥，即产品白炭黑；滤液与水洗水合并蒸发浓缩，蒸水量按制备硅酸钠的烧碱含水量加回收的水洗水量再减去滤饼的含水量计，向浓缩液中通入用1. 5^2. 5倍干燥空气或氮稀释的二氧化碳，于45飞5°C进行碳化，每分钟的二氧化碳通入量按投入的硅酸钠中的Na2O量乘0. 04、. 06控制，当pH<8. 6 时，停止通二氧化碳，控制温度60°C过滤，得到滤液，循环用于硅酸纳碳化，得到的晶体再经干燥，即产品小苏打。
2.根据权利要求1所述的利用稻壳发电废弃物制备小苏打和白炭黑的方法，其特征是，硅酸纳与二氧化碳或与小苏打按步骤d进行的小苏打一白炭黑制备方法。
全文摘要
一种小与发电配合的稻壳利用方法，以烧碱和稻壳发电生成的二氧化硅和稻壳灰为原料，将烧碱与稻壳灰中的二氧化硅反应生成硅酸钠后，过滤，滤渣经水洗、活化，为活性炭；滤液硅酸钠与二氧化碳反应生成小苏打和白炭黑。
文档编号C01D7/00GK102275937SQ20111016309
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者叶天润, 叶阳 申请人:叶天润, 叶阳