2秒以内，快速冷凝器冷凝分离出生物油，剩余的不可冷凝的可燃性气体压缩送至气柜储存，最终送至燃烧炉燃烧，加热熔盐做热载体实现稻壳自热式热解。热解固体产物通过两道气动闸阀从螺旋输送器排出热解反应器。
[0016]3.预氧化:热解固体产物在450-550°C温度条件下实施初级控温氧化，氧化剂选用空气或氧气中的一种或两种，氧化的时间控制在120-240分钟内。
[0017]4.酸处理:100质量分的步骤2的热解固相产物加入到400-600分浓度为3_10%的酸性(无机酸)水溶液中，在40-100°C温度条件下处理60分钟，脱酸、水洗(该步骤根据需要可重复)，水洗后充分干燥。
[0018]5.控温氧化:步骤3处理后的产物在高温的空气氛围或氧气氛围中氧化，控制物料温度在500-800°C，停留时间控制在60-240分钟得到超纯的纳米二氧化硅。
[0019]相对现有技术，本发明的工艺路线有如下优点:
[0020]一是稻壳在接近真空条件下快速热解，尽可能地避免了挥发分的二次裂解，降低了固定碳的产量，为后续的燃烧单元彻底氧化杂质碳提供便利。稻壳热解所需的能量来源于热解气相产物的燃烧，实现能量自给自足。
[0021]二是酸处理单元处理的强度仅限于溶出稻壳中少量的杂质碱金属氧化物，尽可能减少了半纤维素和纤维素的酸性条件下水解，降低了酸的使用量同时避免高浓度有机废水的产生。
[0022]三是本发明的工艺路线处理出来的二氧化硅纯度高，分散性好，最大程度地扩展了稻壳产纳米二氧化硅的使用范围。
【附图说明】
[0023]附图为稻壳快速热解、控温氧化生产纳米二氧化硅的工艺路线图
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图1对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0025]稻壳经过风选，除去细微粉尘和泥土石块等，进入粉碎机粉碎至20目以内。将稻壳粉投入浸泡池温水浸12小时后离心机脱出部分游离水分，依次进入干燥器和预热器，二者分步进行。干燥采用洁净的105-160°C高温空气，充分干燥至水分降至5%以下；预热采用洁净的240-300°C高温空气，进一步干燥并预热稻壳粉至180-200°C之间。稻壳粉预热后进入快速热解反应器热解。
[0026]热解在450°C的高温和15kPa总压力下进行，高温通过530°C熔盐组实现精确控温，15kPa的负压通过真空泵和附属缓冲罐实现。热解产物分气相产物和固态产物。气相产物在热解反应器内停留时间控制在2秒以内，在真空泵的牵引下快速离开热解反应器进入冷凝器冷凝，分离出液态产物焦油，不可冷凝气体经过过滤后输送到气柜储存，后输送到燃烧炉燃烧，产生的热量一部分用以加热熔盐做热载体实现稻壳自热式热解；一部分用以预热后续氧化单元需要的高温空气。
[0027]热解固相产物在450-550°C温度条件下实施初级控温氧化，氧化剂选用空气或氧气中的一种或两种，氧化的时间控制在120-240分钟内。然后热解固相产物在反应爸中低温酸煮，选择无机酸盐酸，浓度为5%，添加比例为100质量份的稻壳粉使用500质量份的5%盐酸溶液，温度控制在80-100°C，加热方式选用热水水浴。本酸洗步骤根据需要可多次重复，次数越多，最终产品纯度越高。酸洗后振动筛脱酸，去离子水水洗多次，然后用纯水洗涤多次直至水洗液电导率降至l.0us/cm。纯化后的稻壳经过干燥器干燥脱水。
[0028]稻壳热解后的固态产物此时的成分是高含量的二氧化硅和部分的固定碳，在600°C的高温空气(或氧气或二者混合气)中燃烧氧化120分钟得到超纯白色产物，经过进一步粉碎得到超纯超细的纳米二氧化娃产品。
【主权项】
1.一种稻壳利用方法，尤其是指一种稻壳经过预处理、真空快速热解、酸洗去除金属氧化物、控温燃烧氧化生产超纯纳米二氧化硅和生物油的方法。2.根据权利要求1所述的预处理是指稻壳经过分选、除尘后粉碎至20目内。3.根据权利要求1所述的热解前物料必须经过干燥后再高温空气预热至200°C左右，分步进行。4.根据权利要求1所述的真空快速热解是指物料通过真空上料器进入热解装置，以极高的升温速率快速升温至450-600°C，完成快速热解；产生的挥发分在总压力为15kPa的负压下快速被抽走，其停留时间控制在2秒以内。热解固体产物通过两道气动闸阀从螺旋输送器排出热解反应器。5.根据权利要求1所述的酸洗是指100质量分的稻壳粉加入到400-600分浓度为3-10%的酸性水溶液中，在40?100°C温度条件下处理60-120分钟，去离子水水洗后纯水水洗，充分干燥，控制物料含水量低于5%。重复脱酸、水洗可显著提高目标产物的纯度。选用的酸应为无机酸(盐酸、硫酸或硝酸)。6.根据权利要求1所述的控温燃烧氧化是指物料高温的空气氛围或氧气氛围中氧化，控制物料温度在550-600°C，停留时间控制在60?240分钟。7.根据权利要求1所述的稻壳利用方法中稻壳热解所需的能量来源于热解气相产物的燃烧。8.根据权利要求1所述的稻壳利用方法中酸洗单元处理的强度仅限于溶出稻壳中少量的杂质碱金属氧化物，尽可能减少半纤维素和纤维素的酸性条件下水解，降低酸的使用量同时避免高浓度有机废水的产生。
【专利摘要】本发明公开了一种利用稻壳生产超纯纳米二氧化硅方法，具体工艺依次为预处理、预热、真空快速热解、稀酸酸洗及控温燃烧氧化。本发明中稀酸酸洗的强度仅限于溶出稻壳中少量的杂质碱金属氧化物，尽可能减少了半纤维素和纤维素的水解，降低了酸的使用量同时避免高浓度有机废水的产生；稻壳在接近真空条件下快速热解，尽可能地避免了挥发分的二次裂解，充分提高生物油的产量，降低了固定碳的产量，为后续的燃烧单元彻底氧化杂质碳提供便利。稻壳热解所需的能量来源于热解气相产物的燃烧，能量完全自给自足；本发明的工艺路线处理出来的二氧化硅纯度高，分散性好，最大程度地扩展了稻壳产纳米二氧化硅的使用范围。
【IPC分类】C10B53/02, C01B33/12, C10G1/00, B82Y30/00
【公开号】CN105600790
【申请号】CN201410468394
【发明人】王开辉
【申请人】王开辉
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年9月16日