一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法

一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法
【专利摘要】本发明公开了一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，属于生物质能源技术领域，所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭是经过莪术药渣烘干、粉碎、发酵、沼渣烘干和粉碎、气化、炭化、压制成型等步骤制成的。本发明的方法最大限度地利用了莪术药渣，实现了莪术药渣生物发酵制甲烷、及其发酵残渣热解制备生物炭的全资源化目的，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用，具有良好的经济效益和环境效益，为类似木质纤维素类废物的资源化利用提供了科学依据，具有广阔的市场前景。
【专利说明】一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法
[0001] 【技术领域】 本发明属于生物质能源技术领域，具体涉及一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法。
[0002] 【【背景技术】】 现有的烧烤炭包括由传统土窑生产的粗制炭，如竹炭、木炭等以及由可燃物组成的引 火物以及与煤结合制成棒炭。传统的粗致炭技术含量低、土窑结构欠合理，次品率高且原料 的转化率相对较低。传统的烧烤炭以树木为原料烧制而成，为了满足生产需要大量的砍伐 树木，对森林树木造成不可逆转的毁坏。在目前森林覆盖率越来越低、温室效应日益严重的 情况下，生产传统烧烤炭也越来越威胁着人类的生存环境。
[0003] 另一种是由可燃物与煤结合的烧烤炭，其配方及工艺中均是采用KN〇3和Ba (N〇3)2作为氧化剂，它们固体粉末状态被加入煤和炭素中，经过对这些物质的混合、成型烘 干而制成烧烤炭成品。在使用过程中，作为氧化剂的KN〇3和Ba (N〇3)2在燃烧过程中受热分解 会释放出较高浓度的N02,此外原料煤中也含有大量的硫化物以及重金属离子，烧烤时受热 会随着废气粘到烧烤食品上，对人体健康危害极大。
[0004] 目前烧烤炭的缺点都大大限制了烧烤炭的生产和使用。因此，对工艺简单、环保无 毒且能提供大量热量的烧烤炭及其生产方法的研究很有必要。目前的研究中，大都集中于 烧烤炭的结构、添加剂以及煤预处理等方面，没有针对烧烤炭的替换原料进行研究。
[0005] 中药药渣主要来源于中成药生产、原料药生产、中药材加工与炮制以及含中药的 轻化工产品生产等，以中成药生产带来的药渣量最大，约占药渣总量的70%。中药渣是一种 典型的工业生物质，具有形态复杂、含水率较高等特点。据报道，目前全国中药渣的年产生 量达3000万吨以上。目前，国内共有中药企业达2000家以上，我国每年仅植物类药渣的排 放量就高达90万余吨。药渣一般为湿物料，极易腐烂，味道臭异。对于中药渣的处理传统方 法为焚烧、填埋和固定区域堆放等，这些处理方法造成了资源浪费并会对自然环境带来风 险。其中莪术药渣是中药渣的一种，如何有效处理莪术药渣成为了研究的方向。
[0006] 莪术药渣中主要成分是纤维素、木质素和半纤维素，其中纤维素经过合适的预处 理后可将其作为甲烷发酵的底物，此举可使得固体废弃物更大程度的资源化并且节约发酵 成本。甲烷发酵后产生的发酵残渣含有未利用的纤维素和未降解的木质素。木质素含碳量 高达58%以上，是生产碳素材料的合适原料，可以制备烧烤炭。用发酵残渣制备烧烤炭，可 以增加烧烤炭制备的新来源，为生物质废弃物的资源化利用提供理论支持。
[0007] 目前针对莪术药渣进行甲烷发酵，发酵残渣进行制备烧烤炭资源化利用的途径尚 未见报道，本发明将发酵残渣进一步制成高附加值产品，具有良好的经济效益和环境效益。
[0008] 【
【发明内容】
】 本发明提供一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，以解决将莪术药渣作为垃圾处理 或是晒干后用来作为燃料，造成大量资源浪费和环境污染等问题，本发明的方法最大限度 地利用了莪术药渣，实现了莪术药渣生物发酵制甲烷、及其发酵残渣热解制备生物炭的全 资源化目的，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源 循环利用，具有良好的经济效益和环境效益，为类似木质纤维素类废物的资源化利用提供 了科学依据，具有广阔的市场前景。
[0009]为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，包括以下步骤： S1:将莪术药渣采用热空气烘干成含水率为13%_15%，制得干莪术药渣，所述热空气为 煤烟气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为920-960°C，所述空气温度为4-36°C，所述热 空气温度为250-480 °C; S2:将步骤S1制得的干莪术药渣粉碎，过100-200目筛子，制得干莪术药渣粉碎物； S3:向步骤S2制得的干莪术药渣粉碎物中加入浓度为8%-20%的氢氧化钾溶液，在转速 为80-150r/min下，搅拌5-8min，使莪术药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为42-48 °C下浸泡16-20h，制得预处理后莪术药渣； S4:将步骤S3制得的预处理后莪术药渣与污泥按重量比为4-7:2-3混合均匀，所述污泥 的VS浓度为6%-9%(w/w)，产甲烷潜力为215-290mL/(d · L)，然后将莪术药渣与污泥混合均 匀物倒入发酵罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为2-3: 1-2组成，调节?田直为10.7-11.1，控制温度为36-40°(：，在转速为100-12(^/1^11下进行甲烷 发酵33-36天，用集气袋收集产生的甲烷，发酵罐中剩余的为沼渣； S5:将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为8%-13%，制得干沼 渣； S6:将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过300-500目筛子，制得干沼渣粉碎物； S7:将步骤S6制得的干莪术药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为90-120r/min下混 合12-15min，制得混合物I，所述的热解催化剂以重量份为单位，包括以下原料:碱性白土 8-30份、氧化钴1-4份、氧化银2_3份、氧化钦2_3份、氧化错1_2份、氧化锌1_2份、水玻璃10-35 份； 所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤： S71:将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为100-160r/min下混合8_12min，制得球状颗粒I; 步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤： S711:将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300r/min 条件下搅拌均匀，制得浆状物料I; S712:将步骤S711制得的浆状物料I加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合 酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸， 浆状物料I与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫 氢化钠与浆状物料I的重量比为2:120，加热至85°C，保持在85°C条件下反应2.5h，制得浆状 物料Π ; S713:将步骤S712制得的浆状物料Π 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 40%的滤饼I; S714:向步骤S713制得的滤饼I加水搅拌溶解，加水量为滤饼I重量的7倍，搅拌溶解滤 饼I完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌〇. 9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa 条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Π ; S715:将步骤S714制得的滤饼Π 加水搅拌溶解，加水量为滤饼Π 重量的6倍，搅拌溶解 滤饼Π 完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料m; S716:将步骤S715制得的浆物料ΙΠ 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 39%的滤饼m; S717:将步骤S716制得的滤饼ΙΠ 放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至 滤饼ΙΠ 含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土； S72:将步骤S71制得的球状颗粒I在950-1100°C范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分 而得到的粒径为〇. 01-0. 〇6mm，孔隙容积为0.05-0.08mL/g，振实密度为0.82-0.96g/mL，磨 耗率为2.05%-2.38%的球状颗粒Π ; S8:将步骤S7制得的混合物I放到微波反应釜中，以15-65°C/min的速度升温至740-820 °C，热解4-8min，制得生物质燃气和混合物Π ; S9:在微波反应釜中，温度为430-460°C下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合 物Π 0.3-0.6h，冷却至室温，制得混合物m; S10:向步骤S9制得的混合物m中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为120-180r/ min下混合10-15min，经压制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率彡6%，制得烧 烤炭； 所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤： S101:配制浓度为25-28Be '木薯淀粉浆I; S102:向步骤S101的木薯淀粉浆I中加入浓度为1%-5%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，然后 在温度为36-39°(：，搅拌转速为100-12(^/1^11下进行交联接枝反应0.4-0.611，制得浆料11; S103:向步骤S102的浆料Π 中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，然后在温度为40-46Γ，搅 拌转速为110-150r/min下进行交联反应0.3-0.5h，制得衆料ΙΠ ; S104:将步骤S103的浆料ΙΠ 进行预糊化并在温度为165-168°C下烘干，制得含水率<6% 的物料IV; S105:将步骤S104的物料IV粉碎、过100-160目筛子，制得淀粉粘合剂。
[0010] 进一步地，步骤S7中所述干莪术药渣粉碎物与热解催化剂的质量比为160-230: Ι- βο
[0011] 进一步地，步骤S10中所述混合物m、淀粉粘合剂、石灰水的质量比为28-43:4-6: 5-7。
[0012] 进一步地，步骤S10中所述压制成块状型采用的压力为10-15Mpa。
[0013] 进一步地，步骤S102中所述木薯淀粉浆I、乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺的质量比为 30-80:10-25:12-20。
[0014] 进一步地，步骤S103中所述浆料Π 、氢氧化钾、环氧氯己烷的质量比为35-73:12- 25:15-20。
[0015]进一步地，步骤S103中所述交联反应的温度为42°C，搅拌转速为125r/min下进行 交联反应〇.4h。
[0016]本发明具有以下有益效果： (1) 本发明的制备方法条件可控，莪术药渣制备烧烤炭的转化率高，无废渣产生； (2) 本发明制备过程中不添加引火物等添加剂，制得的烧烤炭无烟无毒无味； (3) 本发明制得的烧烤炭起火快，燃烧时间长达3.4h以上，有利于使用； (4) 本发明制得的烧烤炭外表光滑无裂纹、无爆花，易于保存和运输； (5) 本发明的方法最大限度地利用了莪术药渣，实现了莪术药渣生物发酵制甲烷、及其 发酵残渣热解制备生物炭的全资源化目的，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少 环境污染，节约资源，促进资源循环利用，具有良好的经济效益和环境效益，为类似木质纤 维素类废物的资源化利用提供了科学依据，具有广阔的市场前景。
[0017] 【【具体实施方式】】 为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护 范围，但不限制本发明的保护范围。
[0018] 在实施例中，所述莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，包括以下步骤： S1:将莪术药渣采用热空气烘干成含水率为13%-15%，制得干莪术药渣，所述热空气为 煤烟气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为920-960°C，所述空气温度为4-36°C，所述热 空气温度为250-480 °C; S2:将步骤S1制得的干莪术药渣粉碎，过100-200目筛子，制得干莪术药渣粉碎物； S3:向步骤S2制得的干莪术药渣粉碎物中加入浓度为8%-20%的氢氧化钾溶液，在转速 为80-150r/min下，搅拌5-8min，使莪术药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为42-48 °C下浸泡16-20h，制得预处理后莪术药渣； S4:将步骤S3制得的预处理后莪术药渣与污泥按重量比为4-7:2-3混合均匀，所述污泥 的VS浓度为6%-9%(w/w)，产甲烷潜力为215-290mL/(d · L)，然后将莪术药渣与污泥混合均 匀物倒入发酵罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为2-3: 1- 2组成，调节?田直为10.7-11.1，控制温度为36-40°(：，在转速为100-12(^/1^11下进行甲烷 发酵33-36天，用集气袋收集产生的甲烷，发酵罐中剩余的为沼渣； S5:将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为8%-13%，制得干沼 渣； S6:将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过300-500目筛子，制得干沼渣粉碎物； S7:将步骤S6制得的干莪术药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为90-120r/min下混 合12-15min，制得混合物I，所述干莪术药渣粉碎物与热解催化剂的质量比为160-230:1-3， 所述的热解催化剂以重量份为单位，包括以下原料:碱性白土 8-30份、氧化钴1-4份、氧化镍 2- 3份、氧化钛2-3份、氧化错1-2份、氧化锌1-2份、水玻璃10-35份； 所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤： S71:将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为100-160r/min下混合8_12min，制得球状颗粒I; 步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤： S711:将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300r/min 条件下搅拌均匀，制得浆状物料I; S712:将步骤S711制得的浆状物料I加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合 酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸， 浆状物料I与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫 氢化钠与浆状物料I的重量比为2:120，加热至85°C，保持在85°C条件下反应2.5h，制得浆状 物料π; S713:将步骤S712制得的浆状物料Π 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 40%的滤饼I; S714:向步骤S713制得的滤饼I加水搅拌溶解，加水量为滤饼I重量的7倍，搅拌溶解滤 饼I完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌〇. 9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa 条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Π ; S715:将步骤S714制得的滤饼Π 加水搅拌溶解，加水量为滤饼Π 重量的6倍，搅拌溶解 滤饼Π 完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料m; S716:将步骤S715制得的浆物料ΙΠ 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 39%的滤饼m; S717:将步骤S716制得的滤饼ΙΠ 放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至 滤饼ΙΠ 含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土； S72:将步骤S71制得的球状颗粒I在950-1100°C范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分 而得到的粒径为〇. 01-0. 〇6mm，孔隙容积为0.05-0.08mL/g，振实密度为0.82-0.96g/mL，磨 耗率为2.05%-2.38%的球状颗粒Π ; S8:将步骤S7制得的混合物I放到微波反应釜中，以15-65°C/min的速度升温至740-820 °C，热解4-8min，制得生物质燃气和混合物Π ; S9:在微波反应釜中，温度为430-460°C下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合 物Π 0.3-0.6h，冷却至室温，制得混合物m; S10:向步骤S9制得的混合物m中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为120-180r/ min下混合10-15min，所述混合物ΙΠ 、淀粉粘合剂、石灰水的质量比为28-43:4-6:5-7，经在 压力为l〇_15Mpa下压制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率彡6%，制得烧烤 炭； 所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤： S101:配制浓度为25-28Be '木薯淀粉浆I; S102:向步骤S101的木薯淀粉浆I中加入浓度为1%-5%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，所述 木薯淀粉浆I、乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺的质量比为30-80:10-25:12-20,然后在温度为 36-39°C，搅拌转速为100_120r/min下进行交联接枝反应0.4-0.6h，制得浆料Π ; S103:向步骤S102的浆料Π 中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，所述浆料Π 、氢氧化钾、环 氧氯己烷的质量比为35-73:12-25:15-20,然后在温度为40-46 °C，搅拌转速为110_150r/ min下进行交联反应0.3-0.5h，制得衆料ΙΠ ; S104:将步骤S103的浆料ΙΠ 进行预糊化并在温度为165-168°C下烘干，制得含水率<6% 的物料IV; S105:将步骤S104的物料IV粉碎、过100-160目筛子，制得淀粉粘合剂。
[0019] 下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
[0020] 实施例1 一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，包括以下步骤： S1:将莪术药渣采用热空气烘干成含水率为14%，制得干莪术药渣，所述热空气为煤烟 气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为940°C，所述空气温度为20°C，所述热空气温度为 360 Γ; S2:将步骤S1制得的干莪术药渣粉碎，过150目筛子，制得干莪术药渣粉碎物； S3:向步骤S2制得的干莪术药渣粉碎物中加入浓度为15%的氢氧化钾溶液，在转速为 120r/min下，搅拌7min，使莪术药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为45°C下浸泡 18h，制得预处理后莪术药渣； S4:将步骤S3制得的预处理后莪术药渣与污泥按重量比为6:2.5混合均匀，所述污泥的 VS浓度为8%(w/w)，产甲烷潜力为250mL/(d · L)，然后将莪术药渣与污泥混合均匀物倒入发 酵罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为2:1组成，调节pH 值为10.9，控制温度为38 °C，在转速为110r/min下进行甲烷发酵35天，用集气袋收集产生的 甲烷，发酵罐中剩余的为沼渣； S5:将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为12%，制得干沼渣； S6:将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过400目筛子，制得干沼渣粉碎物； S7:将步骤S6制得的干莪术药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为100r/min下混合 13min，制得混合物I，所述干莪术药渣粉碎物与热解催化剂的质量比为195:2,所述的热解 催化剂以重量份为单位，包括以下原料:碱性白土 19份、氧化钴3份、氧化镍2份、氧化钛2份、 氧化铝2份、氧化锌1份、水玻璃23份； 所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤： S71:将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为130r/ min下混合lOmin，制得球状颗粒I; 步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤： S711:将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300r/min 条件下搅拌均匀，制得浆状物料I; S712:将步骤S711制得的浆状物料I加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合 酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸， 浆状物料I与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫 氢化钠与浆状物料I的重量比为2:120，加热至85°C，保持在85°C条件下反应2.5h，制得浆状 物料Π ; S713:将步骤S712制得的浆状物料Π 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 40%的滤饼I; S714:向步骤S713制得的滤饼I加水搅拌溶解，加水量为滤饼I重量的7倍，搅拌溶解滤 饼I完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌〇. 9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa 条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Π ; S715:将步骤S714制得的滤饼Π 加水搅拌溶解，加水量为滤饼Π 重量的6倍，搅拌溶解 滤饼Π 完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料m; S716:将步骤S715制得的浆物料ΙΠ 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 39%的滤饼m; S717:将步骤S716制得的滤饼ΙΠ 放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至 滤饼ΙΠ 含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土； S72:将步骤S71制得的球状颗粒I在1000°C范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分而得 到的粒径为0.04mm，孔隙容积为0.06mL/g，振实密度为0.9g/mL，磨耗率为2.23%的球状颗粒 Π ; S8:将步骤S7制得的混合物I放到微波反应釜中，以40°C/min的速度升温至780°C，热解 6min，制得生物质燃气和混合物Π ; S9:在微波反应釜中，温度为4500°C下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合物 Π 0.5h，冷却至室温，制得混合物m; S10:向步骤S9制得的混合物ΙΠ 中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为160r/min下 混合12min，所述混合物ΙΠ 、淀粉粘合剂、石灰水的质量比为36:5:12，经在压力为13Mpa下压 制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率为6%，制得烧烤炭； 所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤： S101:配制浓度为27Be '木薯淀粉浆I; S102:向步骤S101的木薯淀粉浆I中加入浓度为4%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，所述木 薯淀粉浆I、乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺的质量比为65:17:16,然后在温度为38°C，搅拌转速 为110r/min下进行交联接枝反应0.5h，制得楽:料Π ; S103:向步骤S102的浆料Π 中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，所述浆料Π 、氢氧化钾、环 氧氯己烷的质量比为54:18:16，然后在温度为43°(：，搅拌转速为13(^/1^11下进行交联反应 0.411，制得浆料111 ; S104:将步骤S103的浆料ΙΠ 进行预糊化并在温度为167°C下烘干，制得含水率为6%的物 料IV; S105:将步骤S104的物料IV粉碎、过130目筛子，制得淀粉粘合剂。
[0021] 实施例2 一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，包括以下步骤： S1:将莪术药渣采用热空气烘干成含水率为13%，制得干莪术药渣，所述热空气为煤烟 气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为920°C，所述空气温度为4°C，所述热空气温度为 250 °C； S2:将步骤S1制得的干莪术药渣粉碎，过100目筛子，制得干莪术药渣粉碎物； S3:向步骤S2制得的干莪术药渣粉碎物中加入浓度为8%的氢氧化钾溶液，在转速为 80r/min下，搅拌8min，使莪术药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为42 °C下浸泡 16h，制得预处理后莪术药渣； S4:将步骤S3制得的预处理后莪术药渣与污泥按重量比为4:2混合均匀，所述污泥的VS 浓度为6% (w/w)，产甲烷潜力为215mL/(d · L)，然后将莪术药渣与污泥混合均匀物倒入发 酵罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为2:1组成，调节pH 值为10.7,控制温度为36°C，在转速为100r/min下进行甲烷发酵36天，用集气袋收集产生的 甲烷，发酵罐中剩余的为沼渣； S5:将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为8%，制得干沼渣； S6:将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过300目筛子，制得干沼渣粉碎物； S7:将步骤S6制得的干莪术药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为90r/min下混合 15min，制得混合物I，所述干莪术药渣粉碎物与热解催化剂的质量比为160:1，所述的热解 催化剂以重量份为单位，包括以下原料:碱性白土 8份、氧化钴1份、氧化镍2份、氧化钛2份、 氧化铝1份、氧化锌1份、水玻璃10份； 所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤： S71:将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为1 OOr/ min下混合8min，制得球状颗粒I; 步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤： S711:将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300r/min 条件下搅拌均匀，制得浆状物料I; S712:将步骤S711制得的浆状物料I加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合 酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸， 浆状物料I与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫 氢化钠与浆状物料I的重量比为2:120，加热至85°C，保持在85°C条件下反应2.5h，制得浆状 物料Π ; S713:将步骤S712制得的浆状物料Π 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 40%的滤饼I; S714:向步骤S713制得的滤饼I加水搅拌溶解，加水量为滤饼I重量的7倍，搅拌溶解滤 饼I完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌〇. 9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa 条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Π ; S715:将步骤S714制得的滤饼Π 加水搅拌溶解，加水量为滤饼Π 重量的6倍，搅拌溶解 滤饼Π 完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料m; S716:将步骤S715制得的浆物料ΙΠ 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 39%的滤饼m; S717:将步骤S716制得的滤饼ΙΠ 放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至 滤饼ΙΠ 含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土； S72:将步骤S71制得的球状颗粒I在950 °C范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分而得 到的粒径为0.01mm，孔隙容积为0.05mL/g，振实密度为0.82g/mL，磨耗率为2.05%的球状颗 粒Π ; S8:将步骤S7制得的混合物I放到微波反应釜中，以15°C/min的速度升温至740°C，热解 8min，制得生物质燃气和混合物Π ; S9:在微波反应釜中，温度为430°C下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合物Π 0.3h，冷却至室温，制得混合物m; S10:向步骤S9制得的混合物ΙΠ 中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为120r/min下 混合15min，所述混合物ΙΠ 、淀粉粘合剂、石灰水的质量比为28:4:5,经在压力为1 OMpa下压 制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率为5.67%，制得烧烤炭； 所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤： S101:配制浓度为25Be '木薯淀粉浆I; S102:向步骤S101的木薯淀粉浆I中加入浓度为1%-5%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，所述 木薯淀粉浆I、乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺的质量比为30:10:12,然后在温度为36-3%~，搅 拌转速为l〇〇r/min下进行交联接枝反应0.6h，制得楽:料Π ; S103:向步骤S102的浆料Π 中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，所述浆料Π 、氢氧化钾、环 氧氯己烷的质量比为35:12:15，然后在温度为40°(：，搅拌转速为11(^/1^11下进行交联反应 0.511，制得浆料111; 3104:将步骤5103的浆料111进行预糊化并在温度为165°(：下烘干，制得含水率为5.67% 的物料IV; S105:将步骤S104的物料IV粉碎、过100目筛子，制得淀粉粘合剂。
[0022] 实施例3 一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，包括以下步骤： S1:将莪术药渣采用热空气烘干成含水率为15%，制得干莪术药渣，所述热空气为煤烟 气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为960°C，所述空气温度为36°C，所述热空气温度为 480。。； S2:将步骤S1制得的干莪术药渣粉碎，过200目筛子，制得干莪术药渣粉碎物； S3:向步骤S2制得的干莪术药渣粉碎物中加入浓度为20%的氢氧化钾溶液，在转速为 150r/min下，搅拌5min，使莪术药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为48°C下浸泡 16h，制得预处理后莪术药渣； S4:将步骤S3制得的预处理后莪术药渣与污泥按重量比为7:3混合均匀，所述污泥的VS 浓度为9%(w/w)，产甲烷潜力为290mL/(d · L)，然后将莪术药渣与污泥混合均匀物倒入发酵 罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为3:2组成，调节pH值 为11.1，控制温度为40°C，在转速为120r/min下进行甲烷发酵33天，用集气袋收集产生的甲 烷，发酵罐中剩余的为沼渣； S5:将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为13%，制得干沼渣； S6:将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过300目筛子，制得干沼渣粉碎物； S7:将步骤S6制得的干莪术药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为120r/min下混合 12min，制得混合物I，所述干莪术药渣粉碎物与热解催化剂的质量比为230:3,所述的热解 催化剂以重量份为单位，包括以下原料:碱性白土 30份、氧化钴4份、氧化镍3份、氧化钛3份、 氧化铝2份、氧化锌2份、水玻璃35份； 所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤： S71:将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为160r/ min下混合8min，制得球状颗粒I; 步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤： S711:将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300r/min 条件下搅拌均匀，制得浆状物料I; S712:将步骤S711制得的浆状物料I加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合 酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸， 浆状物料I与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫 氢化钠与浆状物料I的重量比为2:120，加热至85°C，保持在85°C条件下反应2.5h，制得浆状 物料Π ; S713:将步骤S712制得的浆状物料Π 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 40%的滤饼I; S714:向步骤S713制得的滤饼I加水搅拌溶解，加水量为滤饼I重量的7倍，搅拌溶解滤 饼I完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌ο. 9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa 条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Π ; S715:将步骤S714制得的滤饼Π 加水搅拌溶解，加水量为滤饼Π 重量的6倍，搅拌溶解 滤饼Π 完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料m; S716:将步骤S715制得的浆物料ΙΠ 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 39%的滤饼m; S717:将步骤S716制得的滤饼ΙΠ 放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至 滤饼ΙΠ 含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土； S72:将步骤S71制得的球状颗粒I在1100°C范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分而得 到的粒径为0.06mm，孔隙容积为0.08mL/g，振实密度为0.96g/mL，磨耗率为2.38%的球状颗 粒Π ; S8:将步骤S7制得的混合物I放到微波反应釜中，以65°C/min的速度升温至820°C，热解 4min，制得生物质燃气和混合物Π ; S9:在微波反应釜中，温度为460°C下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合物Π 0.6h，冷却至室温，制得混合物m; S10:向步骤S9制得的混合物ΙΠ 中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为180r/min下 混合1 Omin，所述混合物ΙΠ 、淀粉粘合剂、石灰水的质量比为43:6:7,经在压力为15Mpa下压 制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率为4.45%，制得烧烤炭； 所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤： S101:配制浓度为28Be '木薯淀粉浆I; S102:向步骤S101的木薯淀粉浆I中加入浓度为5%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，所述木 薯淀粉浆I、乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺的质量比为80:25:20,然后在温度为39°C，搅拌转速 为120r/min下进行交联接枝反应0.4h，制得楽:料Π ; S103:向步骤S102的浆料Π 中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，所述浆料Π 、氢氧化钾、环 氧氯己烷的质量比为73:25: 20,然后在温度为46°C，搅拌转速为150r/min下进行交联反应 0.311，制得浆料111; S104:将步骤S103的浆料ΙΠ 进行预糊化并在温度为168°C下烘干，制得含水率<6%的物 料IV; S105:将步骤S104的物料IV粉碎、过160目筛子，制得淀粉粘合剂。
[QQ23] 检测实施例1-3中同发酵33天时累积甲烷产气率，结果如下表所示。_
[0024] ~由上表可知，实施例1-3的方：法同发酵33天时累积甲烷产气率达350 ml/g*VS以1 上。
[0025] 烧烤炭性能测试： (1)水分含量、灰分含量、固定碳含量、热值的测定参照GB/T2001-1991《焦炭工业分析 测定方法》中相关的测定方法。
[0026] (2)硫含量的测定参照GB/T2286-2008《焦炭全硫含量的测定方法》中相关的测定 方法。
[0027] 实施例1-3中的烧烤炭性能参数如下表所示。
[0028] 由上表可知，本发明的方法所制得的烧烤炭固定炭含量高，热值大，符合烧烤炭的 性能要求。
[0029] 以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应 当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【主权项】
1. 一种莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1:将莪术药渣采用热空气烘干成含水率为13%-15%，制得干莪术药渣，所述热空气为 煤烟气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为920-960°C，所述空气温度为4-36°C，所述热 空气温度为250-480 °C; S2:将步骤S1制得的干莪术药渣粉碎，过100-200目筛子，制得干莪术药渣粉碎物； S3:向步骤S2制得的干莪术药渣粉碎物中加入浓度为8%-20%的氢氧化钾溶液，在转速 为80-150r/min下，搅拌5-8min，使莪术药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为42-48 °C下浸泡16-20h，制得预处理后莪术药渣； S4:将步骤S3制得的预处理后莪术药渣与污泥按重量比为4-7: 2-3混合均匀，所述污泥 的VS浓度为6%-9%(w/w)，产甲烷潜力为215-290mL/(d · L)，然后将莪术药渣与污泥混合均 匀物倒入发酵罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为2-3: 1-2组成，调节?田直为10.7-11.1，控制温度为36-40°(：，在转速为100-12(^/1^11下进行甲烷 发酵33-36天，用集气袋收集产生的甲烷，发酵罐中剩余的为沼渣； S5:将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为8%-13%，制得干沼 渣； S6:将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过300-500目筛子，制得干沼渣粉碎物； S7:将步骤S6制得的干莪术药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为90-120r/min下混 合12-15min，制得混合物I，所述的热解催化剂以重量份为单位，包括以下原料:碱性白土 8-30份、氧化钴1-4份、氧化银2_3份、氧化钦2_3份、氧化错1_2份、氧化锌1_2份、水玻璃10-35 份； 所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤： S71:将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为100-160r/min下混合8_12min，制得球状颗粒I; 步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤： S711:将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300以1^11 条件下搅拌均匀，制得浆状物料I; S712:将步骤S711制得的浆状物料I加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合 酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸， 浆状物料I与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫 氢化钠与浆状物料I的重量比为2:120，加热至85°C，保持在85°C条件下反应2.5h，制得浆状 物料Π ; S713:将步骤S712制得的浆状物料Π 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 40%的滤饼I; S714:向步骤S713制得的滤饼I加水搅拌溶解，加水量为滤饼I重量的7倍，搅拌溶解滤 饼I完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌〇. 9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa 条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Π ; S715:将步骤S714制得的滤饼Π 加水搅拌溶解，加水量为滤饼Π 重量的6倍，搅拌溶解 滤饼Π 完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料m; S716:将步骤S715制得的浆物料ΙΠ 在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为 39%的滤饼m; S717:将步骤S716制得的滤饼m放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至 滤饼ΙΠ 含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土； S72:将步骤S71制得的球状颗粒I在950-1100°C范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分 而得到的粒径为〇. 01-0. 〇6mm，孔隙容积为0.05-0.08mL/g，振实密度为0.82-0.96g/mL，磨 耗率为2.05%-2.38%的球状颗粒Π ; S8:将步骤S7制得的混合物I放到微波反应釜中，以15-65°C/min的速度升温至740-820 °C，热解4-8min，制得生物质燃气和混合物Π ; S9:在微波反应釜中，温度为430-460°C下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合 物Π 0.3-0.6h，冷却至室温，制得混合物m; S10:向步骤S9制得的混合物ΙΠ 中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为120-180r/ min下混合10-15min，经压制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率彡6%，制得烧 烤炭； 所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤： S101:配制浓度为25-28Be '木薯淀粉浆I; S102:向步骤S101的木薯淀粉浆I中加入浓度为1%-5%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，然后 在温度为36-39°(：，搅拌转速为100-12(^/1^11下进行交联接枝反应0.4-0.611，制得浆料11; S103:向步骤S102的浆料Π 中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，然后在温度为40-46Γ，搅 拌转速为110-150r/min下进行交联反应0.3-0.5h，制得衆料ΙΠ ; S104:将步骤S103的浆料ΙΠ 进行预糊化并在温度为165-168°C下烘干，制得含水率彡6% 的物料IV; S105:将步骤S104的物料IV粉碎、过100-160目筛子，制得淀粉粘合剂。2. 根据权利要求1所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，步骤S7中所 述干莪术药渣粉碎物与热解催化剂的质量比为160-230:1-3。3. 根据权利要求1所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，步骤S10中 所述混合物m、淀粉粘合剂、石灰水的质量比为28-43:4-6:5-7。4. 根据权利要求1所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，步骤S10中 所述压制成块状型采用的压力为l〇_15Mpa。5. 根据权利要求1所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，步骤S102中 所述木薯淀粉浆I、乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺的质量比为30-80:10-25:12-20。6. 根据权利要求1所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，步骤S103中 所述浆料Π 、氢氧化钾、环氧氯己烷的质量比为35-73:12-25:15-20。7. 根据权利要求1所述的莪术药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，步骤S103中 所述交联反应的温度为42°C，搅拌转速为125r/min下进行交联反应0.4h。
【文档编号】C10L5/44GK106085541SQ201610545183
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】覃央央
【申请人】广西南宁荣威德新能源科技有限公司